2025年大学认知科学与技术专业题库—— 认知科学与机器学习技术的交叉创新.docxVIP

2025年大学认知科学与技术专业题库——认知科学与机器学习技术的交叉创新

考试时间：______分钟总分：______分姓名：______

一、

简述认知科学与机器学习技术交叉研究的意义。请从认知科学理论发展、人工智能能力提升以及解决现实世界复杂问题等至少三个角度进行论述。

二、

比较并说明联结主义（神经网络）模型在模拟人类感知和认知过程方面的优势与局限性。请至少列举两种具体的优势和一个具体的局限性，并进行简要解释。

三、

解释什么是监督学习。请描述其基本原理，并列举至少三种常见的监督学习算法名称。

四、

阐述情境认知理论的核心观点，并分析深度学习技术（如Transformer模型）在多大程度上体现了情境认知的某些方面。请结合具体机制进行说明。

五、

机器翻译是认知科学与机器学习交叉领域的典型应用之一。请分析影响机器翻译质量的关键因素，并讨论当前机器翻译技术仍在哪些认知能力方面存在不足。

六、

强化学习作为一种重要的机器学习方法，被应用于模拟人类决策过程。请解释强化学习的基本要素（包括至少三个核心概念），并探讨其在模拟具有长期目标和复杂环境下的决策认知时面临的挑战。

七、

情感计算旨在理解和生成人类情感。请简述基于机器学习的情感计算主要涉及哪些技术路径，并举例说明其在人机交互或智能服务中的应用场景。

八、

知识图谱被认为是人工智能的重要基础技术之一，它与认知科学中的知识表示理论密切相关。请解释知识图谱的基本构成要素，并分析其在构建大型知识库、支持智能问答等方面如何体现对人类认知组织知识方式的模拟。

九、

讨论将机器学习应用于认知障碍诊断（如阿尔茨海默病或自闭症谱系障碍）时可能带来的伦理挑战。请至少列举三点具体的伦理问题，并简要说明应对思路。

十、

假设你是一名认知科学与技术专业的学生，请设计一个利用机器学习技术辅助语言学习（例如，针对特定语言障碍患者或二语学习者）的小型研究项目方案。请说明项目目标、拟采用的机器学习技术、所需数据、预期成果以及潜在的创新点。

试卷答案

一、

意义在于：1）认知科学：为解释人类高级认知功能（如学习、推理、意识）提供计算模型和实证检验手段，推动理论发展；2）机器学习：赋予AI系统从数据中学习、理解世界和执行复杂任务的能力，使其超越传统基于规则的范式；3）解决现实问题：结合两者优势，开发出能够理解自然语言、感知环境、自主决策的智能系统，应用于医疗诊断、教育、人机交互等领域，解决模式识别、预测、决策等复杂问题。

二、

优势：1）分布式表示：神经元网络通过大量神经元和连接权重来表示信息，类似大脑中信息的分布式存储，提高了模型的鲁棒性和容错性；2）学习与适应能力：能够从数据中自动学习特征和模式，并根据新信息进行调整和优化，模拟了人类的学习过程。

局限性：1）生物学上的简化：现有神经网络模型与生物大脑的复杂结构和功能机制相比仍有较大简化，对认知过程的模拟不够精确和全面。

三、

基本原理：利用带有标签（输入-输出对）的训练数据集，通过算法优化模型参数，使得模型对新的未见输入能够做出准确的预测或分类。

常见算法：线性回归、逻辑回归、支持向量机（SVM）、决策树、K近邻（KNN）。

四、

情境认知理论核心观点：知识并非孤立存在，而是与特定情境、社会互动和文化背景紧密相关，强调学习的实践性、社会性和情境性。

深度学习体现：Transformer模型通过自注意力机制（Self-Attention）能够捕捉输入序列中不同位置元素之间的依赖关系，这种长距离依赖的建模方式在某种程度上类似于人类在理解复杂情境时需要关联不同信息片段的过程。但Transformer主要关注序列内部关系，对物理环境、社会文化等外部情境因素的直接模拟仍有局限。

五、

关键因素：1）平行语料库质量与规模；2）语言模型效果；3）翻译模型（如神经机器翻译模型）的架构与训练策略；4）词义消歧与指代消解能力。

不足之处：1）理解深层语义和语境能力有限，导致对习语、隐喻、幽默等的理解和翻译效果不佳；2）缺乏真正的常识推理能力，难以处理需要背景知识才能理解的内容；3）生成译文有时过于生硬或形式化，缺乏人类翻译的流畅性和自然度。

六、

基本要素：1）Agent（智能体）：环境中的决策主体；2）Environment（环境）：智能体所处的外部世界；3）Action（动作）：智能体可以执行的操作；4）Reward（奖励信号）：环境对智能体执行动作后给出的反馈，用于指导学习。

面临挑战：1）奖励函数设计困难：如何设计能够有效引导智能体学习复杂目标的奖励信号；2）样本效率问题：学习过程可能需要与环境进行大量交互才能获得足够的经验；3）探索与利用平衡：如何在探索未知环境以获取新信息（Exploration）和利用已知有效策略以获得稳定回报（Explo