運算神經科學

運算神經科學係神經科學嘅一個子領域，專門用數學模型模擬神經系統嘅運作，想靠噉嚟加深人對神經系統嘅理解。喺最基本上，運算神經科學研究會做電腦模擬－用方程式表示神經系統嘅變數之間嘅關係，跟住將呢啲方程式寫做電腦程式嚟行，再睇吓個程式會出咩結果。

運算神經科學同人工智能有好深厚嘅關係：人工智能嘅一個主要目的在於教電腦展示出好似有智能噉嘅行為，所以成日都會想攞數學模型嚟模擬自然智能－即係好似人腦等由大自然創造嘅有智能物體，而「用數學模型模擬人腦」正正就係運算神經科學最重要嘅課題之一；兩個領域主要分野在於，運算神經科學係純科學，追求有咁真實得咁真實噉模擬研究緊嘅現象，而人工智能有工程學嘅成份，睇重實用，即係話如果「改改個模型令個模型冇咁貼近現實世界嘅腦」會令個模型做起運算上嚟更加有效率嘅話，人工智能研究者會樂意做呢種修改，例如人工神經網絡就係噉。

到咗廿一世紀初，運算神經科學經已喺神經內科等嘅工作上有相當嘅應用價值。除此之外，「人腦可以用電腦模擬」嘅諗頭仲引起咗一啲科幻同心靈哲學方面嘅思考，例如係 cyberpunk 當中成日出現嘅心靈上載橋段噉。

根基

兩大概念

運算神經科學建基於兩個概念：
神經系統係一個曉處理資訊嘅系統。舉例說明，對眼嘅視網膜上面每一粒感光細胞喺受到外界嘅光刺激嗰陣，都會向個腦嘅視覺區域射神經訊號，而個訊號嘅物理性質會按佢感覺到嘅光嘅屬性而有所不同－例如係光嘅強度同射訊號嘅頻率成簡單正比，
，當中  係訊號嘅頻率， 係一個固定嘅常數，而  係光嘅強度，
呢啲訊號跟住會上腦，話俾個腦知佢睇到啲乜，而個腦本來唔知眼前有啲乜嘅，但佢由感光細胞嗰度收到神經訊號，知道 ，再解讀訊號得知 ，就知眼前有啲乜嘢。有關「資訊」要點概念化，可以睇吓資訊理論。
運算係指涉及跟從一個定義好嘅模型、通過一連串算術同非算術步驟做嘅計算，廣義上可以包含任何由輸入俾輸出嘅過程。呢啲計算可以係算術性嘅，又可以係做邏輯代數嘅處理。例如喺行一段演算法嗰陣，一部電腦會接收用家俾嘅一串演算法，一段演算法包含一串有先後之分嘅指示，每行指示教部電腦做某啲計算... 等等，通過行呢段演算法，部電腦會俾出一個輸出。有關「運算」概念嘅詳情，可以睇吓運算理論。

定位

運算神經科學係神經科學嘅一門，主張以下呢樣嘢：

想像以下呢兩點：
神經系統做嘅嘢等同由輸入嗰度計輸出嘅運算，例如一個人解數學謎題可以想像成用條謎題做輸入，然後俾答案做輸出。
呢啲過程可以用電腦嘅運算嚟模擬：即係話運算神經科學工作者相信，有可能寫出一啲特別嘅電腦程式；呢啲電腦程式每個都係做到同神經系統嘅某個部份有一樣嘅輸入輸出關係－低層嘅可以模擬視網膜啲感光細胞，寫個程式係識得「按照感應器感應到嘅光，射出好似神經訊號噉嘅訊號」嘅，高層嘅可以模擬成個腦區，寫個程式曉好似人噉「攞一條數學謎題，俾答案」；
廿一世紀初嘅學界一般認為，呢兩點好符合現實。假設咗呢兩點成立嘅話，運算神經科學就行得通－例如如果家陣有位神經科學家提出咗個諗法，主張前額皮層內部嘅運作原理係點點點；想驗證呢個諗法嘅人可以按照呢啲假想嘅原理寫個程式出嚟，睇吓「如果呢啲原理成立，神經系統活動會出點樣嘅規律」，而因為假設咗電腦運算可以充分噉模擬神經系統做嘅嘢，如果發覺個程式出嘅規律同現實觀察到嘅數據嘅規律根本唔夾，就知嗰個理論唔能夠準確噉描述現實。

重要模型

細胞模型

感知模型

運動模型

記憶模擬

重要概念

起源

資訊理論
運算理論
模控學
神經科技
腦模擬
心靈上載
Cyberpunk

攷

拎

A Brief Introduction to Computational Neuroscience Part 1. Towards Data Science.
神經科學