星期六深夜

关注

机器、人脑、和梦境——谷歌项目inceptionism有感

机器、人脑、和梦境——谷歌项目inceptionism有感

几年前看过一本青年漫画,情节大体已经淡忘,仍旧记得的是主人公在脑袋上钻洞,产生了异能,看见了奇异的景象&&在他眼中,每个人都变成了动物的形象。查了一下,原来漫画的名字叫做《Homunculus》。这个英文单词是小矮人的意思,指的是脑袋中的小人。一个人的精神世界就是指的就是他的脑中小人吧,这个精神世界是现实世界通过人脑的折射和反映。假如脑袋出现问题,那么这种转... 阅读全文

几年前看过一本青年漫画,情节大体已经淡忘,仍旧记得的是主人公在脑袋上钻洞,产生了异能,看见了奇异的景象——在他眼中,每个人都变成了动物的形象。查了一下,原来漫画的名字叫做《Homunculus》。这个英文单词是小矮人的意思,指的是脑袋中的小人。一个人的精神世界就是指的就是他的脑中小人吧,这个精神世界是现实世界通过人脑的折射和反映。假如脑袋出现问题,那么这种转化就会变得失真。

 

在脑袋上钻洞,也就是颅骨穿孔,英文名叫Trapanation。《精神病人的世界》里面的一章《颅骨穿孔——异能追寻者》里提到过这种手术。古人在脑袋上钻洞,不过是宗教的需要。有记载提到欧洲古代的宗教有时候需要幻觉来进行仪式,而颅骨穿孔有时候可以代替药物让人产生幻觉。大概是因为某种程度上的脑损伤导致的功能障碍吧。事实上这本书里另一个章节《飞禽走兽》提到一个精神病人,症状和上面提到的漫画中角色一样,也是产生幻象,看每个人都是对应的动物形象。不同于普通的臆想症,这种人和动物的角色对应是固定的,似乎也是大脑功能障碍导致的对图像错误的映射。

 

这种角色和情节真的在文艺作品里面很受欢迎,出现频率挺高,甚至丧尸的题材里面也有它的痕迹。最近偶尔在翻的漫画《请叫我英雄》里的主人公,本身就有点精神失常,偶尔产生幻觉,还有一个imaginary friend。作品里面的人物被丧尸病毒感染之后,脑部产生幻觉,看世界也变样。就像是困在了自己的梦里一样,身体对于环境的感知完全转化为了错误的脑中形象,导致自己作出错误的决定与行动。

 

漫画和书里面的情节当然都是虚构的,但是出现视觉幻象的这种情况,有没有可能真的发生呢?答案是有,非常有!

 

深度学习是机器学习中一种方法,在某种程度上依赖于仿生学,模仿人类大脑的神经结构,试图通过在大量数据中自动学习一些模式来达到一定程度的智能。对视觉图像进行深度学习的机器,它到底学习到了什么呢?机器会和人类一样产生认知幻象吗?

 

最近几个月一直在做深度学习方面的工程和研究,注意到Google实验室最近发表了一篇有趣的文章,叫做《Inceptionism: Going Deeper into Neural Networks》。文章的工程叫做《deepdream》,源代码已经开源。Inception是几年前的电影盗梦空间的英文原名,deep deam更是顾名思义。

 

这篇文章探讨的就是——假如我们放大它所学习到的,让其产生扭曲,那么看到正常的事物,正常的事物会被折射成什么样的精神世界呢?

 

机器、人脑、和梦境——谷歌项目inceptionism有感
Inceptionism中被过度解读而成的图像——梦境一般

 

这样的精神世界,简直像梦境一样!

机器、人脑、和梦境——谷歌项目inceptionism有感
交给机器去解读的原图
机器、人脑、和梦境——谷歌项目inceptionism有感
机器解读出来的图——点击图片可放大观察

 

深度学习的模型,通过一层一层神经元的信息传递,把低层次的信息抽象加工成高层次的信息。学术里面把这种加工后的信息称为提取的“特征”——特征由低级的边缘信息到高级的物体认知。

 

机器、人脑、和梦境——谷歌项目inceptionism有感
深度学习CNN提取的低级边缘特征
机器、人脑、和梦境——谷歌项目inceptionism有感
对于人脸认知的高级特征信息

 

Google的这篇文章试图强化机器学习模型的认知,当这些认知被无限地强化的时候,机器对图像的理解进入了“魔化”境界,它“过度解读”了图像,对图像任何一点信息都过度解读的结果就是——看什么新鲜事物都像是在看学习过的旧事物。于是,错误的图像映射就产生了。正如一个脑部损伤的精神病人一样,他可能风声鹤唳,绳蛇难分。

 

梦境中也是如此。脑中的抽象信息(类似机器学习到的一些中层的特征)在潜意识的层面下“错误地”组合,产生出古怪的映射。于是我们有了时而奇异、时而瑰丽的梦境。所以我们是不是可以稍微理解一点精神病人了呢?他们的精神世界,就像是一个古怪的梦境,他们活在里面,而这无比真实。换成我们这些所谓的正常人,对事物的理解和看法受到学识和经历的影响,恐怕也是不尽相同吧?谁有能说自己是最客观的认知呢?

 

假如有人哪天跟您说“你好像一条狗”——别生气,可能他是真的有毛病。

 

机器、人脑、和梦境——谷歌项目inceptionism有感
Deep dream——你好像一条狗诶!

 

宁广涵

7/19/2015

 

更多原创文章在我的博客:

http://guanghan.info/blog/zh/

 

收起全文

杂 汇

关注

如何促进大学生的深度学习

随着教育技术的发展,学习工具在不断进化,也在不段推动着学习和教育的变革,大学生的学习方式也发生了很大的改变。当前信息化环境下,许多学习者的学习效果并未得到实质性的提高,他们大多把信息技术作为呈现信息的工具,利用信息技术进行学习时也只是处于浅层学习的状态。因此,研究如何利用信息技术促进大学生的深度学习就成为了一项现实的课题。 深度学习是指在基于理解的学习... 阅读全文

 

 

 

随着教育技术的发展,学习工具在不断进化,也在不段推动着学习和教育的变革,大学生的学习方式也发生了很大的改变。当前信息化环境下,许多学习者的学习效果并未得到实质性的提高,他们大多把信息技术作为呈现信息的工具,利用信息技术进行学习时也只是处于浅层学习的状态。因此,研究如何利用信息技术促进大学生的深度学习就成为了一项现实的课题。

深度学习是指在基于理解的学习的基础上,学习者能够批判性的学习新的思想和事实,并将它们融入原有的认知结构中,能够在众多思想间进行联系,并能够将已有的知识迁移到新的情境中,作出决策和解决问题。与那种只是机械地、被动地接受知识,孤立地存储信息的肤浅学习相比,深度学习强调了学习者积极主动的学习,批判性的学习。深度学习是通过探究学习的共同体促进有条件的知识和元认知发展的学习。

一、深度学习的特点

    深度学习和浅层学习是两种不同的学习方式,深度学习更加注重对知识的理解和应用。许多学者都认为深度学习是学习者能够批判性地学习新知识,在原有认知结构的基础上建构新的知识,并且能在众多的知识中做出分析和判断,学会迁移和运用新知识来解决问题的一种学习方式。是一种积极和主动的学习,深度学习意味着理解与批判,深度学习意味着联系与构建,深度学习意味着迁移与应用。

(一)浅层学习与深度学习的比较

1浅层学习与深度学习的比较

浅层学习

深度学习

学习者关注知识点

学习者的知识体系与以前的知识和体验相关

记忆知识和例行的解题过程

掌握普遍的方式和内在的原理

理解新的思想感到困难

列出证据归纳结论

在活动和任务中收获较少

有逻辑地解释、慎重地讨论、批判性地思考

学习中缺少反思自己的学习目的和策略

学习过程中逐步加深理解

对学习感到压力和烦恼

对学习的内容充满兴趣和积极性

被动学习

主动学习

深度学习并不排斥浅层学习,深度学习和浅层学习的方法是相互渗透的,学习必须要有一定的经过浅层学习的来的知识才能够进行更有意义的学习。

(二)从信息传播学的视角看深度学习

    通过分析数据、信息、知识和智慧四者之间的关系可以看出:从数据到信息、知识和智慧是一种递进的关系、也是一种提炼的过程。浅层学习发生在深度学习之前,深度学习是浅层学习的深化与升华。从布鲁姆的教学目标分类来看,浅层学习包括回忆、理解、应用三个层次,就像从数据到知识的过程;而深度学习在认知领域包括分析、评价和创造三个层次,从知识到智慧这种过程真正把新知识构建为自身的知识。

(三)例举

如果下列活动没有对高级思维的具体指示和要求,就属于浅层学习:

写一个故事;

画一幅图画;

搜集有关的资料;

写一个调查报告;

参加一个角色扮演的游戏;

套用一个公式解一道题目;

阅读一篇文章;

制作一个表格。

转化为深度学习的关键词:

证明……

分析……

找出……

阐明……

描述所表达的感受……

三、现代教育技术促进深度学习的教学策略

    乔纳斯等人认为,信息技术作为学习工具主要有六大种类:效能工具、信息工具、情景工具、交流工具、认知工具和评价工具。

2 学习工具分类

种类

功能

代表性工具

效能工具

提高学习效率,支持知识建构

文字处理软件、作图工具、数据处理工具

信息工具

获取资源,支持知识建构

各种搜索引擎、搜索工具

情景工具

创设情景,支持在做中学

各种学习情景,如CBLPBL

交流工具

支持协作学习

各种同步和异步通讯技术

认知工具

支持高级学习,发展高级思维

数据库、电子报表、语义网络工具、专家系统等

评价工具

记录学习过程,展示学习作品,促进反思

EPSS和电子学档(ELP)等

    现代教育技术在支持学习者深度学习过程中,提供了丰富的信息性资源,提供了丰富的互动共享的智慧资源,提供了过程管理工具,提供了评价工具。

(一)基于问题的学习

“问题”可以检验学习者对概念或内容的理解程度,可以帮助教师确定学习者能否回忆或建构基本信息。该问题体现教学重点和难点。由于有问题,可以检验学生对概念或内容的理解程度,可以帮助老师确定学生的记忆与建构。可以建立一个情境,使学生从感性认识入手,引发学习兴趣,促进他们思考能力。

(二)任务驱动学习

我们在教学中,可以结合某一知识内容提出一个主题或任务让学习者自己去探究。一般情况下,学习者以小组的形式进行,每个小组成员都在为完成这项任务贡献自己的一份力量。通过任务驱动学生对学习和技能的意义建构。

(三)过程性评价

挡案袋,收藏学习者的学习成果(作业、作品)和反思报告。督促学生自己检查作业。反思学习方法和学习成果。培养学习自主性和自信心。全面、开放、多层面的评价每个学生。

    深度学习是一个持续的学习过程,在信息化学习环境中,教师应充分发挥现代教育技术的优势,组织学习者进行合作学习,在其过程中让学习者更好地学会合作、学会分享,同时进行深度学习,发挥学习者的高级思维,养成不断学习的习惯,为终身学习打下良好的基础。

 

收起全文
人人小站
星期六深夜
顶尖小站
研究僧的青葱岁月
顶尖小站
闲暇时的笔触
顶尖小站
杂 汇
顶尖小站
Panda的机器学习书屋
顶尖小站
X 人人网小程序,你的青春在这里