Models of the Mind: How Physics, Engineering and Mathematics Have Shaped Our Understanding of the Brain

گریس لیندسی ارزش توصیف ماشین‌های علوم اعصاب را با استفاده از زبان ظریف ریاضیات آشکار می‌کند.

مغز از 85 میلیارد نورون تشکیل شده است که توسط بیش از 100 نورون به هم متصل شده‌اند. تریلیون سیناپس برای بیش از یک قرن، طیف متنوعی از محققان در تلاش برای یافتن زبانی بوده‌اند که می‌تواند جوهر کاری را که این نورون‌ها انجام می‌دهند و نحوه برقراری ارتباط آنها - و اینکه چگونه این ارتباطات افکار، ادراکات و اعمال را ایجاد می‌کنند - به کار برد. زبانی که آنها به دنبال آن بودند ریاضیات بود و ما بدون آن نمی‌توانیم مغز را مانند امروز درک کنیم.

در مدل‌های ذهن، نویسنده و عصب‌شناس محاسباتی گریس لیندسی توضیح می‌دهد که چگونه مدل‌های ریاضی به دانشمندان این امکان را می‌دهند که بسیاری از فرآیندهای مغز، از جمله تصمیم‌گیری، پردازش حسی، کمی کردن حافظه و غیره را درک و توصیف کنند. او خوانندگان را با مهم‌ترین مفاهیم در علوم اعصاب مدرن آشنا می‌کند و تنش‌هایی را که در ارتباط با دنیای انتزاعی مدل‌سازی ریاضی با جزئیات آشفته زیست‌شناسی به وجود می‌آیند، برجسته می‌کند.

هر فصل بر ابزارهای ریاضی تمرکز دارد. در حوزه خاصی از علوم اعصاب استفاده می شود و از ساده ترین واحد سازنده مغز - نورون فردی - به مدارهای نورون های متقابل، مناطق کل مغز و حتی رفتارهایی که مغز دستور می دهد، پیشرفت می کند. در سرتاسر گریس به تاریخچه این میدان نگاه می‌کند، از آزمایش‌های انجام شده بر روی سلول‌های عصبی در پاهای قورباغه در آغاز قرن بیستم و ساخت مدل‌های بزرگ شبکه‌های عصبی مصنوعی که اساس هوش مصنوعی مدرن را تشکیل می‌دهند. او ارزش توصیف ماشین‌های علوم اعصاب را با استفاده از زبان ظریف ریاضیات نشان می‌دهد و ثمرات قابل توجه این تلاش را به طور کامل آشکار می‌کند.

Grace Lindsay reveals the value of describing the machinery of neuroscience using the elegant language of mathematics.

The brain is made up of 85 billion neurons, which are connected by over 100 trillion synapses. For over a century, a diverse array of researchers have been trying to find a language that can be used to capture the essence of what these neurons do and how they communicate – and how those communications create thoughts, perceptions and actions. The language they were looking for was mathematics, and we would not be able to understand the brain as we do today without it.

In Models of the Mind, author and computational neuroscientist Grace Lindsay explains how mathematical models have allowed scientists to understand and describe many of the brain's processes, including decision-making, sensory processing, quantifying memory, and more. She introduces readers to the most important concepts in modern neuroscience, and highlights the tensions that arise when bringing the abstract world of mathematical modelling into contact with the messy details of biology.

Each chapter focuses on mathematical tools that have been applied in a particular area of neuroscience, progressing from the simplest building block of the brain – the individual neuron – through to circuits of interacting neurons, whole brain areas and even the behaviors that brains command. Throughout Grace will look at the history of the field, starting with experiments done on neurons in frog legs at the turn of the twentieth century and building to the large models of artificial neural networks that form the basis of modern artificial intelligence. She demonstrates the value of describing the machinery of neuroscience using the elegant language of mathematics, and reveals in full the remarkable fruits of this endeavor.