認知科學的幾個基礎理論問題

1、1認知科學的幾個基礎假設認知科學的幾個基礎假設劉曉力劉曉力一、認知科學概況一、認知科學概況認知科學是以研究人類認知過程、智能和智能系統、大腦和心靈內在運行機制的一門學科。認知科學是以研究人類認知過程、智能和智能系統、大腦和心靈內在運行機制的一門學科。2020世紀世紀7070年代年代(50(50年代？年代？)興起，是心理學、語言學、神經生理學、計算機科學、哲學和人類興起，是心理學、語言學、神經生理學、計算機科學、哲學和人類學的交叉學科。學

2、的交叉學科。認知科學不同的研究進路認知科學不同的研究進路認知科學依據不同的問題領域和研究方法劃分為不同的研究進路認知科學依據不同的問題領域和研究方法劃分為不同的研究進路心理學進路心理學進路語言學進路語言學進路生物物理學進路生物物理學進路神經生理學進路神經生理學進路人工智能進路人工智能進路廣義進化論進路廣義進化論進路復雜性科學進路復雜性科學進路認知科學的起源認知科學的起源認知科學起源于不同學科領域，特別是：認知科學起源于不同學科領域，特別

3、是：圖靈機概念的產生圖靈機概念的產生人工智能研究的興起人工智能研究的興起心靈哲學中以普特南（心靈哲學中以普特南（H.PutnamH.Putnam）和福多（）和福多（J.FodJ.Fod）為代表的）為代表的“功能主義功能主義”理論的確立理論的確立心理學和語言學喬姆斯基（心理學和語言學喬姆斯基（A.N.ChomskyA.N.Chomsky）等反對激進行為主義的）等反對激進行為主義的“認知革命認知革命”.認知科學所引發的一些基礎問題成為認知科

4、學所引發的一些基礎問題成為20212021世紀之交涉及領域廣泛、爭論最為激烈的世界性的世紀之交涉及領域廣泛、爭論最為激烈的世界性的科學和哲學的熱點問題。認知科學不同的研究進路，決定了關于它的哲學觀上的巨大分歧和各科學和哲學的熱點問題。認知科學不同的研究進路，決定了關于它的哲學觀上的巨大分歧和各種研究范式的激烈競爭種研究范式的激烈競爭。二、認知科學的幾個基礎假設二、認知科學的幾個基礎假設D.KirshD.Kirsh（19911991）提出

5、認知科學（人工智能）的五大問題）提出認知科學（人工智能）的五大問題1）知識和概念化是人工智能的核心嗎？）知識和概念化是人工智能的核心嗎？2）認知能力及其所預設的知識能否脫離其有機體進行研究？）認知能力及其所預設的知識能否脫離其有機體進行研究？3）認知的知識形態或信息形態的軌跡是否可用類自然語言描述？）認知的知識形態或信息形態的軌跡是否可用類自然語言描述？4）學習能否與認知相分離加以研究？）學習能否與認知相分離加以研究？5）是否有對于所有

6、認知的統一結構？）是否有對于所有認知的統一結構？這些問題最重要的是我們對于心靈哲學中的三個方面問題的困惑和困難這些問題最重要的是我們對于心靈哲學中的三個方面問題的困惑和困難1、意向性問題、意向性問題2、意識問題、意識問題3.3.心靈是否是涉身的？心靈是否是涉身的？MarkMarkJohnsonJohnson總結總結3030年來認知科學的成就對傳統哲學的挑戰時說，認知科學的三大發現是：年來認知科學的成就對傳統哲學的挑戰時說，認知科學的三大

7、發現是：心靈本質上是涉身的；心靈本質上是涉身的；思想大部分是無意識的；思想大部分是無意識的；3一個完善的物理符號包括：輸入符號，輸出符號，存儲符號，復制符號，建立符號結構，條件一個完善的物理符號包括：輸入符號，輸出符號，存儲符號，復制符號，建立符號結構，條件性遷移。性遷移。符號主義范式符號主義范式在物理系統符號假設下，誕生了認知科學中的符號主義研究范式，而且至今這一研究范式仍然在物理系統符號假設下，誕生了認知科學中的符號主義研究范式，而

8、且至今這一研究范式仍然具有生命力，同時也產生了許多難以克服的困難。具有生命力，同時也產生了許多難以克服的困難。符號主義采用經典一階邏輯工具，尋求知識的符號表征和計算，特點是自上而下。符號主義采用經典一階邏輯工具，尋求知識的符號表征和計算，特點是自上而下。這一假設受到來自聯結主義和動力系統理論和整體論的挑戰。這一假設受到來自聯結主義和動力系統理論和整體論的挑戰。3）聯結主義假設）聯結主義假設聯結主義受大腦神經網絡研究的啟發。聯結主義受大腦

9、神經網絡研究的啟發。8080年代以來，隨著不依賴于大腦研究認知和心智的功年代以來，隨著不依賴于大腦研究認知和心智的功能主義在理論上困境的加深，開始掀起認知神經科學研究，以人工神經網絡、計算神經科學、能主義在理論上困境的加深，開始掀起認知神經科學研究，以人工神經網絡、計算神經科學、神經計算等名義實踐著聯結主義思想。神經計算等名義實踐著聯結主義思想。聯結主義的核心是，認知和智能是從大量單一處理單元的相互作用中產生的。核心概念是聯結主義的核心

10、是，認知和智能是從大量單一處理單元的相互作用中產生的。核心概念是“并行分布式信息處理行分布式信息處理”。目前普遍認可的大腦的功能和特征有：目前普遍認可的大腦的功能和特征有：大腦是一個神經元聯接的巨型復雜系統。大腦是一個神經元聯接的巨型復雜系統。大腦神經元個數大約是大腦神經元個數大約是10101212，其不同的聯結方式至少有，其不同的聯結方式至少有6106101313種以上。種以上。大腦中的信息處理建立在大規模并行計算的基礎上。大腦中的信

11、息處理建立在大規模并行計算的基礎上。大腦具有很強的容錯能力和聯想能力，而且善于概括、類比、推廣。大腦具有很強的容錯能力和聯想能力，而且善于概括、類比、推廣。大腦功能雖然受先天因素制約，但后天的經歷、學習、訓練和文化環境作用等起重要作用。大腦功能雖然受先天因素制約，但后天的經歷、學習、訓練和文化環境作用等起重要作用。大腦具有很強的自組織和自適應的特性。大腦具有很強的自組織和自適應的特性。聯結主義范式聯結主義范式從19431943年麥克洛克

12、和皮茲的年麥克洛克和皮茲的《神經活動中內在觀念的邏輯運算神經活動中內在觀念的邏輯運算》到19861986年魯梅哈特和麥克萊年魯梅哈特和麥克萊蘭德蘭德《并行分布處理：認知的微觀結構并行分布處理：認知的微觀結構》出版，經歷出版，經歷4040年聯結主義在年聯結主義在2020世紀世紀8080年代重新復年代重新復興，成為繼符號主義之后真正有競爭力的認知科學研究范式。聯結主義是要模擬發生在人類神興，成為繼符號主義之后真正有競爭力的認知科學研究范式。

13、聯結主義是要模擬發生在人類神經系統中的認知過程，不同于符號主義之處在于強調，經系統中的認知過程，不同于符號主義之處在于強調，“構架至關重要構架至關重要”。它的特征是自下而上的：它的特征是自下而上的：內在并行性內在并行性分布式信息存儲分布式信息存儲容錯性容錯性自適應性（通過學習）自適應性（通過學習）4行為主義行為主義自19251925年華生提出年華生提出“行為主義心理學行為主義心理學”，建立了，建立了“刺激刺激反應反應”的心智解釋模式，否

14、定人類心的心智解釋模式，否定人類心靈的存在。靈的存在。新行為主義者引入新行為主義者引入“中介變量中介變量”概念，將概念，將“刺激刺激反應反應”模式發展為模式發展為“刺激刺激中介變量中介變量反應反應”模式，用行為與刺激、行為與環境之間的函數關系來體現和解釋心智的內在存在。模式，用行為與刺激、行為與環境之間的函數關系來體現和解釋心智的內在存在。新激進行為主義更強調行為、環境、心智三者互動的解釋原則。新激進行為主義更強調行為、環境、心智三者互