據 杭州智力運動文化 公眾號報導
Part1
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圍棋運動在人工智慧背景下的發展問題
隨著人工智慧技術的發展,它不可避免的對圍棋運動帶來深遠的影響。總體而言,人工智慧對於圍棋屆來說則是機遇與挑戰並存,且機遇大於挑戰。從競技角度而言,人工智慧確實已經戰勝了人類,但這並不妨礙我們對圍棋的熱愛,人類和人工智慧不應對立,藉助人工智慧,我們能更深刻感受到圍棋的獨特魅力。同時,隨著人工智慧的發展,圍棋不僅是一門競技體育,更應該成為文化傳播和人類智能開發的工具。
Part2
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人工智慧時代圍棋運動的意義
圍棋AI作為弱人工智慧,只是在機械地執行演算法,沒有理解力。Al不知道自己下的棋局有多精彩,做出的創新有多偉大。這種精彩與偉大需要人類高手來解讀,雙方共同探索圍棋的奧秘。另外圍棋雖然複雜,但只是「完全信息博弈」問題中最難的一個。而人類解決問題的長處是在非完全信息的領域,以及通用的橫跨多個行業舉一反三的能力。因此以圍棋思維為載體,對人腦的研究對於探索人類智能具有重要價值。
(一) 文化傳播
圍棋起源於中國,作為「琴棋書畫」之一,自魏晉后逐步成為文人的基本修養和才具,已是一種文化和社交工具。圍棋文化作為人類精神生活的結晶,是人工智慧所無法企及。圍棋中滲透著中華傳統文化的精神,中國棋院前院長陳祖德說:「沒有任何東西能像圍棋這樣充分體現出中國的特色、思想和文化內涵」。人工智慧專家周志華教授也說過:「圍棋本身在鍛煉思維、陶冶性情方面的作用, 乃至於圍棋比賽的競技性, 都不是機器能夠取代的。」
文脈同國脈相連,棋運與國運相牽。詩詞、成語、國學經典與圍棋棋局的結合,將有助於圍棋愛好者在弈棋的同時,提升文化知識水平,更加了解和熱愛我們的民族文化。以圍棋為載體,傳承與借鑒歷史文化,對於堅定文化自信具有重要意義。
(二)腦智開發
1。綜合素養的提升
我國圍棋文化的發展過程中,一直堅持「棋道」的傳統。通過圍棋活動與兒童品德修養教育的有機結合,能夠促進兒童道德修養水平的提高。國內一些學者(張德雲 2000;王建新 2001;邢振宇 2002;陳更昌 2003;李莉,2005;徐平,2008) 探討了圍棋活動對人格發展的促進作用,提出參與圍棋活動可以陶冶情操、修身養性,有利於更好的促進素質教育的開展。
2。意志品質的提升
元認知體驗是指伴隨認知活動產生的認知體驗和情感體驗, 既包括知的體驗, 也包括不知的體驗。在下圍棋的每一步, 伴隨著對方的應手, 自然而然會產生一系列的情緒和情感。不同的對手、多次的勝負體驗必然將豐富弈者的元認知體驗, 尤其是對青少年的心理品質的培養具有積極作用。王文中(1997)和白起一(1999)通過研究發現認為圍棋活動有利於培養棋手的挫折耐受力、注意力、意志力和控制力。黃和林等(2006)運用克雷佩林心理測驗對圍棋小學與普通小學的學生人格特質進行了比較研究發現,與普通學生相比,參與圍棋活動的學生具有更好的人格啟動特徵,更高的注意集中性及意志努力程度。優秀的棋手具備良好心理素質,比同齡人能更好的控制自己的情緒。
3。專注力的提升
徐平(2008,2009)研究發現圍棋活動對兒童注意的穩定性、注意強度及持久性有很大影響。方夢雅(2017)在全國採用流調方式進行中小學生注意力測試也發現圍棋在促進兒童注意穩定、注意持久性和注意強度方面有顯著作用,而對於注意廣度和注意轉移則無明顯提升效果,這一結論在9歲以下兒童上表現極為明顯。
4。腦智的提升
圍棋活動是培養智力的最好載體之一。林道義(1993,1994)提出圍棋活動對鍛煉棋手的思維能力以及提升其自我效能感具有重要的影響。唐朝著名圍棋國手王積薪所著圍棋十訣中,對圍棋棋理作了高度概括和總結。一、不得貪勝。二、入界宜緩。三、攻彼顧我。四、棄子爭先。五、舍小就大。六、逢危須棄。七、慎勿輕速。八、動須相應。九、彼強自保。十、勢孤取和。圍棋和哲學、邏輯學、數學、社會學、軍事科學等多學科有著千絲萬縷的聯繫。每一學科都可在其中找出圍棋的影子, 每個問題都可用棋理來詮釋。因此圍棋中使用的策略往往具有普遍意義, 也能遷移到其他學習活動中去, 從而提高學生的認知水平,對於兒童的成長具有重要意義。
圍棋以圖形為認知表象, 通過對布局的思考、中盤的決策以及官子的選擇, 經過不斷地分析與綜合, 能較好地訓練人的思維,同時由於圍棋勝負設計棋局的變化、死活計算、形式判斷、打劫等。因此長期從事圍棋活動的小學生, 其思維力、記憶力、想像力和計算能力在這種訓練中受到一定程度的積極影響。
隨著人工智慧技術的發展,它不可避免的對圍棋運動帶來深遠的影響。總體而言,人工智慧對於圍棋屆來說則是機遇與挑戰並存,且機遇大於挑戰。從競技角度而言,人工智慧確實已經戰勝了人類,但這並不妨礙我們對圍棋的熱愛,人類和人工智慧不應對立,藉助人工智慧,我們能更深刻感受到圍棋的獨特魅力。同時,隨著人工智慧的發展,圍棋不僅是一門競技體育,更應該成為文化傳播和人類智能開發的工具。
Part3
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兒童腦智發育
智力可以被分為:分析性智力、創造性智力和實用性智力,而通用智力主要和分析性智力有關(Stemberg,2000)。這是否意味著,所謂的創造性或實用性智力在下圍棋時特別重要?通過對圍棋對弈的不同階段中棋手思維活動的分析,人們可以這樣推測:在布局時,主要採用的是實用性智力(定式,及定式的變化);在中盤時,主要用創造性智力(隨機應變,出奇制勝);而在收官時,則主要用分析性智力(精確計算)。隨著技術的發展,這些猜想逐步得以驗證。
(一)腦智提升的行為證據
研究人員通過圍棋對幼兒潛能開發的探索,發現圍棋在對開發兒童智力方面起著積極作用的同時,注意力、思維能力以及創新能力也得到相應的提高(蘇尚雲,2002),(Lee等,2007) (Kim等,2010)。黃和林等(2006)採用瑞文高級推理測驗和GITC測驗對圍棋特色學校小學生進行智力測試並與其他學校相同年級學小生進行比較, 同時比較4組高年級被試的語文、數學成績, 結果表明下圍棋具有很好的益智作用:從事圍棋活動能促進小學生總體智力水平的發展,還能促進學生學習成績的提高, 對數學成績的促進尤其明顯。此外圍棋活動還對兒童冒險性、想像力和挑戰性等創造力相關因素有較大影響。
徐偉庭(2017)年針對台灣地區26-59歲棋手的多元智能調查研究發現,圍棋參與者邏輯數學智能、空間智能、運動智能、內省智能與人際智能均顯著高於常模。陳兵等(2018)針對杭州市幼兒園和小學圍棋學習者的多元智能研究也發現圍棋學習能夠提升語言智能、數學智能、空間智能、運動智能、內省智能和人際智能。除去在語言智能方面,可能是因為研究對象是4-8歲兒童,正是兒童語言發展的關鍵期而有所區別外,這兩個研究的結論非常相似。
(二)弈棋風格的生理特徵
弈棋風格是指弈者在圍棋活動中所表現出來一致的、穩定的方式和行棋特點。胡瑜等(2008,2010,2013)通過對上海應昌期圍棋學校四至九年級和浙江省寧波市圍棋學校四、五、六年級, 以及業餘愛好為圍棋的大學生和教職工的量表、行為、眼動和腦成像研究發現:弈棋風格的結構主要包括五個因素(維度), 即嚴謹穩健、機敏輕靈、好勝力戰、大局觀和猶豫忍讓,它們之間可以通過受試者的眼動指標和腦區激活反應加以區分。
(三)圍棋促進腦智發育的神經表現
圍棋是一項需要高級智能活動的遊戲。棋手下圍棋時,需要大腦皮層區域網路的參與。小山鎮南(1999)在研究中提出參加圍棋活動對右腦的開發有巨大的作用,進而促進人類智力的發展。Hiromi Masunaga和John Horn(2001)對不同年齡和水平棋手的認知特點進行了研究,結果顯示職業棋手專長知識的演繹推理和專長知識的工作記憶因素是獨立於流體推理智力。和田博(2003)在圍棋的研究中,發現圍棋表現出明顯的右腦單側化,有利於空間和圖形知覺能力的發展Huang Timothy等(2004)在研究中發現,圍棋對弈過程中問題解決的策略,有助於學習能力的提升、智力的發展。
隨著腦成像技術的發展,近二十年來研究人員從腦結構到功能,從靜息到任務,從腦電、近紅外到功能磁共振成像技術對圍棋專家和新手進行了多種對比。
1。腦結構研究
長期的圍棋訓練對於提高大腦機能和促進大腦結構發育有深遠的影響。圍棋棋手經過長期訓練在額葉存在更大的白質區域(Lee et al。, 2010)。在落子直覺方面,受過圍棋專業訓練的人和新手相比,在杏仁核區域他們的大腦灰質體積下降,而在伏隔核區域則出現上升趨勢。與此同時,他們在杏仁核和內側眶額葉間的功能連接增加,而在伏隔核和內側前額葉之間的功能連接下降。這一研究也表明,圍棋專家化機制形成后,直覺判斷在語義標記環路和視空間處理會較常人形成差異(Boreom Lee,2010) (Jung.W.H,2013)(Sohn。 W.S,2017)。
搜狐教育報導了首爾大學權峻壽研究組選取17名從小接受圍棋訓練,平均訓練時間長達12年左右的專業棋手的一項研究(住友圍棋,2017)。該研究通過對圍棋專家和普通人的大腦機能進行比較。結果發現,就負責集中力、記憶力、空間感和時間感等方面的右側前額葉的大腦機能而言,下圍棋的人比普通人要優越得多。在大腦結構和多個領域之間的相互連接比較緊密、高度集中、非常發達。研究結果顯示:如果長時間堅持下圍棋,腦部各領域間的連接環密度將會增加至平常人的近兩倍,腦神經也會得到更高效率的運轉。這一結果可能是因為下圍棋的人會更加頻繁地使用到大腦的空間機能。它意味著在經過長時間的訓練后,腦結構可以得到改變。具備整體記憶某種事物或者事件內容機能的左側顳葉下方部位也呈現出了明顯的差異。這一結果可能是由於圍棋專家們在記憶一個整體事物時的採用模式化記憶,而普通人記憶某一個事物時,往往是單個的、片段的、部分的。圍棋選手對弈結束后能夠完美複述棋局的能力似乎也與這個機能有關聯。研究表明,就負責非語言的空間、時間信息的處理能力的前額葉而言,圍棋專家也比一般人發達。另外,圍棋專家大腦右半球的白質比左半球更發達,也證實了空間感覺是圍棋的最大特性之一。
2。腦功能研究
專業棋手和普通人相比靜息態功能連接在默認網路、左右額頂網路、突顯網路不同(Jung.W.H,2013)。職業棋手的專家經驗導致了更高的大腦功能連接性,而持續性的圍棋專業訓練將導致腦網路之間更高的功能整合。
從任務的角度研究圍棋對於腦智的變化方面,陳湘川和何生(2002)發現和國際象棋相比,下圍棋更需要右半球頂葉的參與,這可能與圍棋更需要空間認知加工能力有關。這些皮層區域包括額葉的BA6/9、頂葉的BA7/40、后扣帶區的BA 30/3l、枕葉的BA19的參與,它們通常參與注意、空間知覺、想像、工作記憶的操作和儲存、事件記憶的提取、以及問題解決相關。
黃和林採用腦成像技術,使用圍棋下一手、圍棋死活和形勢判斷任務發現在任務過程中大腦的額葉BA6/8/9/10/11/44/45/46,頂葉BA5/7,枕葉BA17/18/19均有激活。這一生理現象證實了圍棋思維具有一定的創造性特點,「千古無同局」正是這種現象的反映。
從圍棋活動的特點分析,涉及觀察力、注意力、記憶力、思維力和想像力這五種智力活動,它對於人的一般能力發展具有重要意義。腦功能成像的結果顯示與智能關係最密切的額葉在圍棋活動中多個區域被激活,足以證明圍棋是一種高級智力運動。圍棋活動涉及了左腦優勢的記憶、邏輯、計算以及右腦優勢的想像、直覺、空間與圖形,這一結果再次從生理上證實了圍棋對兒童多元智能發展的促進作用。
通過對圍棋的研究,有助於了解人類高級智力活動的本質。圍棋專家能快速準確地識記棋譜,就如同其他記憶專家在識記領域內的材料時一樣。對這一優勢的解釋,認知心理學家認為,記憶專家學會把不同材料組合在一起,然後通過長期的訓練,其記憶技能得到不斷的提高(如模板理論、長時工作記憶理論)。相應地,認知神經科學家認為這種提升的能力可能與具體腦區(如海馬)激活有關係,尤其是與腦區間的功能網路(如工作記憶腦區前額葉激活的減少同時長期記憶腦區顳葉內側結構激活的增加)有關。圍棋專家的認知優勢表現不僅體現在個體認知上,也體現在與他人的互動活動中,體現為認知的動態性和靈活性。這些認知特徵可以在專家的腦活動以及與對手的腦-腦關聯活動中找到相應的證據。
劉寧通過近紅外腦成像技術觀察到大學生圍棋專家組對真實棋局超常記憶主要源於記憶編碼階段背外側前額葉的腦激活會通過影響檢索階段背外側前額葉的腦激活來影響記憶表現,此外他還通過領域相關計算任務的近紅外研究發現,圍棋專家組學生無論在領域內的任務(計算己方情形)還是一般任務(計算棋盤上的點數),都表現出高效的計算優勢,這一研究表明圍棋專家組所擁有的計算己方情形優勢出現了能力遷移現象,即不僅僅局限在具體領域內,也能過遷移到其他任務中。這一現象的生理基礎表現在任務過程中專家組的右側頂下小葉皮層的腦激活較對照新手組明顯增強。
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圍棋學習對於兒童腦智發育影響的實證研究
(一)專注力的影響
針對圍棋兒童的專注力研究,我們將專注力分解為專注強度、持久程度、轉移速度三個核心維度,來反映專注力神經反應特質和發展水平。專注強度指個體在測試過程中的專注力集中程度。專注程度高,則反應基礎認知能力偏強,只要有信息進入大腦就能夠很好地加工。同時,專注強度高也意味著個體的抗干擾能力較好。專注持久度是指個體達到高專注狀態后能夠維持在該水平上的時間,是評估個體專注力耐久度的重要指標。持久度高也意味著更「坐得住」,是兒童學習力和學習效率的基礎,反映了一個人在一段時間內,比較穩定地把注意力集中於某一特定的對象與活動的能力。專注轉移速度是指一個人能夠主動地及時將注意從一個對象或者活動調整到另一個對象或者活動。轉移速度是思維靈活性的體現,也是快速加工信息形成判斷的基本保障。
針對圍棋兒童的認知能力,我們和中國棋院杭州分院合作,從讀訓班中抽取部分兒童進行了腦電認知測評。測評情況如下:

圖1 專注力測評場景

圖2 個體腦地形圖
圖2為隨時間變化的腦電地形圖,更新頻率為0.2Hz。反應的是不同腦電電極測得某波段腦電波幅值的差異。

圖3 個體腦電波時頻分析
圖3為任務過程中腦電波在頻域上的呈現,從下至上是分別是alpha波(8~13Hz)、beta波(14~40Hz)、theta波(4~8Hz)。橫軸是時間、單位秒;縱軸是能譜密度,體現某個時刻該波段的強度,越強顏色越偏藍、越弱顏色越偏紅。

圖4 個體專注力測評得分
通過比較讀訓班和普通學校非圍棋類學生的腦認知測評情況,我們發現讀訓班兒童的專注力要顯著強於同齡兒童,這表明長期的圍棋訓練確實有效的提升的兒童的專注力水平。
(二)推理力的影響
為了驗證圍棋學習對兒童思維的影響,我們選取杭州棋院及其他學校小學段兒童進行了反事實推理測試(共計13題),發現圍棋業餘一段及以上兒童的錯誤情況為(3.2±2.8),而非圍棋熟練兒童的錯誤情況為(5.45±3.9),顯著性檢驗p值約為0.07,可見圍棋學習能夠提升兒童的推理能力。
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結論與建議
(一)結論
無論是以往國內外對圍棋的生理、心理和腦科學研究,或者是我們通過對圍棋組和對照組兒童的腦電和行為測評,都發現圍棋組學生在專注強度和持久度上優於普通學生,他們的推理力也好於普通孩子,這一現象再次驗證了學圍棋的孩子更聰明。
(二)建議
目前的圍棋教學更多的都是偏競技,側重於定級定段。如何開發以圍棋為載體的課程,使兒童在學習中不僅能提高棋力,更能夠提升人腦認知能力、文化素養,並達到開發腦智的效果,對於圍棋的推廣和受眾的增加至關重要。圍棋運動的推廣需要平衡好遊戲、文化、競技等多方面因素,結合腦科學和教育神經科學研究的成果因人制宜將腦智開發融入圍棋項目中,從兒童抓起更加註重其個性化和多元化,發揮圍棋在計算、空間、邏輯等方面的優勢,使圍棋成為一種普及性的智力運動。
END
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September 08, 2020 at 12:01PM
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