内容简介

※ 《环球科学》杂志2021年度“最美科学阅读”主榜单图书 ※

每一天睁开眼，我们就在接收来自外界的信息，我们的眼睛究竟是如何承载这个世界的信息的，又是如何传递到我们的大脑的？人人都说眼睛是心灵和灵魂的窗户，这又是为什么？

在人群中要找一张熟悉的脸是再简单不过的事，我们习以为 常。但是人类是怎么办到这件事的，这是科学界最重要的谜题之一 。我们大脑的运作有三分之一与视觉相关。基本上，科学家要讲清楚人类是如何看见感知人事物的，背后牵连到人类独特的认知本能。

哈佛大学医学院特聘教授、眼科学家及脑神经科学家理查德·马斯兰在本书中试图以科学的角度来解释人类如何透过双眼与大脑去感知、学习与记忆。

从光线射到视网膜，到脑部的神经网络如何把光线承载的信息转化成人脑可以辨识与运用的知识，到计算机算法要具有什么样的功能才能被称为“人工智能”，再到我们在回忆过去时为什么会呈现出一种第三人视角……

这是一场深刻但并非不可知的探索，让我们一同探索我们的身体对这个世界的理解吧。

作品目录

作者简介

理查德·马斯兰（Richard Masland）：

美国哈佛大学医学院特聘教授、眼科学家及脑神经科学家，主要研究对象为视网膜神经细胞，已发表专业论文百余篇，对神经网络的研究和失明的逆转做出了开创性的贡献。

顾金涛：

1995年出生，从小喜欢动物和自然，2017年毕业于复旦大学生命科学学院，现为上海纽约大学神经科学博士候选人，方向为工作记忆的理论模型。

精彩摘录

我们知道这些细胞的用处：它们的存在是为了帮助我们控制眼睛的位置。想想你看着窗外火车驶过时会发生什么。眼前的图景如水一般流过，但凡你能保持眼睛不动，视觉图像就会因运动而模糊。其实，你的眼睛不会被意志锁定，它会不可避免地跟随运动的图景而转动。目光会向后漂移，然后猛地向前一跳继续跟随图像移动。如果你对此有所怀疑，在你看着窗外的运动汽车时，让你的朋友盯着你的眼睛检査一下。视网膜里的运动选择神经元负责这个反射。如果你保持眼睛不动，外面世界的图像就会在你的视网膜上移动。运动选择神经元会被激活：它们会告诉大脑，图像在滑动以及在往哪个方向滑动。脑中的一个核团接收到这个信息后会向眼球肌肉反馈一个精确的信息，告诉它们如何收缩以令视网膜上的图像静止。这个反射的重要性并不主要是为了让我们在汽车或火车里坐着，我们走路时也会遇到运动模糊的问题，而且这里的运动更加复杂。我们行走时，实际上是从一个点弹跳到另一个点。我们的眼球必须补偿这奇异的轨迹。方向选择性视网膜神经节细胞帮助你在你走路时稳定你的目光。可以请一个人在你保持直视（如果你可以的话）的同时把一本大字号的书反复翻页，这就是没有图像稳定机制的世界的模样。

——引自章节：087第5章眼把什么告诉了脑

图像处理2：对现实世界的增强早期视网膜细胞做的另一件重要的事是增强明暗边界（或者说边缘）的反差。请注意，“开”反应和“关”反应并没有转换视觉图像；它们只是从“明”和“暗”中挑选了个方面告诉大脑。边缘增强（edgeenhancement）则与之不同，因为传给大脑的不再是原始图像。从大脑的角度看，图像被改善了，因为边缘代表的是动作发生的地方，是信息密集之处。野的边缘的重要性似乎毋庸置疑，而其存在也体现了一条非常重要的原则，即自然世界中的像素并不是随机分布的。自然世界的视觉元素是有结构的：线条、角度、曲率、表面。这意味着一些像素的出现概率受周围像素的影响。一个真正随机的视觉世界看上去就像电视雪花。视党系统的组织方式让它强调变化处的结构，忽视图像中无事发生的部分一如天空中央，或是一片纯色的表面。常因，视网膜通过一种叫作“侧向抑制”的机制来增强对边的响应。'这是视网膜所做的基本操作，我们将在后面看到，在计算机视觉中同样如此。想想明暗交界处，一侧黑色区域和另一白色区域的中心都没有什么信息，只有黑白変换处一边，才带了最多信息。侧向抑制增强了神经节细胞在边缘处的响应。正因为侧向抑制，明暗交界两边的信号差异才比没有边缘时更强。这个例子告诉我们，视网膜会从视觉世界中选取重要的特征传输给大脑。下

——引自章节：039第3章眼睛里的微处理器