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從經(jīng)驗到理論、從數(shù)據(jù)到網(wǎng)絡——腦科學研究的四次范式轉(zhuǎn)移

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一個范式有四個部分：數(shù)據(jù)—模型—實驗—方法。

各自的三個階段：

手工—數(shù)據(jù)，技術—數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)—數(shù)據(jù)；

猜想—模型，數(shù)學—模型，數(shù)據(jù)—模型，

行為—實驗，計算—模擬，智能—仿真；

盲目—歸納，借用—演繹，自發(fā)—演化。

科學范式共分為四個階段，

人類與手工的歸納經(jīng)驗范式、模型與技術的演繹理論范式、

數(shù)據(jù)與計算的多重模擬范式、智能與仿真的自發(fā)演化范式。

1經(jīng)驗科學／經(jīng)驗范式——心理學。

公元前2000年至十八世紀，搜集材料，手工—數(shù)據(jù)，猜想—模型，行為—實驗，盲目—歸納。即手工——數(shù)據(jù)——猜想——模型——行為——實驗，全程盲目歸納。

用實驗來解釋行為學，最典型的例子就是應用實驗來描述行為；

2理論科學／模型概括——認知心理學。

十九世紀至20世紀中期，整理材料，技術—數(shù)據(jù)，數(shù)學—模型，行為—實驗，借用—演繹。

即技術——數(shù)據(jù)——數(shù)學——模型——行為——實驗，全程借用演繹。

用計算機模擬認知行為，并試圖解釋這些機制，主要的模型為計算機處理模型：輸入、輸出與數(shù)據(jù)加工。比如對知覺、注意、記憶的解釋等；

3計算科學／模擬范式——認知神經(jīng)科學。

20世紀后期至21世紀前夜，計算材料，技術—數(shù)據(jù)，數(shù)學—模型，計算—模擬，借用—演繹。即技術——數(shù)據(jù)，數(shù)學——模型——計算——模擬，全程借用演繹。

用腦成像中的功能成像等一系列技術工具來還原人的心理活動。比如針對時序信息的腦電/腦磁采用電極微陣列進行監(jiān)測；針對空間分布的在離子層面用鈣離子成像、生化層面的神經(jīng)纖維采用彌散張量成像技術等。主要的模型為計算機處理模型。具體的例子包括基于行為游戲化的應用，如市場營銷、游戲可玩性評估、神經(jīng)教育學等。

4數(shù)據(jù)密集性科學／自發(fā)演化——認知計算神經(jīng)科學。

從21世紀初至今，分析材料，數(shù)據(jù)—數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)—模型，智能—仿真，自發(fā)—演化。

即各類技術——原始數(shù)據(jù)——高級數(shù)據(jù)——智能——仿真——各類模型，全程自發(fā)演化。

用數(shù)據(jù)工程和人工智能從基因-分子生物-生化層面-神經(jīng)元電生理-神經(jīng)代謝到激活全通量數(shù)據(jù)進行計算與模型構建。