眼見為憑:從眼睛到大腦,從感知到思考,探索「看見」的奧祕

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理查.馬斯蘭
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具体描述

我們為何能輕易在人群中認出家人或朋友的面孔?
如此理所當然的行為,其運作機制卻是科學界的重大奧祕之一!
從視覺到人工智慧,揭開人腦與電腦的「看見」之謎

  幾乎大腦所有的行為,都與視覺息息相關,當我們了解視覺形成的原理,不僅能夠明白「看見」代表的意義,更能一窺大腦運作的堂奧。哈佛大學神經科學教授理查.馬斯蘭藉由解析眼睛的內在組成與行為,解答了關於大腦處理資訊的關鍵問題:即人類如何感知、學習和記憶資訊。

  視覺神經細胞是高度特化、細緻而多元的神經細胞,一條視神經中約包含百萬根神經纖維,也因此「視覺的形成機制」一直是科學界亟欲解開的謎題。《眼見為憑:從眼睛到大腦,從感知到思考,探索「看見」的奧祕》分為三部分,理查.馬斯蘭帶領讀者從第一部「視覺的開始」出發,解說光線進入視網膜時發生的各項細節、介紹視網膜與視神經上功能不同的細胞及其機制;第二部分進一步闡述這些神經細胞如何各司其職接收訊息,並將其轉化為知覺的複雜神經網絡,讓我們對日常生活中幾乎不會意識到的「看見」,有了全新的認識,更將內容擴及電腦,闡述其如何藉由機器學習發展人工智慧;第三部分則嘗試討論知覺與思想,當電腦學會「看」,是否表示它有了自己的思想?電腦真能取代人腦嗎?或者還需要發展更多技巧?都在本書中有獨到的解析。

  理查.馬斯蘭以風趣生動的口吻講述看似枯燥的理論機制,並廣納各種觀點;行文之間更不時點綴以合作過的傑出學者,以及在漫長研究過程中發生的大小事。透過深入淺出的筆觸,讓那些在實驗室裡度過的晨昏躍然紙上,帶領讀者一同參與這趟偉大的解謎之旅。

好評推薦

  阿任叔叔(科普圖文作家)
  曹玉婷(臺大醫院北護分院主治醫師)
  黃貞祥(清華大學生命科學系助理教授)
  楊斯棓(年度暢銷書《人生路引》作者)
  蔡依橙(13萬人追蹤「蔡依橙的閱讀筆記」板主)
  鄭國威(泛科知識公司知識長)
  蘇上豪(金鼎奬作家、博仁綜合醫院心臟血管外科主任)
  ——共同推薦(依姓名筆劃排序)

  透過雙眼,我們能看見世界的繽紛;而透過本書,我們才能真正窺見人類視覺的奧祕。——阿任叔叔(科普圖文作家)

  你的視覺不是你的視覺,要看到我們以為是真實的世界,腦部其實要進行諸多複雜的加工和運算,我們天生就帶著有色眼鏡感知世界。這個腦神經網絡詮釋和建構世界的過程,我們目前也僅知曉其中的冰山一角,但和過去相比,我們在科學上的認識卻是突飛猛進的。理查.馬斯蘭在這本可讀性很高的書中,提供了許多關於神經知覺的第一手研究和發現,讓我們用心看到更廣闊的世界!——黃貞祥(清華大學生命科學系助理教授)

  理查.馬斯蘭的著作《眼見為憑》,以活潑又不失專業的風格,娓娓道出眼睛如何成像再透過大腦認知的過程,除了有視覺神經的基礎知識,亦包含許多科學家發現這些祕密的歷史故事,不僅適合想輕鬆了解醫療科普知識的讀者,更提供想深入了解其中知識的好奇寶寶。人工智慧可以取代視覺成像與認知的神奇過程嗎?本書提供一些想法,需要您親自來探索──在此推薦可以一讀的好書。——蘇上豪(金鼎奬作家、博仁綜合醫院心臟血管外科主任)

  我們是如何從人群中認出一張臉的?馬斯蘭從這個問題開始,告訴我們人類如何看見、思考與記憶。他一步步構築出腦部的面貌:由神經網絡構成的廣袤動態聯盟。驚人的是,這幅面貌和人工智慧非常相似,並且讓人知道腦部的適應能力、創造力和恢復能力從何而來。——蘇珊.貝瑞(Susan R. Barry),美國霍利約克山學院(Mount Holyoke College)神經科學與行為學資深教授

 交織科學內容與科學故事的傑作,讓人想一口氣讀完。只有在這個領域中的資深科學家才能夠完成如此充 滿智慧、見解又容易閱讀的著作。——大衛.伊格爾曼(David Eagleman),史丹佛大學神經科學家,《紐約時報》暢銷書作者

  了解神經知覺的必讀之書,文字清晰流暢,人人可懂。馬斯蘭告訴我們腦中用以體驗世界的硬體(細胞與迴路)與軟體(邏輯與計算)運作方式。對知覺、機器學習或是腦部運作有興趣的人都應該來讀這本書。——安德魯.胡伯曼(Andrew D. Hubeman),史丹佛大學醫學院神經生物學與眼科教授
光影流转:解密人眼与大脑的协同进化史 一、 从单细胞到复杂视觉系统:生命对“看见”的原始渴望 宇宙中,光是信息传递最直接的媒介。生物体如何从对光线最原始的感知,一步步进化出能够捕捉、解析并理解光信号的复杂视觉系统?本书将带领读者踏上一场横跨亿万年的进化之旅。 我们从最简单的光敏细胞开始,探索那些生活在深海或黑暗环境中的生物,它们如何通过微弱的光感应来定位食物或躲避捕食者。重点将放在复眼结构的出现,以昆虫为例,剖析这种结构在信息捕获效率上的革命性突破。随后,我们将深入解析脊椎动物感光细胞的精细分化——视杆细胞的极度敏感性如何适应微光环境,而视锥细胞的色彩敏感性又如何为白昼世界的丰富多彩奠定了基础。 书中将详细阐述眼睛晶状体和角膜的物理结构如何协同作用,将光线精确聚焦于视网膜之上,并追溯从简单的光斑识别到对运动、深度、乃至时间流逝的初步感知是如何在漫长的时间尺度上被“雕刻”出来的。这不是一部单纯的生物学著作,而是一部关于生命如何对抗熵增、主动构建自身“现实”模型的宏大史诗。 二、 视觉信息的传输与编码:从电信号到神经脉冲的“翻译官” 眼睛捕捉到的光信号,本质上是一系列物理能量的激发。然而,这些电化学信号是如何被“翻译”成大脑能够理解的语言的?本篇将聚焦于视网膜神经节细胞层及其前驱细胞群,揭示这个“信息压缩与预处理中心”的非凡功能。 我们将详尽解析双极细胞、水平细胞和无长突细胞在视网膜内部进行的首次信息整合过程。例如,侧抑制机制是如何增强对比度,使得物体边缘在复杂的背景中得以凸显?我们将对比不同物种视网膜的结构差异,特别是那些拥有超高动态范围物种的独特设计,例如猫头鹰和鹰,它们如何在极端的照明条件下保持高效的视觉辨识能力。 随后,内容将延伸至视神经,阐释信息流如何通过视交叉进行分配与交叉处理,并最终抵达大脑后方的视觉中枢。读者将了解到,即便是在视神经阶段,信息也已经经历了大量的筛选、特征提取和编码,远非简单的“像素传输”。 三、 大脑皮层下的视觉建筑学:多层处理与特征提取的层级网络 视觉信息的终极殿堂位于枕叶。本书将深入解剖初级视觉皮层(V1)的精妙构造,这是视觉信息处理的起点。通过对Hubel和Wiesel开创性工作的回顾,我们将清晰地展示简单细胞、复杂细胞和超复杂细胞是如何像精密的滤波器一样,分别对特定方向的线条、运动和特定频率的光栅作出反应的。 但视觉的魔力远不止于此。内容将逐步引导读者探索视觉信息流的“双通路”假说: 1. 腹侧通路(“What”通路): 专注于物体识别、形状和颜色分析,这条通路如何延伸至颞叶,最终形成对复杂概念(如人脸、特定场景)的认知?我们将探讨梭状回面孔区(FFA)等关键区域的功能。 2. 背侧通路(“Where/How”通路): 专注于空间定位、运动感知和动作引导,这条通路如何与顶叶的运动皮层紧密耦合,实现精确的抓取和规避行为? 本书将特别关注视觉整合(Binding Problem)的难题——大脑是如何将颜色、形状、运动等分离处理的特征信息,无缝地整合为一个统一、连贯的“所见”体验的? 四、 错觉与“脑补”的艺术:感知的主观性与构建性 我们相信自己“看见”的就是客观世界,但无数的视觉错觉证明,我们的大脑实际上是在不断地对输入信息进行推测、预测和填补。本章将深入探讨感知过程中的主动构建性。 我们将分析一系列经典的视觉错觉,如阿姆斯特朗错觉、运动后效(Waterfall Illusion),并从神经科学的角度解释它们产生的原因——是皮层兴奋与抑制的不平衡,还是不同通路处理速度的差异所致? 重点内容还将包括盲视(Blindsight)现象的研究,它揭示了即便主要视觉皮层受损,潜意识的视觉信息处理能力依然可能存在。这引出了一个深刻的问题:我们对世界的感知,有多少是基于真实输入,又有多少是基于内部模型和期望的“优化输出”? 五、 视觉的未来与边界:从仿生眼到AI视觉的启示 人类对视觉的研究从未停歇,它正以前所未有的速度渗透到科技前沿。本书的最后一部分将展望视觉科学的未来。 我们将探讨仿生电子眼(Bionic Eyes)技术的最新进展,研究如何通过电刺激视网膜或直接刺激视觉皮层来恢复部分视力,并分析其技术瓶颈。 此外,我们将对比人工神经网络(ANNs),尤其是深度学习模型(如CNNs)在图像识别任务上的表现与人类视觉系统的异同。AI的成功是否在一定程度上印证了我们对视觉信息处理的层级模型假设?对比人脑与AI在处理遮挡、光照变化和抽象概念时的不同策略,将为理解“真正理解”的含义提供新的视角。 本书旨在为所有对人类心智运作机制抱有好奇心的读者,提供一个从物理光学到高级认知、从进化起源到前沿科技的全面、深入且引人入胜的视觉科学全景图。

著者信息

作者簡介
 
理查.馬斯蘭(Richard Masland, 1942-2019)
 
  哈佛醫學院科甘傑出眼科學教授(David Glendenning Cogan Distinguished Professor of Ophthalmology)與神經科學教授。曾擔任世上最大視覺研究機構麻州眼耳醫院(Massachusetts Eye and Ear Infirmary)研究主任多年。二十多年來擔任哈佛醫學院神經科學課程的主要教師,並因此得到兩座教師獎。他是美國科學促進會(AAAS)成員、前霍華德.休斯醫學研究所(Howard Hughes Medical Institute)研究員,以及普洛克特獎章(Proctor Medal)與愛爾康研究獎(Alcon Research Award)等諸多獎項的得主。他為視網膜的神經網絡與逆轉失明的研究帶來了開創性的貢獻。
 
譯者簡介
 
鄧子衿
 
  國立陽明大學微生物及免疫學研究所碩士。專職生命科學、食物以及醫學範疇的科普翻譯,曾獲得第九屆吳大猷科普翻譯獎佳作,雜誌譯稿散見於《科學人》與《國家地理》,近期的翻譯書籍有《藻的祕密》、《群的征服》與《毒特物種》等。
 

图书目录

前言
 
第一部 視覺的開始
第一章 知覺的奇妙之處
第二章 對腦唱歌的神經元
第三章 眼中的微處理器
第四章 難以捉摸的神經元 
第五章 眼睛傳到腦中的訊息
 
第二部 進入荒野
第六章 感覺訊息進入腦部
第七章 還有許多皮質
第八章 感覺具有適應力
第九章 神經網絡——一起興奮的神經元會彼此連接
第十章 機器學習、腦部與電腦視覺
第十一章 對視覺的展望
 
第三部 進入新世界
第十二章 演化喜歡神經網絡的原因
第十三章 難題與進展
第十四章 未來的展望
 
詞彙解釋
致謝

图书序言

  • ISBN:9789571388588
  • 叢書系列:科學人文
  • 規格:平裝 / 272頁 / 14.8 x 21 x 1.46 cm / 普通級 / 單色印刷 / 初版
  • 出版地:台灣

图书试读

用户评价

评分

整體來說,如果你是那種喜歡深究事物底層運作原理的讀者,這本書絕對是近期華語科普界的一股清流。它不僅僅是「告訴你答案」,更重要的是「引導你去問對的問題」。我欣賞作者的嚴謹性,大量的引用和研究佐證,確保了內容的可靠度,但更值得稱讚的是它的敘事節奏感。沒有那種拖沓的贅述,每個章節都像是一個精巧的盒子,打開後總有新的驚喜或更深層的謎團等待你去解開。特別是最後探討到人工智慧與機器視覺的章節,更是將人類的視覺瓶頸與未來的可能性做了精妙的對照。它不是一本讀完就可以束之高閣的書,我感覺自己像是完成了一場密集的「大腦重置訓練」。每當我現在看到一個熟悉的場景,我都會不自覺地聯想到書中提到的某個機制——「哦,這時候我的邊緣視野可能正在工作」。總之,這是一次物超所值的閱讀體驗,誠心推薦給所有對「眼見」背後隱藏的巨大奧秘感興趣的台灣讀者。

评分

這本書真正讓我感到震撼的,是它對「主觀性」的探討。我們都習慣將「客觀事實」奉為圭臬,但「看見」這件事,從頭到尾都是高度主觀的建構過程。書中深入淺出地解釋了不同文化背景、甚至個體經驗對視覺判讀的巨大影響。舉例來說,對於不同語言族群的人,他們對於顏色的邊界認知是不同的,這直接影響了他們「看見」的細節程度。這讓我開始反思自己在日常生活中對他人的判斷——我們是不是常常因為自己的「視覺設定」,而對他人的行為產生誤解?作者並沒有直接給出道德判斷,而是提供了一套科學的工具,去理解「我所見到的」並非「事物本來的面貌」。這種哲思層次的碰撞,讓這本書超越了單純的科普範疇,更像是一本關於自我認知的指南。它逼迫你放下既有的視覺偏見,嘗試用更開放、更具彈性的角度去解讀這個世界,這對我的思考模式產生了微妙但持久的影響。

评分

這本**《眼見為憑》**,我拿到手邊的時候,其實心裡是既期待又有點存疑的。畢竟「看見」這檔事,對我們來說太過理所當然,眼睛一睜開,世界就在那裡,有什麼好深入探討的?但讀完前幾章,我才意識到自己錯得離譜。作者的敘事功力一流,他不是用那種硬梆梆的教科書語言來跟你講述視覺科學,而是像一個老朋友在泡茶聊天,慢慢引導你進入這個錯綜複雜的認知迷宮。他從最基礎的光線如何進入眼球,那些感光細胞的化學反應講起,但厲害的地方在於,他總能把這些冰冷的物理過程,銜接到我們日常生活中那些「鬼打牆」的經驗。譬如說,為什麼我們在昏暗的電影院裡,明明知道那幅畫的顏色不是那樣,但眼睛就是「騙」不了我們?書裡解釋了視覺適應和對比效應,但不是單純的知識堆疊,而是用非常生活化的例子來佐證,讓讀者忍不住拍一下大腿,恍然大悟:「原來如此!」那種被啟發的感覺,非常過癮。對於平時對科普有興趣,但又怕被艱澀術語嚇到的朋友來說,這本書的入門門檻設計得非常貼心,完全是為我們這些「偽文青」量身打造的。

评分

我得說,這本書的編排邏輯,簡直是教科書級的典範,但讀起來卻毫無壓力。它很巧妙地從「輸入端」(眼睛)一路導向「處理器」(大腦皮層),中間還穿插了大量的心理學實驗案例。我特別喜歡它探討「注意力」那幾個章節。我們總以為自己是世界的中心,眼睛看到什麼,腦袋就處理什麼,但事實上,我們的大腦每天都在忙著「過濾」掉99%的訊息。書裡提到的「非注意盲視」(Inattentional Blindness)實驗,讓我印象超級深刻,那個著名的「大猩猩過馬路」的心理學魔術,被拆解得清清楚楚。當你知道,你錯過了眼前明明存在的事物,只因為你的注意力被引導到別處時,那種對自身認知可靠性的懷疑感,真的會讓你對周遭環境產生一種全新的警覺性。這種從生理結構到認知偏差的層層遞進,讓閱讀過程從單純吸收知識,變成了一場不斷自我審視的智力冒險。它不只是告訴你「看見」是什麼,更在質疑你「以為你看見了」的那些事實。

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坦白講,這類主題的書籍,最怕的就是淪為學術報告的翻譯本,充斥著學術腔調,讓人讀到快睡著。但《眼見為憑》顯然做了非常多在地化的努力,至少從我這個普通讀者的角度看來,它的「接地氣」程度令人激賞。作者在討論視覺表徵(Visual Representation)時,並沒有停留在抽象的理論層面,而是拿出了很多藝術史上的例子來做比對。比如,印象派畫家如何捕捉光影的瞬間變化,以及立體派畫家如何「解構」我們慣常的視覺習慣,挑戰觀眾的「定點透視」思維。這種跨領域的對話,讓原本可能枯燥的視覺心理學變得生動起來,彷彿在欣賞一場視覺藝術的深度導覽。它成功地架起了一座橋樑,讓理工背景的知識能優雅地與人文素養交融,這對於喜愛跨領域閱讀的我來說,簡直是撿到寶了。它證明了科學並不一定是冷漠的,科學的洞察力,一樣可以充滿美感和啟發性。

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