自然杂志最新关于大脑的研究论文
（IC photo/图） 人的嗅觉系统有约1000个不同的基因，它们控制了约500万个嗅觉神经。这些嗅觉神经将神经纤毛深入鼻腔黏膜中，纤毛上有专门探测各种气味分子的受体（蛋白质），当受体感受到相应的气味后，就会把嗅觉信息发送给大脑的嗅觉区，让人感受气味。为此，2004年诺贝尔生理学或医学奖颁发给发现嗅觉机理的美国科学家理查德·阿克塞尔和琳达·巴克。 不过，这只是人类对嗅觉机理的初步认识，更深入的认知正在出现。对于严重脑损伤的患者，临床医生其实很难从CT扫描和其他检查中得出患者真实生理功能受损程度的结果，难以判断他们受损伤的轻重，因此给予的抢救措施也并不同，对于具有最低意识的患者与处于植物人状态的患者给予的治疗方式就不同，如止痛和预测其生命周期进行用药等，并且患者的愈后也不同。事实上，在多达40%的情况下，医生都会产生诊断错误。 2020年4月29日，研究人员在《自然》杂志上报告了他们的最新发现，要确定严重脑损伤患者大脑受损到什么程度，一个简单的标准是，看看患者能否闻到气味。 英国剑桥大学心理学系和以色列魏兹曼科学研究所的研究人员对43名严重脑损伤的患者研究发现，在脑损伤的情况下还保留嗅觉的患者能100%恢复意识，并且这些患者中有91%以上在伤后年还活着。但是，闻不到气味的患者中有63%的人死亡。 研究人员对这些严重脑损伤的患者进行测试，分别在病房中放入装有不同物质气味的罐子，能释放出各种气味，再用鼻插管监测他们的鼻子呼吸气流。这些罐子分别散发愉悦的洗发水香气、难闻的腐烂鱼味或完全没有气味（空罐子），每种持续5秒钟。每个罐子随机出现10次，测量患者嗅闻的空气流量。 结果发现，意识不清的患者对气味的吸入明显较少，不能区分香气和臭气。但另一些患者会在喜爱的气味和讨厌的气味出现时改变鼻气流，植物人同样有这种闻到气味会改变鼻气流的现象。有些人不对任何气味产生反应并改变呼吸，有的人则有所反应并改变呼吸。这种改变即人的正常生理反应，闻见香味就深深呼吸以品味香气，闻到臭味则屏住呼吸，以抑制臭味对人的刺激。 这个结果意味着，测量严重脑损伤患者的嗅觉反应可以获知深层大脑的功能，如果对气味有嗅觉有反应，说明大脑损害不严重，反之则严重。而且，在整个患者群体中，植物人的嗅觉反应与无意识状态下的嗅觉反应一直存在差异，这也为未来准确诊断大脑损伤提供了进一步的证据。 而且，如果处于植物人状态的患者有嗅觉反应，则他们后来可能会苏醒，至少会转变为有最低意识的状态。这也是他们大脑将恢复的唯一迹象。参与这项研究的剑桥大学心理学系特里斯坦·贝金施泰因（TristanBekinschtein）博士认为，嗅觉反应正常，表明即使没有其他生命体征，患者仍可能具有一定的意识水平。因此可以把这种指征纳入到诊断意识障碍患者的标准中。对于肥胖者来说，一个不好的现象是，喝水也会胖。但是，比喝水也会胖更悲惨的情况来临，闻到某些物质，如好吃的东西的气味，也会发胖。不过现阶段这只是在动物身上发现的现象。 美国得克萨斯州休斯敦贝勒医学院的研究人员对线虫的研究发现，它们既没有多吃食物，也还在保持运动的状态下却意外“长胖”了，这是什么原因呢。研究人员认为，可能是某种气味调节了线虫对脂肪的代谢，导致了线虫变胖。该研究论文发表在2020年3月19日的《自然通讯》上。 研究人员对线虫做了一组气味暴露试验：不给线虫吃的，只给它们闻一些容器中装载的不同物质的气味。在对一些常见的气味分子进行鉴别和筛选后，研究人员发现，当容器中存在2-丁酮（2-butanone）时，AWC嗅觉神经元的活动会受到抑制，2-丁酮会散发甜丝丝的气味，线虫闻2-丁酮4个小时，身体的脂肪量很快升高。反过来，当去除2-丁酮气味后，线虫又会瘦身到原来的水平。 研究人员认为，这是一组嗅觉神经元，通过一定的触发和刺激分子通道造成脂肪代谢变化而产生的结果。具体而言，鸟苷酸环化酶daf-11基因发生突变时，可以作用于嗅觉神经元AWC。 研究团队通过遗传突变和光遗传学手段（受激拉曼散射显微技术观察）来进行观察。他们发现了AWC神经元的不对称性和嗅觉调控脂质代谢的关系，并追踪到AWC神经元通路的下游中间神经元，这个神经通道造成了线虫对气味分子的特异感知。这一气味分子通道指令线虫不要和少消耗脂肪，而线虫的脂肪主要储存在肠道，如果肠道内储存的脂肪没有消耗，并且增加，线虫就会变胖。 对于线虫的这种研究能取得比较直接的因果关系结论，因为线虫体细胞数目固定，神经元的成分、位置和连接网络也很清楚，能够让人观察到从感觉神经元，如嗅觉神经元到外周器官的调控过程。而且，线虫通体透明，采用实验室的受激拉曼散射显微技术可以直接观测脂质变化并定量分析。 这个研究证明，2-丁酮这种有甜味的分子如果被线虫闻到，就会改变线虫的脂肪代谢，不再消耗脂肪，让线虫变胖。至于人类是否有这样的气味分子通道，以及什么样的食物香味可以让人发胖，还有待未来的研究来发现。 南方周末特约撰稿 张田勘
深度神经网络（DNNs）是 AI 领域的重要成果，但它的 “存在感” 已经不仅仅限于该领域。 一些前沿生物医学研究，也正被这一特别的概念所吸引。特别是计算神经科学家。 在以前所未有的任务性能彻底改变计算机视觉之后，相应的 DNNs 网络很快就被用以试着解释大脑信息处理的能力，并日益被用作灵长类动物大脑神经计算的建模框架。经过任务优化的深度神经网络，已经成为预测灵长类动物视觉皮层多个区域活动的最佳模型类型之一。 用神经网络模拟大脑或者试图让神经网络更像大脑正成为主流方向的当下，有研究小组却选择用神经生物学的方法重新审视计算机学界发明的DNNs。 而他们发现，诸如改变初始权重等情况就能改变网络的最终训练结果。这对使用单个网络来窥得生物神经信息处理机制的普遍做法提出了新的要求：如果没有将具有相同功能的深度神经网络具有的差异性纳入考虑的话，借助这类网络进行生物大脑运行机制建模将有可能出现一些随机的影响。要想尽量避免这种现象，从事 DNNs 研究的计算神经科学家，可能需要将他们的推论建立在多个网络实例组的基础上，即尝试去研究多个相同功能的神经网络的质心，以此克服随机影响。 而对于 AI 领域的研究者，团队也希望这种表征一致性的概念能帮助机器学习研究人员了解在不同任务性能水平下运行的深度神经网络之间的差异。 人工神经网络由被称为 “感知器”、相互连接的单元所建立，感知器则是生物神经元的简化数字模型。人工神经网络至少有两层感知器，一层用于输入层，另一层用于输出层。在输入和输出之间夹上一个或多个 “隐藏” 层，就得到了一个 “深层” 神经网络，这些层越多，网络越深。 深度神经网络可以通过训练来识别数据中的特征，就比如代表猫或狗图像的特征。训练包括使用一种算法来迭代地调整感知器之间的连接强度（权重系数），以便网络学会将给定的输入（图像的像素）与正确的标签（猫或狗）相关联。理想状况是，一旦经过训练，深度神经网络应该能够对它以前没有见过的同类型输入进行分类。 但在总体结构和功能上，深度神经网络还不能说是严格地模仿人类大脑，其中对神经元之间连接强度的调整反映了学习过程中的关联。 一些神经科学家常常指出深度神经网络与人脑相比存在的局限性：单个神经元处理信息的范围可能比 “失效” 的感知器更广，例如，深度神经网络经常依赖感知器之间被称为反向传播的通信方式，而这种通信方式似乎并不存在于人脑神经系统。 然而，计算神经科学家会持不同想法。有的时候，深度神经网络似乎是建模大脑的最佳选择。 例如，现有的计算机视觉系统已经受到我们所知的灵长类视觉系统的影响，尤其是在负责识别人、位置和事物的路径上，借鉴了一种被称为腹侧视觉流的机制。 对人类来说，腹侧神经通路从眼睛开始，然后进入丘脑的外侧膝状体，这是一种感觉信息的中继站。外侧膝状体连接到初级视觉皮层中称为 V1 的区域，在 V1 和 V4 的下游是区域 V2 和 V4，它们最终通向下颞叶皮层。非人类灵长类动物的大脑也有类似的结构（与之相应的背部视觉流是一条很大程度上独立的通道，用于处理看到运动和物体位置的信息）。 这里所体现的神经科学见解是，视觉信息处理的分层、分阶段推进的：早期阶段先处理视野中的低级特征（如边缘、轮廓、颜色和形状），而复杂的表征，如整个对象和面孔，将在之后由颞叶皮层接管。 如同人的大脑，每个 DNN 都有独特的连通性和表征特征，既然人的大脑会因为内部构造上的差异而导致有的人可能记忆力或者数学能力更强，那训练前初始设定不同的神经网络是否也会在训练过程中展现出性能上的不同呢？ 换句话说，功能相同，但起始条件不同的神经网络间究竟有没有差异呢？ 这个问题之所以关键，是因为它决定着科学家们应该在研究中怎样使用深度神经网络。 在之前 Nature 通讯发布的一篇论文中，由英国剑桥大学 MRC 认知及脑科学研究组、美国哥伦比亚大学 Zuckerman Institute 和荷兰拉德堡大学的 Donders 脑科学及认知与行为学研究中心的科学家组成的一支科研团队，正试图回答这个问题。论文题目为《Individual differences among deep neural network models》。 根据这篇论文，初始条件不同的深度神经网络，确实会随着训练进行而在表征上表现出越来越大的个体差异。 此前的研究主要是采用线性典范相关性分析（CCA，linear canonical correlation analysis）和 centered-kernel alignment（CKA）来比较神经网络间的内部网络表征差异。 这一次，该团队的研究采用的也是领域内常见的分析手法 —— 表征相似性分析（RSA，representational similarity analysis）。 该分析法源于神经科学的多变量分析方法，常被用于将计算模型生产的数据与真实的大脑数据进行比较，在原理上基于通过用 “双（或‘对’）” 反馈差异表示系统的内部刺激表征（Inner stimulus representation）的表征差异矩阵（RDMs，representational dissimilarity matrices），而所有双反馈组所组成的几何则能被用于表示高维刺激空间的几何排布。 两个系统如果在刺激表征上的特点相同（即表征差异矩阵的相似度高达一定数值），就被认为是拥有相似的系统表征。 表征差异矩阵的相似度计算在有不同维度和来源的源空间（source spaces）中进行，以避开定义 “系统间的映射网络”。本研究的在这方面上的一个特色就是，使用神经科学研究中常用的网络实例比较分析方法对网络间的表征相似度进行比较，这使得研究结果可被直接用于神经科学研究常用的模型。 最终，对比的结果显示，仅在起始随机种子上存在不同的神经网络间存在明显个体差异。 该结果在采用不同网络架构，不同训练集和距离测量的情况下都成立。团队分析认为，这种差异的程度与 “用不同输入训练神经网络” 所产生的差异相当。 如上图所示，研究团队通过计算对应 RDM 之间的所有成对距离，比较 all-CNN-C 在所有网络实例和层、上的表示几何。 再通过 MDS 将 a 中的数据点（每个点对应一个层和实例）投影到二维。各个网络实例的层通过灰色线连接。虽然早期的代表性几何图形高度相似，但随着网络深度的增加，个体差异逐渐显现。 在证明了深度神经网络存在的显著个体差异之后，团队继续探索了这些差异存在的解释。 随后，研究者再通过在训练和测试阶段使用 Bernoulli dropout 方法调查了网络正则化（network regularization）对结果能造成的影响，但发现正则化虽然能在一定程度上提升 “采用不同起始随机种子的网络之表征” 的一致性，但并不能修正这些网络间的个体差异。 最后，通过分析网络的训练轨迹与个体差异出现的过程并将这一过程可视化，团队在论文中表示，神经网络的性能与表征一致性间存在强负相关性，即网络间的个体差异会在训练过程中被加剧。 总而言之，这项研究主要调查了多个神经网络在最少的实验干预条件下是否存在个体差异，即在训练开始前为网络设置不同权重的随机种子，但保持其他条件一致，并以此拓展了此前与 “神经网络间相关性” 有关的研究。 除了这篇 这篇 研究以外，“深度学习三巨头” 之一、著名 AI 学者 Hinton 也有过与之相关的研究，论文名为《Similarity of Neural Network Representations Revisited》，文章探讨了测量深度神经网络表示相似性的问题，感兴趣的读者可以一并进行阅读。 Refrence： [1] [2]
关于研究大脑的论文
前言：我想很多人在看前面的4篇文章的时候，已经被我搞晕了。那么多人名，那么多发现，都记糊涂了，而且题文不符，一点也不有趣。嗯，我同意，我道歉，我改正…… 在本章开始之前，我先想带大家回顾一下我之前的四篇文章里出现的人物们。 我们一直都说，心理学是一门科学也是一门哲学。所以心理学的发展一定是建立在哲学与科学两种基础之上的。但回顾一下我们过去的四篇文章，你会发现科学的部分写的非常少。在古希腊还有希波拉底和阿尔克麦翁撑着，然后就沉默了2000多年，到了18世纪，霍布斯才提出了关于“原子的”思想运动的假设，而这一假设，则是建立在天文学和物理学研究基础上的。到了笛卡尔关于松果体和脑脊液的假说也是建立在解剖学基础上的。 而现代心理学之所以被称作“现代”，也就是它使用了“科学的”研究方法来研究心理活动。因此，在心理学“现代化”的过程当中，科学的发展是起到了很大的推动作用的。以前谈哲学多些，也是因为科学，特别是与心理学相关的生物学的发展是比较有限的，所以没有特别多要谈的。进入19世纪以后，神经科学、脑科学、感觉生理学、心理物理学和进化论等学科的出现与发展，推动了心理学的现代化进程。所以心理学史的第四部分就来谈谈这些科学。 从阿尔克迈翁时代，我们就已经知道了，心理活动发生在脑部，那我们今天就先来谈谈脑科学的进展。 说到脑科学，我们不得不从一个伪科学开始谈起——颅相学。 魏延反骨的故事我们都听过了，我记得我小时候家里有本《麻衣看相书》（别问我为什么会有，也别问我为什么要看），也有关于头型的描述。可见所谓颅相学，在中国早在公元二、三世纪就有了，当然现在还是有很多人相信这个。但在欧洲，这个学说是在19世纪才出现的。 颅相学始于弗兰茨.高尔（1758-1828），他是一名德国的内科医生，以精湛的解剖技术和奢靡的生活方式著称。在他小时候，他就注意到，拥有良好记忆力的人，通常有一双大而突出的眼睛（我个人猜测这是是戴眼镜的人的通病，而为什么会戴眼镜，肯定是爱学习，看书多啊，那拥有良好记忆也就不足为奇。眼镜是17世纪之后就慢慢普及了的，如果你想知道的话），所以后来他就开始思考，人的其他特性是不是也会跟头部的特征有关呢？作为一个解剖学家，他充满热情的，系统的开始了这一领域的研究，弃婴堂、精神病院、监狱和停尸房都是他常去的地方。以至于当时去世的人都要在遗嘱里写上一条，特别要求“保护他们的头颅不受高尔博士的研究”。 不断测量之后，高尔形成了一套自己关于颅相学的假说，他将人的27种特性与27个头部位置联系起来，认为如果该特质发育的好，该部分就应该略微凸起，如果发育的不好，该部分就会微微凹陷。 高尔的《人的构造》被他的合作者施普兹海姆广泛宣传，在高尔1828年死后（顺便说一下，高尔认为，头盖骨厚的人，因为脑容量小，所以比较愚笨，嗯。他自己的头盖骨差不多有常人的两倍厚。）施普兹海姆与他的新搭档库姆继续推广，在施普兹海姆去世之后，库姆还坚持不懈的在欧洲和美国建立了45个颅相学的研究协会。据说当时《人的构造》一书成了家庭必备书，售出10万多本。 在当时的美国，颅相学也被福勒兄弟和他们的姐夫威尔斯推向了一个新高度。他们打着“认识自己”的旗号，出版了一本名为《颅相学自我指导》的畅销书。一些美国企业将颅相学检查作为一个雇用条件；竞选公职的政治家要经过颅相学的分析；打算结婚的年轻人去咨询颅相学家，应该跟谁结婚及婚后会遇到什么情况。等等等等。 在19世纪的文学作品中，正面人物通常拥有巨大的头颅，高额头和分的很开的眼睛，而坏人则有尖尖的脑袋，突出的眉毛和小眼睛。在《蓝宝石案》中，福尔摩斯也曾通过一个大号的帽子推论出它的主人有极高的智商。 既然颅相学曾这么受欢迎，那为什么后来还是失去了人们青睐呢？归根到底，颅相学不过是一种经验的组合，根本无法验证也无法证伪。当人们把注意力从验证颅相学的正确性，转移到验证颅相学的矛盾之处的时候，自然就会发现该学说的不合理之处。 最终，法国外科医生 马里-让.弗卢龙 （1794-1867）这个19世纪最重要的脑机能研究者，在1843年发表了《评颅相学》一书，终结了颅相学的狂热。在该书中，弗卢龙通过许多对动物脑的精确实验，发现了许多脑功能区，且与颅相学说有很大差异。 弗卢龙通过对动物脑精确的手术，证明了大脑各个部分的主要功能。 1）大脑的两个半球（四对脑叶）支配所有的自发动作。切除了脑叶的动物，只会表现出反射动作，而失去主动行为。你不将食物放进嘴里就不会主动寻找食物，你不将鸟儿抛向空中，他就不会主动飞翔。基于这些实验，弗卢龙认为脑叶是知觉、记忆、意志力等高级心理活动的基础。 2）小脑的切除带来的是运动神经的损伤，鸟儿飞行能力下降，小狗无法协调四肢行走。 3）脑叶与小脑切除后，动物仍能存活，但延髓——生命中枢——受到破坏时，动物将立刻死亡。因此，延髓是控制呼吸、心脏等自主活动的核心区域。 虽然发现了不同脑区的功能，弗卢龙也强调，脑是一个相互连接的完整器官，不同脑区需要共同作用才能运转。弗卢龙还发现，如果脑受损的区域不大，受到的影响也会较小，而且有时候，还会逐渐恢复一些已经丧失的功能，这可能是脑的某些区域接管了受损区域的功能。这与人类中风患者遇到的情况类似。中风可能导致某些功能的丧失，但随着时间的推移，许多患者会在一定程度上恢复部分功能。 但动物脑的实验结果可以直接运用在人身上吗？一些特殊意外事件肯定了这个答案，比如菲尼亚斯. 盖奇额叶受伤的故事等（顺便插播一句，我在写完心理学史之后，第二个系列准备写有趣的心理学实验，其中会涵盖这个故事，不过估计还要等很久，有兴趣的朋友自己去百度吧）。 1861年，同样也是一位法国外科医生和神经学家皮埃尔-保罗.布洛卡通过对失语病人的解剖发现，人的语言中枢位于左额叶，而且布洛卡认为语言是人类的最高成就，那么左半脑应该是比右半脑更加发达，也就是优势半脑。左右半脑分工不同的观点，至今还在被沿用。应该说，对脑功能的研究，在19世纪取得了巨大的进步。 同样在19世纪还发明了一种脑研究的方法——脑的直接刺激。最精准有效的方法是电刺激。通过电刺激获得最显著成果的两个人是古斯塔夫.费里奇（1839-1927）和爱德华.希齐格（1838-1907）。费里奇是一个富裕的人，他主要是对这项研究提供经济上的支持。希齐格是一名解剖学家，战时曾担任过军医。两人合作了许多实验，成功定位了5种不同的肌肉群的脑区，并在1870年共同发表了一篇《关于脑的电刺激》的论文。 其他各国实验室也很快复制了这个实验（这是科学的一个重要因素，可验证，所以你知道之前有学者因无法重复自己的实验结果，而被迫撤销论文的原因了吧）。其中英国学者戴维.费里尔（1843-1928）运用刺激法和切除法做了一系列经典实验，成功定位了十五种运动技能（详见《脑的机能》一书）。并由于他定位的精准性，他直接将猴脑的定位图直接转换到人脑中，成功的定位了一次脑瘤切除手术。 后来，费里尔还发现，身体的不同部分在脑中的运动反射区，与这部分的功能有关，而不是与面积有关。举例来说，人手虽然面积并不大，但在脑中反射区却非常大，详见下图。（前方高能，小心！） 关于感觉机能，费里尔发现把视觉定位与枕叶皮层，把听觉定位与颞叶，躯体感觉定位于后中枢神经区域。 虽然19世纪，关于脑的研究取得了很大的成绩。但同时也引发了一些问题。尤其是对于人脑的实验，引起了关于伦理道德方面的强烈的社会议论。这迫使外科医生们无法再通过人体实验获得更准确的实验结果。 这里插一句我对这个问题的一些引申的思考。其实我觉得仔细想想这事还挺有意思的。因为其实所谓科学精神倡导的是一种“唯事实论”。但由于人有“自我”意识的存在，所以会认为“我”与“其他人”不同，“人类”与“动物”不同，“生物”与“非生物”不同，而实际上，这种不同是意识层面，而非事实层面的。所以我觉得，科学对于人类来说，可能快要走到头了，因为人类不可能放下“我”的意识存在。 好啦，关于十九世纪脑的研究，我就先先说到这，下周会跟大家分享在十九世纪神经学、感觉生理学、心理物理学和进化论方面的进展。（我不确定一章能写完，这一部分可能会有上中下，捂脸捂脸）
这个应该没有什么特别的结论吧，只不过是因为爱因斯坦他的一些思维比我们更厉害而已
人工智能的发展趋势问题从20世纪80年代在国内外就进行了非常激烈的辩论。既有认为人工智能只能作为人的工具的延长而不可能取代人的大脑的工具论,他们认为:人工智能诞生的初衷是作为人类工具的延长,其作用从其诞生的那一天就已经定性,人工智能只能作为人类智能的附庸和补充,而不可能对人类智能构成挑战,更不可能取代人类智能;也有认为人工智能一定会战胜人类智能的观点,他们从达尔文的进化论进行类比推断,对比人类智能和人工智能相对发展的速度和加速度,认为人类智能虽然在短时期内还占有绝对的优势,但是从人工智能近些年突飞猛进的发展速度和加速度来对比人类智能对等时间发展来看,人工智能战胜人类智能绝对只是时间的问题。 当时间进入21世纪,计算机硬件和软件更新的速度越来越快,计算机这个以往总给人以冷冰冰机器的形象也得到了彻底的改变。人机交互的情况越来越普遍,计算机由于需要的缘故被人类赋予了越来越多的智能因素。伴随着人类把最新的计算机技术应用于各个学科,对这些学科的认知也进入了日新月异的发展阶段,促使大量的新的研究成果不断涌现。例如:“人机大战”中计算机轻松的获胜、人类基因组排序工作的基本完成、克隆人理论实质性的突破、人类大脑结构性解密和单纯器官性克隆的成功实现等等。而且随着计算机这个人类有史以来最重要的工具的能力不断发展,伴随着不断有新理论的涌现,大量的已经似乎应当盖棺定论的理论受到了越来越严峻的挑战,人类必须从全新的角度对它们一一进行分析和审视。由于近几年生物学和神经生理学许多新的研究成果的出现,对于人工智能与人类智能之间的关系也有了进行再次讨论分析的必要。 本文通过综合最新与人工智能相关的理论和成果对以往的工具论和纯进化论进行分析和探讨,并且从马克思主义哲学的角度再次去分析人工智能与人类智能的关系,并尝试着给出新的结论:人类对人脑的功能会不断地进行认识,从而人工智能会不断的迫近人类智能。但从动态分析上,即人类智能也在不断的进化和发展,人工智能作为人类智能主体客体化的产物,其作用和功能受到人类智能的制约所以要低于人类智能。
为了理解为什么这么多不缺乏智商，受过良好教育，并且足够努力的人，他们的成就比获得诺贝尔奖的人差得多？经过反复统计，科学界普遍有两种看法：一种解释是，智商或解决问题中显示出的智慧和真正的智慧并非完全线性相关。另一个解释是，天才的大脑与我们普通人的大脑明显不同，也就是说，它们是天生的。
您和我不仅关心这个问题，全世界的科学家也都想知道答案。找到这个答案的直接方法是找到一个超级天才的大脑来研究它。 1955年。一位医生得到了机会。他的名字叫托马斯·哈维。那年，伟大的科学家爱因斯坦去世。他的尸体被停在普林斯顿大学医学院，哈维恰好是负责爱因斯坦的医院医生之一。哈维采取了非常惊人的举动。他利用自己的作品偷走了这个天才的大脑。经过消毒处理后，他做了240切片，并将其保存下来以研究天才的大脑与普通人有什么不同。
当然，这件事不能从联邦调查局隐瞒。他们一直在追捕他们，但联邦调查局只是想秘密保护哈维和爱因斯坦的大脑。爱因斯坦的儿子知道这件事当然很生气，但是在哈维的解释之后，他仍然原谅了哈维，但提出了一项要求，即研究结果必须在世界一流的杂志上发表。从那一刻起，世界一直在等待哈维的研究成果。遗憾的是，哈维一生都在研究，而爱因斯坦的大脑与普通人之间没有任何区别。令我们更失望的是，提出相对论的天才仅重1,230克，远低于普通人的1,400克。尽管他的大脑有更多的苏尔奇，但这还不是判断天才的直接证据。
直到1980年，哈维承受着巨大的压力，担心自己一生中无法完成爱因斯坦大脑研究的艰巨任务，因此他决定让世界各地的科学家参与这项研究。每个人都拿起高火柴火，许多人参加了。人们不仅容易产生结果，而且他们也有不同的意见。 1999年，加利福尼亚大学的科学家发现，爱因斯坦大脑中的神经胶质细胞多于数学。有许多具有物理功能的神经元细胞。然而，医学上的共识是神经元细胞在人类思维中起主要作用，而角质形成细胞仅起辅助作用。因此，这一发现被医学界所鄙视。后来，加拿大科学家发现，埃斯坦的脑洞很大，也就是说，他的颅骨和大脑上部空间更大。尽管在开玩笑时，我们总是说脑孔是敞开的，但每个人都知道，脑孔实际上不一定与智力有关。
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为了打击盗版，微软推出了一项“正版增值计划”，该计划不仅为正在使用正版的用户提供了多种多样的应用程序，而且允许使用盗版的用户以优惠价格购买“正版增值套件”。其实，该“正版增值套件”就是通过电子邮件发送的包括25个字符的新产品密钥以及Windows产品密钥更新工具，只要使用该更新工具配合正版序列号即可将盗版转换成正版。运行更新工具，该工具首先对当前系统中大约6000个文件进行扫描，如果经检验不存在被修改或损坏的系统文件，将出现一个要求输入密钥的对话框，此时输入获得的新序列号后点击“下一步”替换，重起系统后即可生效。
邮发代号 杂志名称 刊期 单价 2-41 《电脑时空》 月刊 10 78-471 《2007电脑软装备》 2007全年 25 78-472 《2007电脑硬装备》 2007全年 25 62-110 《计算机应用》 月刊 28 78-68 《计算机科学》 月刊 30 78-67 《微型计算机》 旬刊 46-121 《现代计算机-专业》月刊 10 46-205 《现代计算机-普及》月刊 52-127 《计算机技术与发展》月刊 12 22-96 《电脑开发与应用》 月刊 8 2-833 《计算机学报》 月刊 38 2-304 《微计算机应用》 月刊 8 82-888 《电子与电脑》 月刊 82-28 《新电脑》 月刊 12 78-87 《计算机应用文摘》 半月 7 78-473《电脑硬道理-装机圣手》2007全年 32 78-230 《电脑迷-杂志+光盘》半月 62-68 《计算机应用研究》 月刊 30 82-16 《计算机测量与控制》月刊 12 82-27 《计算机安全》 月刊 10 4-506 《微型电脑应用》 月刊 2-866 《电脑自做》 月刊 2-304 《微计算机应用》 月刊 8 以上杂志均可在邮局订阅，建议选好杂志后先订一期，如果认为适合自己阅读再长期订阅。
关于自然科学的研究论文
自然科学论文
无论是在学习还是在工作中，大家都接触过论文吧，论文是讨论某种问题或研究某种问题的文章。一篇什么样的论文才能称为优秀论文呢？下面是我整理的自然科学论文，供大家参考借鉴，希望可以帮助到有需要的朋友。
摘要： 在目前，自然科学课堂教学存在的一个较突出而又普遍的问题是：学生主动参与学习活动的意思不够，独立思考的习惯较差，仍旧是“师云亦云”，被动地接受知识，能够质疑问难的学生如毛鳞角，那么如何构建一个引导学生乐于研究，善于分析，亲身体验实践活动学习氛围，我对研究式的教学模式进行了一些探讨。
关健词：研究式、创新、合作
1999年全国教育工作会议通过的《中共中央国务院关于深化教育改革全面推进素质教育的决定》明确提出创新教育作为素质教育的重点。创新教育是以培养人的创新精神和创新能力为基本价值取向的教育实践，而创新教育的主渠道在课堂，可见课堂教学是培养学生的创新意识和实践能力的主要途径。所以，只有树立以学生为中心的教育主体观，充分发挥学生在课堂上的积极性、主动性、创新性，引导学生主动参与、主动思考、主动探索、主动实践，“把教育的对象变成自己教育自己的主体”，使学习者“成为他们获得知识的最高主人而不是消极的知识接受者”，才能真正让课堂焕发出生命力，因此，通过教学创新，开展构建“主体参与型”教学模式是创新教育的需要，其中“研究式”自然科学新授课教学模式正是培养学生创新意识和实践能力的一条有效途径。
一、什么是“研究式”自然科学新授课模式
长期以来，初中自然科学教学工作者一直为突破课堂教学高耗低效的瓶颈问题而努力，然而我们也不能否认目前还有为数不少的自然科学的课堂教学仍严重滞后于素质教育的要求，教学中普遍存在着重知识、轻能力、重结果轻过程，重灌输轻方法等现象，导致学生学习兴趣下降。教学调查表明，学生对课堂的不满，关键在于教师的教学模式陈旧、教学方法落后，教与学严重脱节。可见只有真正尊重和确立学生在教学中的主体地位，引导学生积极参与教学的全过程，变被动的接受为主动探索，变单一的教师讲、学生听的模式为师生交流、小组合作竞赛等生动活泼的新模式，把学习的主动权交给学生，才能更好激发学生学习的积极性、主动性和创新性。在比较了众多教学模式的优劣后，在自然科学新授课的教学中我尝试让学生以科学家研究问题的方式去发现问题、分析问题、解决问题，让学生在这个过程中获取知识熟练技能、发展思维。由于这种新授课模式一改过去“接受式”的课堂教学模式，完全由学生自己提出问题、设计方案、解决问题，所以我把这种自然科学新授课模式称为“研究式”新授课模式。下面是一节“研究式”自然科学新授课的教学片段。
一首优美动听的课前歌曲刚结束，每个协作小组都获得了一块镜子。在学生的讨论声中，新课《平面镜和球面镜》使开始了。教师先打出幻灯：1、你手中的镜子有何特点？2、请你对着小镜子观察自己，你发现什么问题？每个协作小组成员拿着镜子前后左右移动，仔细观察、认真讨论，并不时在纸上记录点什么，教师走下讲台巡视，对于一些难以发现问题的小组做一些适当的提示和点拨，五分钟后，各协作小组都已写好本组发现的问题。“下面请同学们汇报根据自己小组观察后提出的相应问题。“教师话音刚落，各协作小组的代表已纷纷举手：“镜小人大，为什么能看到全部面目？”“人远离镜子时，象为何会变小？”“镜中的‘我’是否比‘我’小？”象到镜面的距离和人到镜面距离哪个大？”“镜中的象是实象吗？”在学生连珠炮式的回答下，除去雷同的问题，教师整整写满三张幻灯。“刚才每个小组提的问题都很有见解，今天这课我们先一起来解决其中几个问题，其余问题我们课后再进行研究。”教师根据本节课的目标在众多的问题中选三个问题：1、镜中的象是否比物体小？2、象和人到镜面的距离哪个大？3、镜中的象是实象吗？教师问：“这三个问题，我们可通过什么方法研究？”“实验法“学生异口同声回答，教师打出幻灯，组织学生讨论：1、在实验中你要观察什么？要测量哪些数据？2、用你手中的镜子能否确定象的位置？如果不能怎么办？3、为了实验现象更明显，我们用燃着的蜡烛作为物体，如何设计实验方案？经过讨论，每个协作小组都拿出自己的实验设计方案。得到两支相同的蜡烛和一块玻璃后，利用手头的直尺和白纸开始动手做实验，教师巡视并在一些实验操作技巧和方法上给于指点，不一会儿，有几个协作小组已很成功地完成实验，并得出正确的结论，其喜悦之情溢于言表……。
二、“研究式”自然科学新授课与传统新授课的区别
研究式是被广泛应用于教学中一种新的教学模式，即在教师引导、点拨下，通过学生主动参与来实现，学生要经历：发现问题----收集资料----分析处理问题----解释问题----问题解决的过程。强调让学生自主地参与知识的获得过程。学生通过参与学习，获得了大量信息，这些信息恰恰是创新精神、实践能力的基础，研究式教学是培养创新人才的有效途径。
上述特点与教授式教学模式相比较有如下不同：
教授模式
研究模式
教师
角色
（1） 提出、决定、控制微观管理学习；
（2） 作为教导者，知识的传播者。
（1） 教师和学生实现学习目标中构成搭档关系；
（2） 指导、点拨、提示者。
学生
角色
（1） 上课听讲、消化知识、积累、储存以备将来之用；
（2） 被动接受知识，视其为客观、事实、正确。
（1） 学生作为探究者和知识创新者，运用知识发现、钻研、解决问题；
（2） 主动参与富有个性地解释、批判、解剖知识。
课堂
（1） 由课目、教材决定；
（2） 问题是事先确定的、给予的、多数是已被解决的；
（3） 课堂是学习的唯一场所。
（1） 产生于学生的兴趣；
（2） 自选的、开放式的、现实的问题；
（3） 获取相关信息或求取经验时学习自然地发生。
“研究式”新课注重展示学生思维过程，特别注意实验设计过程，仪器使用过程、现象展示过程、数据得出处理过程、概念形成过程、结论得出过程。如前文《平面镜和球面镜》教学中对于学生在情境中提出的问题如：镜子后面的“我”看得见是真实存在吗？蜡烛的象与蜡烛的大小如何？它们到镜面距离哪个大？如何测？在教学中教师没有轻易将结论告诉学生，让学生去想象、去探索、去发现，将面向结论的学习变为面向过程的学习。此外“研究式”新授课在教学中还注重进行科学方法渗透，如前文教学片段中就向学生渗透观察法、实验法、测量法……，让学生在潜意识中掌握各自科学方法，养成良好的学习、研究问题的习惯，真正实现“教是为了不教”的'境界。
三、“研究式”新授课的特点
1、它是一种开放的教学模式
它在教学过程中实现教师主导作用和学生主体作用的有机组合。教师的主导作用体现在创设问题情境，引导学生在情境中提出一节课中所要解决的问题。学生的主体作用体现在对问题的提出、设置、探索和解决上。让每个学生者能用自己切身体验和主动参与去学习自然科学。
2、它重视学生观察能力和问题意识的培养
学生在教师创设的情境，中，只有通过自己仔细观察认真思考，才能发现并抓住疑点，提出问题、设计方案、解决问题。从而使学生逐步认识到“不能把任何我没有明确地认识为真的东西当成真的接受，”并带着怀疑的目光去观察事物和各种现象，发现问题，这将大大促进学生的创新意识和创造能力的培养，如学生观察镜中的象后提出：镜小人大，镜中的象是否比人小？人远离镜子时，镜中的象是否真的象人所看到的那样变小？这些问题的提出就反映了学生对生活中常见的现象进行深层次的思考和探索。
3、它体现了教学过程由以教为主到以学为主的重心转移
“研究式”新授课体现了教师以培养学生能力为目标来组织教学，知识本身不再是由教师“批发”来的“货物”，学生也不再是知识的容器。课堂的主活动不是教师的讲授，而是学生之间的交流、合作和探索。教师平等参与学生讨论和探索，并不时加以适当点拨和引导，在教学的调控过程中，渗透科学方法，把教和学融为一体。
4、它为培养学生团体意识和合作精神提供了舞台
在“接受式”的传统教学模式中，学生学习是相对独立的，而现在每个学生都与自己的协作小组成员密切联系在一起，一起观察现象，一起讲座并提出问题，一起制定研究方案，一起探索得出结论，只有通过协作小组全体成员共同努力，才能完成全部学习过程，使小组获得成功。这使每个学生看到了集体的力量和合作的重要性，从而加强了每个学生的团体意识和合作精神。
以上是我在开展“主体参与型”教学模式中的一种尝试。需要强调的是，不论哪一种教学模式，充分发挥教师的主导作用还是至关重要的，教师的主导作用不但体现在对教材处理上独具匠心，还体现在平等民主、和谐融洽、轻松活泼课堂气氛的创设和营造上，只有民主、融洽轻松的氛围里，学生的思维才可能处于积极主动的活跃状态，课堂才能成为学生思考、探索和创新的新天地。
参考文献：
洪林旺《优化课堂结构让学生去发现》中国物理学会主办物理教出版
柳斌《创新教育实施指南》华龄出版社1997年出版
柳思俭《实用中学学科课堂教学模式》山东教育出版社1998年出版
自然科学是一门范围广博的知识范畴,是针对事物客观规律的认知、归纳所形成的科学体系。下面是由我整理的自然科学类学术论文，谢谢你的阅读。
浅析自然科学与宗教的关系
【摘 要】事实上，科学与宗教并不是背道而驰的，二者之间有着密切的关系。科学与宗教的关系也越来越受到关注。但是要承认科学与宗教是有着本质的区别的。我们要在看到科学与宗教的区别的基础上分析科学与宗教之间的联系。宗教与科学既对立又统一，宗教离不开科学，科学也需要宗教。在科学发展取得巨大进步的今天，我们更不能摒弃宗教信仰，要发挥其有利一面，发展科学的同时也发展宗教。
【关键词】自然科学;宗教;科学家;宗教信仰
1 理解科学与宗教的定义
什么是科学
科学即分科之学，是关于自然、社会、思维等的客观规律的分科学说。在《辞海》(1979年版)中这样界定“科学”：“科学是关于自然界、社会和思维的知识体系，它是适应人们生产斗争和阶级斗争的需要而产生和发展的，它是人们实践 经验 的结晶。”英国学者贝尔纳在《历史上的科学》一书中说：“科学可作为一种建制;一种 方法 ;一种积累的知识传统;一种维持或发展生产的主要因素;以及构成我们的诸信仰和对宇宙和人类的诸态度的最强大势力之一。”[1]
什么是宗教
宗教是人类社会成长到一定历史阶段而产生的一种 文化 现象，属于社会意识形态范畴，是对神明的尊奉与崇拜。一般而言，宗教就是一种信仰体系，是对客观存在的解释，一般包括仪式的遵从与信仰两个方面。宗教主要特点是，相信有一种神通的神秘力量或实体存在于现实世界之外，这种神秘力量不仅统摄万物而且主宰自然进化、决定人世命运、拥有绝对权威，从而使人类对这种神秘力量产生敬畏和崇拜之感，并经过不断的发展变化引申出信仰认知和仪式活动等内容。恩格斯在《反杜林论》中这样解说宗教“一切宗教都不过是支配着人们日常生活的外部力量在人们头脑中的幻想的反映，在这种反映中，人间的力量采取了超人间的力量的形式。”
2 科学与宗教的关系
科学与宗教共同生长
科学是一种认识活动，科学知识起源于人类的 社会实践 活动，古代文明为近代科学的发展创造了条件。由于受人类社会实践水平和认识水平的局限，在一段很长的历史进程中，古代的科学知识一直依赖于充满想象和猜测的自然哲学，甚至依附于宗教神明。到了中世纪，科学逐渐发展成为神学的一个分支，随着人类实践和认识的发展，科学与宗教从混合状态走向解体，科学最终从自然哲学和宗教神话中分离出来，演变成为实证科学。1543年，哥白尼的《天体运行》第一次宣布了近代科学与宗教神话的终极决裂。从此，科学的发展取得巨大的进步，自然科学也从宗教神学中获得解脱，科学与宗教走上了冲突对立的道路。
在人类文明刚刚开始之时，科学与宗教就各自的萌生起来。只不过当时科学认识与宗教思想都处于初始时期，相互存在于人类的原始思维形式之中，二者相互融合，相互渗透，很难找到二者的差别。随着生产力的不断发展，文化形式出现分化现象，不同的文化形式开始分离。在原始社会走向完结前，不同文化的分化正处于低级阶段，科学知识与宗教神明仍然共同存在，界限不分明，互相包含。正因如此，我们在最初的科学中能够看到神秘的虚幻认识的影子，而在最初的宗教中也能够发现人类经过实践积累的经验知识。
科学与宗教在本质上是对立的
科学与宗教在本质上是对立的。科学不认可超自然的力量，反对采用超自然的因素和力量去解释任何自然客观现象和自然现象的发展过程。然而，从本质上说宗教就是对超自然力量的敬仰与信封，认为世界是被超自然的上帝和神明创造的。宗教由于对超自然力量的敬仰与崇拜导致它否认客观存在的必然性和客观事物发展的规律。这种科学对超自然力量的否定与宗教对超自然力量的肯定之间的对立，决定了科学与宗教在本质上是对立的，而且这种对立是不可调和的。
科学与宗教的认识方法也是完全不同的。自然科学从客观实在的各种具体形式出发，从而发现客观实在之间的联系并用经验的方法证明。而宗教认识所采用的方法是“信仰主义”，借助的是非经验、非理性的神秘主义直觉。
科学与宗教的社会作用也有很大的不同。科学技术突飞猛进的发展推动了社会生产力的发展，并以此推动了社会的不断发展与进步，科学被马克思主义看作是最有意义的革命力量。虽然在特殊的历史背景下宗教曾经对社会发展起到积极的作用，但在整个历史进程中宗教是一种含蓄的成分，因为宗教常常把客观的社会制度作为神意的展现，因而对社会的发展起到阻碍的作用。
科学与宗教的冲突
恩格斯在《自然辩证法》导言中说：“自然科学……本身就是彻底革命的，它还得为争取自己的生存权利而斗争。”并举例说：“自然科学把它的殉道者送上了火刑场和宗教裁判所的牢狱。值得注意的是，新教徒在迫害自然科学的自由研究上超过了天主教徒。塞尔维特正要发现血液循环过程的时候，加尔文便烧死了他，而且还活活地把他烤了两个钟头;而宗教裁判所只是把乔尔丹诺?布鲁诺简单地烧死便心满意足了。”[3]
宗教和科学是一直存在着冲突的，但二者的关系并没有发展到你死我活的地步。爱因斯坦曾经说过：宗教领域同科学领域之间冲突的主要来源在于人格化了的上帝这个概念。这种象征性的内容，可能会同科学发生冲突。只要宗教的这套观念包含着它对那些原来属于科学领域的论题所作的一成不变的教条式陈述，这种冲突就一定会发生。[2]在整个历史进程中，科学与宗教的对立并不罕见，依此可以看出宗教对科学发展的干涉，比如，教会严厉反对伽利略和达尔文的革命斗争并对其进行残酷的迫害就是这样。
无论历史还是现实都向我们证明，宗教永远不会摒弃对威胁其地位的科学理论发起挑战的，不仅这样，宗教还要打击科学的 教育 。最典型的例子是，众所周知____一直没有停止对“进化论”的攻击，因为“进化论”击中了基督____的根基，这也就上演了宗教对科学的迫害。由此看来，科学与宗教的冲突由来已久并且也很难调和。
3 科学家与宗教信仰的关系 虽然科学与宗教在历史进程中始终是对立冲突的关系，但是许多西方自然科学家都有宗教信仰，例如天文物理学的奠基人开普勒曾说过：“既然天文学家是自然之书最高上帝的牧师，适合我们思考的不是我们智慧的光荣，而是居于一切之上的上帝的光荣。”;还有经典力学体系的建立者牛顿，他信仰耶稣基督和救世主，而且牛顿在晚年写了大量关于宗教方法的手稿，手稿内容涉及年代学和圣经研究又延伸到神学阐释;更有发展了电学和磁学基础概念的法拉第，他也是一个虔诚的____信徒，积极参与教堂活动;被称为是原子理论之父的道尔顿，也是一个传统的基督徒。
恩格斯说过：“上帝在信仰上帝的自然科学家那里的遭遇，比在任何地方都要糟糕。唯物主义者只去说明事物，是不理睬这套废话的。只有当那些纠缠不休的教徒们把上帝强加给他们的时候，他们才会考虑这件事，并且作出简单的回答，或者像拉普拉斯那样说：‘陛下，我不’，或者更粗鲁一些，以荷兰商人经常用来打发硬把次货塞给他们的德国行商们的方式说：‘我用不着那路货色’，并且这样就把问题了结了。而上帝在他的保卫者那里竟要忍受何等遭遇啊!在现代自然科学的历史中，上帝在他的保卫者那里的遭遇，就像耶拿会战中弗里德里希?威廉三世在他的文官武将那里的遭遇一样。在科学的推进下，一支又一支部队放下武器，一座又一座堡垒投降，直到最后，自然界无穷无尽的领域全都被科学征服，不再给造物主留下一点立足之地。牛顿还把‘第一推动’留给上帝，但是不允许他对自己的太阳系进行别的任何干预。神父赛奇虽然履行教规中的全部礼仪来恭维上帝，但是并不因此就变得手软些，他把上帝完全逐出了太阳系，而只允许后者在原始星云上还能作出某种‘创造行动’。在一切领域中，情况都是如此。”[3]
恩格斯的这段话引发了我们的深思，一个有宗教信仰的科学家能否进行科学研究呢?那么如果他从事了科学研究，他所取得的科学成果是宗教信仰的原因还是他自己的思维的结果呢?
笔者认为要坚持一个适度的原则，可以有信仰，要防止过犹不及。例如伽利略，可以说他一直是一位忠实的天主教徒，但是必须承认他有很高的科学素养。伽利略科因追求真理而取得了科学成就，当他的科学研究与宗教信仰产生矛盾时，他选择真理，具有崇高的科学精神，尊重科学事实，因此才能在科学领域取得成就。
如果科学家迷信过度，那么他们的科学之路将会充满崎岖，宗教信条有可能引导他们走上与科学相反的道路，得出一些违背科学的结论。这里我们以牛顿为典型来考察一下。牛顿是近代以来最伟大的科学家之一，他所著的《自然哲学的数学原理》被公认为是科学史上最伟大的自然科学著作，无论是在天文学还是在数学等领域他都做出了非凡的贡献。这些成就都归功于他崇高的科学精神和科学素养，因为他能够正确面对科学事实，敢于破除宗教信仰的束缚。但是在晚年，他的科学观逐渐屈服于神学观，他从唯物主义的经验论进入了唯心主义的先验论，在那之后牛顿就没有多少的科学成就了。可见，科学家可以有信仰，但是要适度。
4 结论
科学与宗教并不是背道而驰的，二者之间有着密切的关系。科学与宗教的关系也越来越受到关注。但是要承认科学与宗教是有着本质的区别的。历史上科学与宗教始终存在冲突对立的关系，宗教对科学进行迫害，导致科学的发展受到阻碍。同时，我们要在看到科学与宗教的区别的基础上分析科学与宗教之间的联系，宗教与科学既对立又统一，宗教离不开科学，科学也需要宗教。在科学发展取得巨大进步的今天，我们更不能摒弃宗教信仰，要发挥其有力一面，发展科学的同时也发展宗教。
【参考文献】
[1]贝尔纳.历史上的科学[M].伍况甫，等，译.科学出版社，195.
[2]爱因斯坦文集：第一卷[M].
[3]恩格斯.自然辩证法[M]//马克思恩格斯文集：第9卷.人民出版社，2009.
[责任编辑：汤静]
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最好的电脑杂志
学习电脑知识，可以去专门的电脑学校。现在是信息化的时代，大量的信息爆炸式的产生，初中生学电脑，会面临不知道怎么学，要学哪些知识，哪些对自己才是有用的。订阅杂志，虽然说是一种方式，但不是最好，再说，报纸和杂志的受众很广，内容和方面也很大，有些并不一定适合初中生。因此，有条件的话，可以去电脑学校学，系统化的学习。
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