大脑,意识的终极问题

人的大脑是一个复杂且拥挤的神经“高速公路”，拥有数以十亿计的神经元，每个神经元都和数千神经元相联系。要弄清大脑如何产生思维、行动、情感以及最关键的意识，即便对最聪明的科学家而言也是困难的。     

简单大脑的自我意识

你可能正通过计算机、智能手机或其他电子设备阅读这篇文章，并且查阅天气情况或邮件信息。这些电子设备就像人脑中相互关联的细胞一样，也有“大脑”——精密的电路——用以储存信息，并按照具体的、可知的方式运行。尽管电路和人脑中的神经元在最基本的层面上都是由原子和基础粒子构成的，但人脑具有自我意识，人造的存储设备却无法感知自身的存在。     

新闻左右看

美国麻省理工学院的神经科学家表示，他们即将发现记忆存储在大脑的哪些区域。甚至能够确定特定记忆存储在大脑内的哪些细胞。研究过程中，科学家发现一种在记忆存人大脑时“打开”的基因。这个基因可充当一个化学标迹物，最终帮助科学家揭示大脑的哪些区域存储记忆，甚至能够具体到特定记忆存储到哪些大脑细胞（神经元细胞）。     

每月小抄

<正>[2009年12月29日][生命]美国科学家认为,他们已经发现大脑形成记忆的机理。人们早就知道,神经元相接的地方——突触是大脑的信息交换和储存的关键。但是研究人员表示,现在他们已经弄明白突触这个地方的分子是如何加强记忆的。该研究成果或许有助于研发治疗老年痴呆症等疾病的药物。     

大脑中的记忆可以被克隆吗？

在回答这个问题之前，我们要先了解一下人类的大脑是如何发育的。人类的大脑从出生到25岁左右都在不断发育，并经历了几个发育高峰期。第一个高峰期在出生后18个月里,此时大脑灰质（即神经元胞体和突触，大脑的主要功能单位）过量产生，然后经历一个被称为“突触剪切”的过程。     

大脑之门

美国科学家预言，瘫痪病人不久将能够用大脑经过外部电路控制自己的胳膊。     

利用忆阻器制造人工大脑

长久以来，科学家一直梦想着造出像大脑一样的电脑。大脑比电脑更加节能，而且还会自主学习。不需要任何编程。来自比勒菲尔德大学物理学系的高级讲师安迪·托马斯博士正在做这方面的努力，他的研究材料是忆阻器，一种能够模仿神经功能的微电子元件。多年来，忆阻器一直被视为神经突触的电子版，而突触是神经元之间联系的桥梁，神经元活动越多，这种突触联系也就越多。忆阻器可以接收来自电子回路的脉冲，并且在关掉电源后，仍能“记忆”先前通过的电荷量。     

做梦让你更聪明

最近，曾因提出DNA是双螺旋结构而获得1962年诺贝尔生理和医学奖的英国生物物理学家克里克在《自然》杂志上发表文章称，做梦可以消除大脑中的无用信息，使信息的传递正常、迅速、准确。并使脑力得以恢复。不论你多么用功，如果不做梦、不对信息进行筛选整理，那么大脑只是乱麻一堆。     

太空行走时间最长纪录

据光明网-光明日报，由英国和德国等国家的一批世界顶尖级神经系统科学家组成的一个研究小组已经研制出能够洞察人脑、解读出人在“事成”前之“心想”的大脑扫描仪。这些科学家用高清晰脑扫描仪对人脑进行扫描，用计算机找出人脑活动的独特模式或不同思维活动的独特信号，然后扫描大脑寻找这些信号，再将扫描到的信息转化为具体的思维，从而解读出一个人想要干什么。这是科学家们第一次以这种方式成功解读人的思维。     

无人集群系统时变编队H∞控制

针对有向通信拓扑网络下具有通信时滞与外部干扰的无人集群系统（AUSS）时变编队H_∞控制问题进行了研究。首先，基于AUSS期望编队构型信息、无人机（UAV）实时状态信息以及通信UAV之间带通信时滞的状态误差信息提出了AUSS的编队控制方法，通过变量替换将AUSS的编队控制问题转换成低维闭环系统的渐近稳定问题，并以线性矩阵不等式（LMI）形式给出了系统稳定的充分条件与最大允许通信时滞的计算公式。其次，通过构造Lyapunov-Krasovskii（L-K）泛函，证明了存在通信时滞与外部干扰条件下AUSS能够实现时变编队。最后，通过数值仿真验证所设计方法的准确性与有效性。      

给未来太空探索机器人装上大脑

美国科学家正在研制一款名为“TextureCam”的智能照相机，不仅能够给外星球上的岩石拍照，还能对照片进行分析并根据分析结果决定下一步的行动。在未来的太空探索机器人身上，美国航空航天局有望安装TextureCam，使其扮演大脑的角色，让机器人具备自行做出决定的能力。“好奇”号火星车虽然得出了一系列引人注目的发现，但这辆火星车在设计上并没有完全达到让科学家满意的程度，它是一辆没有“大脑”的火星车。在每个火星日的开始，美国航空航天局需要向“好奇”号传输工作议程方面的信息。     

基于信息素决策的无人机集群协同搜索算法

针对无人机(UAV)集群在未知环境中无先验信息条件下的搜索问题，提出了一种以信息素为决策机制的无人机集群协同搜索算法。首先，考虑无人机通信约束，建立了有外部节点的星型网络通信和无外部节点的自组织网络通信2种形式的搜索模型。其次，通过环境地图向信息素地图映射的方法建立任务环境模型。将任务过程分为3个阶段，在搜索阶段，无人机通过不断地移动实现本机信息素地图的更新；在通信阶段，通过通信网络实现多机信息素地图的融合；在决策阶段，根据局部信息和全局信息做出决策，并将栅格信息素浓度作为决策函数来引导无人机的位置更新。基于信息素地图覆盖率来定量描述搜索效果。最后，仿真结果表明，所提算法能够对区域进行覆盖搜索，表现为搜索效率高、抗毁性强、受集群的初始位置影响小。      

最数字

研究人员对87名健康新生儿的大脑进行了211次扫描，发现婴儿出生后，他们的大脑以每天1％的速度成长。但在3个月后，他们大脑的生长速度会降低到每天0．4％。该研究显示，在出生后的前90天内，婴儿大脑会成长64％。他们出生时平均脑部大小为341立方厘米，90天后则为558立方厘米。     

痛触觉的奥秘

2000多年前,亚里斯多德认为,痛觉与触觉是同一事物的两个极端,适量的刺激是一种快意的接触,过多时则产生痛感.今天我们知道,认知痛楚并非如此轻而易举,当我们体验痛楚的时候,起作用的并不仅仅是受损组织所发出的大量神经信号.组织受损后激发整个专司此职的神经网络,传载神经信号在体内(脑中)行进,其传导路径与其他感觉信号有所不同.这些区别在神经系统最远端即已出现,锤子敲击的力量、极冷极热以及由受损细胞所释放的化学物质可将C神经纤维及A神经纤维激活,另一神经纤维A—β纤维传载非痛觉信号,这3种纤维汇集于脊髓,由神经元将传递来的信息自该处传往大脑.     

基于固定时间的二阶智能体分布式优化算法

对有界扰动下二阶多智能系统的分布式凸优化问题进行了研究。分布式优化问题旨在通过智能体间信息交互实现全局成本函数一致最优。基于固定时间理论，提出一种在固定时间内收敛到最优解的算法。为防止智能体泄露局部成本函数的梯度信息，当邻居成本函数二阶导差值有界时，通过平均一致性在固定时间内利用跟踪技术实现平均梯度信息获取。设计一种自适应算法以避免上述全局信息的假设。进一步地，引入符号函数项实现算法对智能体外部有界扰动的自适应抑制。最后给出收敛性证明和仿真案例。     

控制心智大作战

60年前，美国中央情报局启动秘密研究计划，希望能找出操纵大脑的方法，最终却宣告失败。如今，科学家将电极植入脑中。大脑联机、扩充感官等实验成果纷纷出炉，科技手段总有一天能控制我们的所思所想吗？     

大脑能直接进行信息交流吗?

近年来,有俄罗斯专家预测,到2039年在邮电业中使用心灵交通术.一些科学工作者通过严格的科学实验,证实人类有可能不借助通讯工具,直接进行大脑之间的信息交流.     

新闻左右看

拥有“数学大脑” 心理学家发现，一种利用轻微电击刺激大脑的仪器可改善记忆、解决问题和数学能力。一周内，卡多什的研究团队每天都对志愿者大脑顶叶进行30分钟的轻微电击刺激，结果发现在传统课中他们比以前能更快更有效地接受数学技能。他说：“经颅直流电刺激十分安全，电流造成伤害的几率非常低。”试验结果显示，志愿者接受治疗后，提升的数学能力持续了6个月时间。     

脑-机接口技术在载人航天任务中的应用研究

1脑-机接口技术概述
　　脑-机接口技术概念
　　脑-机接口（BCI）是以脑电信号或其他相关技术为基础，将大脑活动特征转化为预定义的命令，从而实现与外界交流或者控制其他外部设备的先进技术，是一种不依赖身体肌肉组织系统和控制神经系统的新型智能接口技术。因此，我们可以把BCI定义为一个非肌肉通信系统，它可以使人体的大脑意图和外界环境进行直接的沟通交流，在计算机和大脑之间建立一个新的通信通道。     

拓扑数据分析在复杂脑网络分析中的应用

针对复杂脑网络分析中网络结构变化阈值选择中没有公认的标准确定合适阈值这一问题，基于拓扑分析中的持续同调性理论，本文提出一种多尺度大脑网络建模分析方法，该方法在大脑全尺度距离范围之内，通过不断增加阈值，运用Rips过滤算法捕获网络的动态持续拓扑特征，并用条形码和持续图对拓扑特征可视化，最后通过计算持续图之间的Bottleneck距离和Wasserstein距离分析持续特征的稳定性。实验结果表明，该方法能更准确地提取大脑网络的拓扑结构特征并提高诊断分类的准确性。