Thần kinh học tính toán

Khoa Học Thần Kinh Tính Toán

Lĩnh vực liên ngành Khoa Học Thần Kinh Tính Toán là nghiên cứu về sự phát triển, cấu trúc, sinh lý, xử lý thông tin và khả năng nhận thức của hệ thần kinh. Khoa học thần kinh tính toán sử dụng các mô hình đa quy mô toán học, phân tích lý thuyết, và mô phỏng chức năng thần kinh từ góc nhìn của phân tử, tế bào và mạng lưới, tất cả đến nhận thức và hành vi.

Câu Hỏi Thường Gặp Về Khoa Học Thần Kinh Tính Toán

Khoa Học Thần Kinh Tính Toán là gì?

Khoa Học Thần Kinh Tính Toán làm việc để xác định các mạng nơ-ron động nhằm hiểu các nguyên tắc điều khiển các hệ thống nơ-ron và hoạt động của não bộ, có thể liên quan đến việc xử lý thông tin và bệnh não. Tính chất định lượng của lĩnh vực này chủ yếu quan tâm đến phân tích tính toán phức tạp của các tín hiệu điện và hóa học trong não để hiểu vai trò của các nơ-ron trong việc xử lý thông tin, sử dụng các mô hình toán học ở các quy mô không gian-thời gian khác nhau. Những mô hình nơ-ron này cung cấp dữ liệu thực nghiệm, sau đó được sử dụng để tạo ra các giả thuyết mới có thể được thử nghiệm thêm qua các thí nghiệm sinh học hoặc tâm lý học.

Tại sao Khoa Học Thần Kinh Tính Toán lại quan trọng?

Các nghiên cứu trong lĩnh vực khoa học thần kinh tính toán bổ sung cho tâm lý học trong việc hiểu bản chất của hành vi. Trong khi một nhà tâm lý học có thể quy hành vi cho một số thái độ hoặc cảm xúc nhất định, một nhà khoa học thần kinh tính toán có thể lý giải hành vi đó liên quan đến hiệu quả mà một số nhóm nơ-ron truyền thông tin trong một bối cảnh cụ thể trong não. Họ xem não như một hộp đen – có nhiều đầu vào và biến môi trường được đưa vào, có một cái gì đó xảy ra bên trong, sau đó hành vi được thực hiện. Khoa học thần kinh tính toán cố gắng mô phỏng chức năng não bộ để tìm ra các yếu tố chưa biết ảnh hưởng đến hành vi con người.

Khi các nhà khoa học thần kinh tính toán nâng cao hiểu biết về cấu trúc của não người ở các cấp độ tế bào và phân tử, nhiều lĩnh vực khoa học thần kinh phát triển và các ứng dụng đổi mới bắt đầu xuất hiện. Những vùng biên quan trọng của khoa học thần kinh tính toán bao gồm lĩnh vực trí tuệ nhân tạo và học máy đang mở rộng nhanh chóng, khoa học y tế, và tâm lý học con người. Hướng về tương lai, các nhà khoa học thần kinh dự đoán các ứng dụng trong việc tối ưu hóa chip máy tính, xây dựng các kiến trúc tích hợp quy mô rất lớn (VLSI) với kỹ thuật neuromorphic, nâng cao công nghệ Giao Diện Người - Máy (HMI) cho người khuyết tật và hơn thế nữa.

Mối Quan Hệ Giữa Khoa Học Thần Kinh Tính Toán và Học Máy là gì?

Học máy là nghiên cứu khoa học về các mô hình và thuật toán thống kê được sử dụng để tự động hóa các hệ thống máy tính thực hiện các nhiệm vụ cụ thể mà không cần chỉ dẫn rõ ràng. Một số nhà khoa học thần kinh tính toán đã cố gắng tích hợp công nghệ này vào nghiên cứu của họ bằng cách phát triển các kỹ thuật phân tích dữ liệu mới cho phép họ phân tích các tập dữ liệu lớn hơn và phức tạp hơn mà họ sẽ không thể kiểm tra. Tuy nhiên, hai thuật ngữ này không nên được sử dụng thay thế cho nhau. Ví dụ, nhiều nhà khoa học thực nghiệm khoa học thần kinh tính toán tập trung vào việc tạo ra các mô hình mạng nơ-ron động mà gần giống với sinh học càng nhiều càng tốt. Khía cạnh này của khoa học thần kinh tính toán không phù hợp với học máy, trong khi việc tối ưu hóa cái nhìn toán học trong dữ liệu liên quan đến cách mà não lưu trữ thông tin có thể cung cấp sự giao thoa có tính năng quả.

Các Chủ Đề Nghiên Cứu Khoa Học Thần Kinh Tính Toán Hiện Tại

• Mô hình nơ-ron đơn: Các nơ-ron đơn là các khối xây dựng cơ bản của bất kỳ hệ thần kinh nào. Các nhà nghiên cứu sử dụng các mô hình định lượng để hiểu cách mà các thuộc tính của tế bào đơn này góp phần vào việc xử lý thông tin và các hành vi cơ bản.

• Phát triển và hướng đi của các mạch nơ-ron: Các nhà khoa học thần kinh tính toán liên tục quan tâm đến cách mà các axon và dendrite hình thành trong quá trình phát triển, cách mà các axon di cư đến các vị trí thích hợp trong hệ thần kinh trung ương và ngoại vi, cách mà sinh học phân tử ảnh hưởng đến các kết nối nơ-ron chức năng và nhiều hơn nữa.

• Hành vi của các mạng nơ-ron: Các mạng nơ-ron sinh học phức tạp và thưa thớt so với các mạng nơ-ron nhân tạo. Một trong những mục tiêu trong khoa học thần kinh tính toán là hiểu các chức năng tính toán trong các khu vực cụ thể của não, thường được thử nghiệm với các mô hình đơn giản như mô hình Ising. Các hành vi của các mạng kết nối này có thể được hiểu thêm bằng cách đơn giản hóa các tương tác phức tạp của các nơ-ron ức chế và kích thích bằng cách sử dụng lý thuyết trường trung bình.

• Học hỏi và trí nhớ: Con người có thể ghi nhớ và nhận diện một khối lượng lớn các khuôn mặt, ngay cả những khuôn mặt mà họ chỉ thấy một lần. Các nhà khoa học thần kinh tính toán đang cố gắng hiểu cách mà các hệ thống sinh học có thể thực hiện những phép tính phức tạp như thế một cách hiệu quả, và có thể xây dựng một cỗ máy thông minh có thể sao chép khả năng này.

• Khoa Học Thần Kinh Tính Toán Nhận Thức: CCN tập trung vào việc mô phỏng hoạt động sinh học của não và các quá trình nhận thức để hiểu thêm về cảm nhận, hành vi, và ra quyết định. Khoa học tính toán và khoa học thần kinh nhận thức thường giao nhau với học máy và lý thuyết mạng nơ-ron.

EMOTIV Có Cung Cấp Các Giải Pháp Khoa Học Thần Kinh Tính Toán Không?

EMOTIV cung cấp một dòng sản phẩm phần cứng và phần mềm đa dạng cho nghiên cứu khoa học thần kinh tính toán. Các nhà khoa học thần kinh tính toán có thể phát triển những hiểu biết đổi mới sử dụng Brainwear của EMOTIV kết hợp với khả năng xem, ghi lại và xuất dữ liệu EEG thô với Phần Mềm EmotivPRO. Các giải pháp của EMOTIV đã được xác thực trong các nghiên cứu và công bố khoa học, y tế và lâm sàng được đánh giá đồng cấp cho khoa học thần kinh, sinh trắc học, đạo đức thần kinh, marketing não bộ, và các ứng dụng công nghệ điều khiển bằng não.

Ứng Dụng EMOTIV EPOC X cung cấp dữ liệu não chuyên nghiệp cho nghiên cứu học thuật trong lĩnh vực khoa học thần kinh tính toán. Ứng Dụng EMOTIV Insight có thời gian thiết lập tối thiểu và điện tử tối ưu để tạo ra tín hiệu sạch từ bất kỳ đâu, rất phù hợp để hiểu hành vi trí nhớ. Ứng Dụng EMOTIV EPOC FLEX cung cấp độ bao phủ cao và các cảm biến điện não đồ di động lý tưởng cho các chuyên gia nghiên cứu.