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一、教學目標和基本要求

腦認知及其相關的智能科學是人工智能專業的重要基礎知識，通過對這門課程的學習，

要求學生掌握腦與認知科學的基本概念和知識結構，熟悉認知相關的智能科學技術方法、

原理與應用等，了解相關領域的研究現狀和發展趨勢，對已有成果展開分析與討論，為

今后進一步的學科探索打好基礎。

二、課程簡介

本課程重點介紹腦與認知科學的基本概念、知識及其在現實生活中的應用，在此基礎

上介紹人工大腦、認知計算等相關的智能科學技術，體現了腦科學、認知科學、人工智能

及計算機和信息科學等多學科領域交叉的特點，為學生提供較為全面系統的知識框架，為

進一步學習后續專業課程打下良好的基礎。

三、教材名稱及主要參考書

（1）Michael Gazzaniga等著，《認知神經科學》，中國輕工業出版社，2016年（圖書館借閱）

（2）王志良主編，《腦與認知科學概論》，北京郵電大學出版社，2011年（圖書館借閱）

（3）杰夫·霍金斯著，《人工智能的未來》，陜西科學技術出版社，2006年（圖書館借閱）

四、課程內容和課件資料 （更新日期：2020-02-27）

第一章 《緒論及腦科學發展史》

第二章 《神經系統的細胞機制》

題目： Geographic Information Systems and Science

簡介：

地理信息科學(GISc)已經確立了自己作為一個協作的信息處理方案并且越來越受歡迎。然而，這種跨學科和/或跨學科系統仍然有些被誤解。本書討論了一些GISc領域的學生、研究人員和普通用戶。章節集中在GIS的重要方面，牢記GIS的處理能力以及得到每個解決方案所涉及的數學和公式。這本書有一個導言和八個主要章節，分為五個部分。第一部分是比較普遍的關注GISc及其與GIS和地理的關系,第二部分是關于位置分析和建模,第三部分是遙感數據分析,第四部分是大數據和增強現實,最后,第五部分是查看志愿理信息。

章節：

• 第一章：導論:地理信息系統與科學
• 第二章：利用人口老齡化專業化系數對養老機構選址進行評價
• 第三章：基于機器學習的城市生命線系統彈性評估方法
• 第四章：利用風險評估的地理信息系統研究土壤液化對土地的開發
• 第五章：利用遙感和地理信息系統對環境進行建模
• 第六章：用于紅樹林測繪和監測的地理信息系統和遙感
• 第七章：GIS和大數據可視化
• 第八章：谷歌為土方施工規劃增土
• 第九章：志愿地理信息系統及其在服務業就業方面的貢獻

作者簡介：

Jorge Rocha，地理學家，1970年出生于里斯本。他持有地理信息系統碩士學位(2003年)和區域管理碩士學位(2013年)，并持有地理信息科學博士學位(2012年)。目前，他是地理和空間規劃研究所的助理教授，也是里斯本大學地理研究中心的建模、城市和區域規劃以及環境危害和風險評估和管理研究小組的成員。他的專長領域是地理模擬和地理計算，包括人工神經網絡、圖論、細胞自動機和多智能體系統。Jorge的工作非常多樣化，主要集中在城市形態、遙感、流行病學、健康地理、智慧城市和大數據(地理營銷和旅游)等領域。

Patricia Abrantes是波爾圖大學地理學系的助理教授，她在地理信息系統與空間規劃課程中講授空間分析和統計。她是地理和空間規劃研究中心的研究員。2007年，她在里斯本諾娃大學和巴黎第四大學(索邦)完成地理博士學位，專攻空間規劃。從那以后，她先后在法國農業研究所、波爾多第三大學和里斯本大學地理和空間規劃研究所工作。她的研究興趣包括土地利用與城市農業、農業生態系統服務、空間分析、地理信息系統(GIS)和使用模擬和場景構建的參與式GIS。

報告題目： 活體高時空分辨率成像以及大數據分析

報告摘要：

想要看見大腦的奧秘需要更好的顯微鏡,微型化雙光子顯微鏡讓我們看見自由意志下的神經驅動機制。如何在大腦中看見如此精細的結構: 雙光子熒光顯微鏡有更好的三維層切能力。怎樣才能更好的看見生命活動中神經學習記憶和計算的機制？此次報告講述了微型化雙光子顯微鏡的應用，并且通過深度學習、機器學習等計算機視覺方法幫助我們分割神經元活動以及分析它們的類別及網路行為等，最后從幾個方面講述了逆向工程斑馬全腦尺度的學習和記憶的應用案例。

嘉賓介紹

陳良怡教授1995年于西安交通大學獲生物工程與醫學儀器專業學士學位；1998年于華中理工大學獲生物電子學專業碩士學位；2001年于華中科技大學獲 生物醫學工程專業博士學位。2001-2004年在美國華盛頓大學生理與生物物理系進行博士后研究工作，導師為Bertil Hille教授；2004年6月回國后任中國科學院生物物理研究所副研究員。2010月6月起至今任北京大學分子醫學研究所細胞分泌和代謝實驗室主任、教 授。2012年獲得國家自然科學基金委“優秀青年基金”項目支持，并成為Faculty of 1000組織的資深faculty member。獲得過科技部“973”項目、國家科技支撐計劃、國家自然科學基金項目、北京市自然科學基金重點等項目支持，并作為骨干參與基金委國家重大 科研儀器設備研制專項“超高時空分辨微型化雙光子在體成像系統”的研發，獲得過包括國家自然科學二等獎的多項獎勵，并多次受邀在如OSA、SPIE和 Biophysical Society等學術團體組織的國際學術會議上做特邀報告。

演講主題

類腦神經網絡技術及其應用

演講簡介

本論文重點介紹了信息處理技術面臨的問題和挑戰, 對集成電路發展面臨的問題和思考,描述類腦神經計算芯片的國內外發展情況,以及半導體所類腦神經計算、芯片的工作。這絕對是一場視覺盛宴，AI與深度學習從事者不容錯過。

演講嘉賓

魯華祥,中科院半導體所研究員，智源研究員.

報告簡介： AI芯片也被稱為AI加速器或計算卡，即專門用于處理人工智能應用中的大量計算任務的模塊（其他非計算任務仍由CPU負責）。當前，AI芯片主要分為 GPU 、FPGA 、ASIC。以AI芯片為基礎的人工智能的發展離不開硬件開發的支持。本篇報告講解了各種硬件以及類腦芯片的應用。

嘉賓介紹： 蔡一茂，北京大學微納電子學研究院研究員，北京大學科學研究部副部長。2018年1月5日，入選2017年度“長江學者獎勵計劃”青年學者建議人選名單。研究領域為先進存儲器、柔性電子器件、神經形態器件及類腦芯片技術。

報告主題：城市大腦與邊緣計算

報告摘要：城市大腦是智能城市的決策指揮系統，其決策信息來自于包括攝像頭等視頻傳感器在內的各種感知系統。與人的感知系統中視覺信息占比最大類似，目前監控攝像頭也是城市大腦的最大數據來源。以前，大多數交通監控系統是將攝像頭獲得原始圖像或視頻數據簡單壓縮后傳給城市各級數據中心存儲和處理，但數據利用效率較低。最近幾年，邊緣計算的概念出現后很多系統在攝像頭端進行對象識別或事件分析，由此形成的視頻結構化數據在一定程度上提升了檢索分析的效率，但對已有存量攝像機網絡系統升級帶來很大成本和工程壓力。本報告借鑒人類視覺系統進化歷史的分析，提出城市大腦與邊緣計算的分工與協調機制，使得城市大腦可以分步演進，兼顧攝像機網絡存量和新增市場，逐步達到城市大腦可使用的程度。

嘉賓簡介：中共黨員，遼寧省大連市人，現任中國工程院院士、北京大學教授、鵬城實驗室主任，中國計算機學會理事長，新一代人工智能產業技術創新戰略聯盟理事長，全國專業標準化技術委員會副主任，數字音視頻編解碼技術標準(AVS)工作組組長，國際電氣和電子工程師協會會士（IEEE Fellow）、美國計算機協會會士（ACＭ Fellow）。1979年至1982年，在哈爾濱科技大學學習（跳級一年），獲本科學位；1982年至1985年，在哈爾濱工業大學學習，獲碩士學位；1985年至1988年，在哈爾濱工業大學學習，獲博士學位；1988年至1991年，在日本東京大學學習，獲博士學位。1985年至1996年，在哈爾濱工業大學工作，被聘為助教、講師、教授，歷任計算機系主任、校長助理。1996年至2006年，在中國科學院所屬單位工作，被聘為研究員、教授、歷任中科院計算所副所長、所長、中科院研究生院常務副院長（2000年至2003年兼任中國科學技術大學副校長）。2006年至今，在北京大學工作，被聘為教授、博雅講席教授，任數字視頻編解碼技術國家工程實驗室主任。2011年當選中國工程院院士。曾任第十屆、十一屆、十二屆全國政協委員，國務院學科評議組計算機學科成員，計算機學報主編；2013年至2018年，在國家自然科學基金委員會工作，任自然科學基金委副主任。2018年至今，被聘為鵬城實驗室主任。曾一次獲得國家技術發明二等獎、五次獲得國家科技進步二等獎、一次獲得國家自然科學二等獎，獲得“2005中國十大教育英才”稱號和中國計算機學會王選獎。

主要從事人工智能應用和多媒體技術、計算機視覺、模式識別與圖像處理、虛擬現實方面的研究，主要著作有《數字視頻編碼技術原理》、《Advanced Video Coding Systems》等。在本領域國際期刊上發表論文200余篇，國際會議論文600余篇。