我們為何能輕易在人群中認出家人或朋友的面孔？
如此理所當然的行為，其運作機制卻是科學界的重大奧祕之一！
從視覺到人工智慧，揭開人腦與電腦的「看見」之謎

　　幾乎大腦所有的行為，都與視覺息息相關，當我們了解視覺形成的原理，不僅能夠明白「看見」代表的意義，更能一窺大腦運作的堂奧。哈佛大學神經科學教授理查．馬斯蘭藉由解析眼睛的內在組成與行為，解答了關於大腦處理資訊的關鍵問題：即人類如何感知、學習和記憶資訊。

　　視覺神經細胞是高度特化、細緻而多元的神經細胞，一條視神經中約包含百萬根神經纖維，也因此「視覺的形成機制」一直是科學界亟欲解開的謎題。《眼見為憑：從眼睛到大腦，從感知到思考，探索「看見」的奧祕》分為三部分，理查．馬斯蘭帶領讀者從第一部「視覺的開始」出發，解說光線進入視網膜時發生的各項細節、介紹視網膜與視神經上功能不同的細胞及其機制；第二部分進一步闡述這些神經細胞如何各司其職接收訊息，並將其轉化為知覺的複雜神經網絡，讓我們對日常生活中幾乎不會意識到的「看見」，有了全新的認識，更將內容擴及電腦，闡述其如何藉由機器學習發展人工智慧；第三部分則嘗試討論知覺與思想，當電腦學會「看」，是否表示它有了自己的思想？電腦真能取代人腦嗎？或者還需要發展更多技巧？都在本書中有獨到的解析。

　　理查．馬斯蘭以風趣生動的口吻講述看似枯燥的理論機制，並廣納各種觀點；行文之間更不時點綴以合作過的傑出學者，以及在漫長研究過程中發生的大小事。透過深入淺出的筆觸，讓那些在實驗室裡度過的晨昏躍然紙上，帶領讀者一同參與這趟偉大的解謎之旅。

好評推薦

　　阿任叔叔（科普圖文作家）
　　曹玉婷（臺大醫院北護分院主治醫師）
　　黃貞祥（清華大學生命科學系助理教授）
　　楊斯棓（年度暢銷書《人生路引》作者）
　　蔡依橙（13萬人追蹤「蔡依橙的閱讀筆記」板主）
　　鄭國威（泛科知識公司知識長）
　　蘇上豪（金鼎奬作家、博仁綜合醫院心臟血管外科主任）
　　——共同推薦（依姓名筆劃排序）

　　透過雙眼，我們能看見世界的繽紛；而透過本書，我們才能真正窺見人類視覺的奧祕。——阿任叔叔（科普圖文作家）

　　你的視覺不是你的視覺，要看到我們以為是真實的世界，腦部其實要進行諸多複雜的加工和運算，我們天生就帶著有色眼鏡感知世界。這個腦神經網絡詮釋和建構世界的過程，我們目前也僅知曉其中的冰山一角，但和過去相比，我們在科學上的認識卻是突飛猛進的。理查．馬斯蘭在這本可讀性很高的書中，提供了許多關於神經知覺的第一手研究和發現，讓我們用心看到更廣闊的世界！——黃貞祥（清華大學生命科學系助理教授）

　　理查．馬斯蘭的著作《眼見為憑》，以活潑又不失專業的風格，娓娓道出眼睛如何成像再透過大腦認知的過程，除了有視覺神經的基礎知識，亦包含許多科學家發現這些秘密的歷史故事，不僅適合想輕鬆了解醫療科普知識的讀者，更提供想深入了解其中知識的好奇寶寶。
人工智慧可以取代視覺成像與認知的神奇過程嗎？本書提供一些想法，需要您親自來探索──在此推薦可以一讀的好書。——蘇上豪（金鼎奬作家、博仁綜合醫院心臟血管外科主任）

　　我們是如何從人群中認出一張臉的？馬斯蘭從這個問題開始，告訴我們人類如何看見、思考與記憶。他一步步構築出腦部的面貌：由神經網絡構成的廣袤動態聯盟。驚人的是，這幅面貌和人工智慧非常相似，並且讓人知道腦部的適應能力、創造力和恢復能力從何而來。——蘇珊．貝瑞（Susan R. Barry），美國霍利約克山學院（Mount Holyoke College）神經科學與行為學資深教授

　交織科學內容與科學故事的傑作，讓人想一口氣讀完。只有在這個領域中的資深科學家才能夠完成如此充　滿智慧、見解又容易閱讀的著作。——大衛．伊格爾曼（David Eagleman），史丹佛大學神經科學家，《紐約時報》暢銷書作者

　　了解神經知覺的必讀之書，文字清晰流暢，人人可懂。馬斯蘭告訴我們腦中用以體驗世界的硬體（細胞與迴路）與軟體（邏輯與計算）運作方式。對知覺、機器學習或是腦部運作有興趣的人都應該來讀這本書。——安德魯．胡伯曼（Andrew D. Hubeman），史丹佛大學醫學院神經生物學與眼科教授

 

作者簡介

理查．馬斯蘭（Richard Masland, 1942-2019）

　　哈佛醫學院科甘傑出眼科學教授（David Glendenning Cogan Distinguished Professor of Ophthalmology）與神經科學教授。曾擔任世上最大視覺研究機構麻州眼耳醫院（Massachusetts Eye and Ear Infirmary）研究主任多年。二十多年來擔任哈佛醫學園神經科學課程的主要教師，並因此得到兩座教師獎。他是美國科學促進會（AAAS）成員、前霍華德．休斯醫學研究所（Howard Hughes Medical Institute）研究員，以及普洛克特獎章（Proctor Medal）與愛爾康研究獎（Alcon Research Award）等諸多獎項的得主。他為視網膜的神經網路與逆轉失明的研究帶來了開創性的貢獻。

譯者簡介

鄧子衿

　　國立陽明大學微生物及免疫學研究所碩士。專職生命科學、食物以及醫學範疇的科普翻譯，曾獲得第九屆吳大猷科普翻譯獎佳作，雜誌譯稿散見於《科學人》與《國家地理》，近期的翻譯書籍有《藻的祕密》、《群的征服》與《毒特物種》等。
 

前言
 
第一部　視覺的開始
第一章　知覺的奇妙之處
第二章　對腦唱歌的神經元
第三章　眼中的微處理器
第四章　難以捉摸的神經元 
第五章　眼睛傳到腦中的訊息
 
第二部　進入荒野
第六章　感覺訊息進入腦部
第七章　還有許多皮質
第八章　感覺具有適應力
第九章　神經網絡——一起興奮的神經元會彼此連接
第十章　機器學習、腦部與電腦視覺
第十一章　對視覺的展望
 
第三部　進入新世界
第十二章　演化喜歡神經網絡的原因
第十三章　難題與進展
第十四章　未來的展望
 
詞彙解釋
致謝

第二章　對腦唱歌的神經元 我之前提到，這個世界的真實模樣不是你認為自己所看到的樣子。真實世界的模樣受到你的視網膜所扭曲，分成數十個不同的訊號，傳到腦部。視網膜會把視覺影像分解成最容易區別出來的組成成分，經由各自獨立的途徑送到腦部，視覺中其他成分會受到忽視，當成背景雜訊。這種「精簡化」（strippeddown）的訊息傳遞方式，為的是經濟，之後還會經常提到。這不是演化在自得其樂，而是所有知覺的基本原則之一。 要了解這種狀況是怎麼發生的，我們得從基本概念開始。 單一個神經元 神經元並不是什麼複雜的東西，是有形狀的實體。雖然神經元很小，不過我們了解它的組成成分。神經元具備一般動物細胞的構造，還有幾個獨特的特徵。但是當把數百萬個神經元放在一起的時候，厲害的地方就出現了：辨認朋友、聽貝多芬的音樂、單手接到三十碼外的前進傳球。神經元就像脊椎動物其他的細胞那樣，裡面是一袋水，這袋水由一層薄薄又具有流動性的膜包裹著，和外面的水隔開，在下圖中細胞的內部空間是黑色的。有些神經元接近圓形，像是小孩子玩的氣球。有些神經元的構造就複雜多了，外型也不固定。還有一些神經元具備了奇特又複雜的構造。許多神經元看起來像是骨架，如同冬天葉子掉光的樹木，大大小小的樹枝連結到或近或遠的其他神經元。神經元的形狀不論有多奇怪，都是一個由膜包裹起來的空間，那些細長的樹枝如同有分枝的彎曲吸管，是封閉起來的細長空間。 細胞膜是什麼？細胞膜由各種脂質構成。由於脂肪和水彼此無法混合，細胞膜像是肥皂泡泡那樣隔開了細胞內外空間。細胞膜本身並沒有多少功用，在實驗室中可以做出只有細胞膜的人工細胞，這種細胞只能在那兒什麼都不做。真實的細胞膜上插了各式各樣奇特的小機器，各自負擔特殊的任務。舉例來說，細胞膜上面的蛋白質能夠偵測從外界撞過來的分子，然後打開連通細胞內外的通道，讓帶電離子藉由這個通道進出。這是神經衝動的基本程序。