第十章 認(rèn)知心理學(xué)的兩大范式08

第10章認(rèn)知心理學(xué)的兩大“范式”第1節(jié)認(rèn)知心理學(xué)的起源一、計(jì)算機(jī)的發(fā)明和“人工智能”的產(chǎn)生1、“圖靈機(jī)”的概念：圖靈所說的“機(jī)器”并不是一個現(xiàn)實(shí)的物理對象，而是一臺數(shù)學(xué)上理想化的機(jī)器，它可以通過不同的物理形式實(shí)現(xiàn)自己?！皥D靈機(jī)”是一種抽象的計(jì)算機(jī)模型。（1）圖靈機(jī)的構(gòu)成：（A）一條一維的帶子（“磁帶”），它被分為許多方格；（B）一個掃描器/打印器，它在任何時候總是指向一個方格；（C）一有限的內(nèi)在狀態(tài)：q0……qn;(D)一有限的字母表。（2）圖靈機(jī)構(gòu)成的“前提條件”：一個并且只有一個符號出現(xiàn)在每個方格中。（3）圖靈機(jī)的運(yùn)作機(jī)制：（A）、在每一時刻，機(jī)器一定處于某一內(nèi)在狀態(tài)q；它的掃描器/打印器同時掃描帶子上的某一方格。（B）、在一給定時間t，機(jī)器所做的事情完全由它在t的內(nèi)在狀態(tài)和它的掃描器/打印器正在掃描的那個符號所決定。（C）、在內(nèi)在狀態(tài)和被掃描的符號的決定作用下，機(jī)器做三件事情：第一，它的掃描器/打印器用字母表中的一個符號取代另一個符號。這兩個符號也可能是相同的（即意味著：它擦去了正被掃描的那個符號并打印一個新符號，這個新符號可以和被擦去的符號相同）；第二，機(jī)器的掃描器/打印器逐格地移向左邊或右邊；第三，機(jī)器進(jìn)入一個新的內(nèi)在狀態(tài)。見下圖表:

機(jī)器的內(nèi)在狀態(tài):q0q1q2機(jī)器字母表符號:11Rq02R

q1+Halt+1Lq11Lq2例如，輸入指令1Rq0，意思是：如果掃描器掃描到符號1并且在狀態(tài)q0的話，用1取代1（實(shí)際上保持不變）；向右移動一格；進(jìn)入狀態(tài)q0（實(shí)際上保持不變）。其特點(diǎn)：第一，對圖靈機(jī)工作的描述是一種抽象的描述，它涉及的只是計(jì)算機(jī)的邏輯狀態(tài)（或功能狀態(tài)）；第二，這種抽象的邏輯狀態(tài)可以由幾乎無數(shù)不同的具體方式來實(shí)現(xiàn)，即可以與幾乎無數(shù)不同的結(jié)構(gòu)狀態(tài)（“硬件”）相對應(yīng)。

2、“人工智能”的產(chǎn)生：1956年的達(dá)特茅斯（Dartmouth)“夏季人工智能研究計(jì)劃”，是計(jì)算機(jī)科學(xué)史上的一個里程碑。目標(biāo)是思維的形式模型，最終是要制造和編程一種智能的、思維的機(jī)器。二、“功能主義”的心理哲學(xué)1、“機(jī)器思維”問題的提出：1950年，圖靈在《MIND》上發(fā)表《計(jì)算的機(jī)器與智能》，提出“模仿游戲”的思維實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)今成為眾所周知的“圖靈測驗(yàn)”（TuringTest)2、“功能主義”的基本觀點(diǎn)：Putnam:“人類心理狀態(tài)就是大腦的計(jì)算狀態(tài)。要理解它們，就必須對神經(jīng)學(xué)的具體內(nèi)容進(jìn)行抽象，就像我們在編程序或使用計(jì)算機(jī)時通常要對‘硬件’進(jìn)行抽象一樣，并且完全以所涉及到的那些計(jì)算的術(shù)語來描述心理狀態(tài)。因此，心理狀態(tài)就像是軟件。”簡言之，心理之于大腦如同計(jì)算機(jī)軟件之于硬件。三、心理學(xué)和語言學(xué)：反叛行為主義的“認(rèn)知革命”1、皮亞杰的“發(fā)生認(rèn)識論”：“發(fā)生認(rèn)識論”是認(rèn)知心理學(xué)經(jīng)典研究范式——“符號加工模型”——的最早表達(dá)。2、喬姆斯基的“普遍語法”理論：（1）語言的模塊性：Comsky:“我們可以把心理想象成一個‘心理器官’的系統(tǒng)，而語言能力是其中之一。這些器官中每一個都有它的特殊的結(jié)構(gòu)和功能”。像語法的基本成分，就是“普遍語法這一模塊系統(tǒng)中的各種子系統(tǒng)的參數(shù)，而普遍語法本身又是人類心理的一個子系統(tǒng)，是人類所獨(dú)有的。”大量語言現(xiàn)象“說明語言官能結(jié)構(gòu)內(nèi)部呈模塊性（modularity)，而總的認(rèn)知結(jié)構(gòu)系統(tǒng)也量模塊性。我想，對后一個假設(shè)其實(shí)不該有太多分歧。隨著我們對各個認(rèn)知系統(tǒng)的認(rèn)識的提高，會越來越顯得有根據(jù)，而且不勉強(qiáng)，很自然?！保?）“普遍語法”：語言知識可以用“生成語法”恰如其分地反映出來，生成語法是一個由規(guī)則和原則組成的系統(tǒng)，可以對各個語言單位作結(jié)構(gòu)描寫。人腦都具有某種天賦的、全人類共同的心理狀態(tài)。進(jìn)而可以提出一種標(biāo)志著人腦“初始狀態(tài)”的特征圖式。“我們把這種圖式叫做‘普遍語法’。我們實(shí)際上可以把普遍語法看成遺傳的程序，看成決定可能的人類語言可能實(shí)現(xiàn)的范圍之圖式。每一種這樣的可能的實(shí)現(xiàn)，是一種可能的最終穩(wěn)定狀態(tài)，是某一特殊語言的語法。普遍語法是一種在初始狀態(tài)中遺傳地決定的系統(tǒng)，它在經(jīng)驗(yàn)所樹立的條件下被具體化、提煉、整理、加工，從而產(chǎn)生在達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時所表達(dá)出來的特殊語法?！钡?節(jié)認(rèn)知心理學(xué)的經(jīng)典范式：“物理符號系統(tǒng)假設(shè)”(PSSH)PSSH也稱“符號系統(tǒng)范式”，其相關(guān)術(shù)語有：心理學(xué)領(lǐng)域：physicalsymbolicsystemhypothesis;informationprocessing;symbolicprocessingmodels;serialprocessingformalisms;doctrineofsymbolsystems.計(jì)算機(jī)科學(xué)或人工智能領(lǐng)域：symbolicAI;GoodOld-FashionedArtificialIntelligence（GOFAI）;心理哲學(xué)領(lǐng)域：cognitivism;computationaltheoryofthemind.

PSSH的實(shí)質(zhì)性觀點(diǎn)是：MIND內(nèi)部具有對世界的“表征”，并根據(jù)“規(guī)則”操作或操縱這些表征。一句話：“認(rèn)知即計(jì)算”。一、“PSSH”及附帶推論：1、“物理符號系統(tǒng)”：（1）“物理符號”：西蒙說：“所謂符號就是模式（pattern)，任何一個模式，只要它能與其他模式相區(qū)別，它就是一個符號。”如：可以是物理的符號（如書寫的文字、光波和聲波等）可以是頭腦中的抽象的符號（如語言、表象等）；可以是計(jì)算機(jī)中的電子運(yùn)動模式；可以是頭腦中神經(jīng)元的某種運(yùn)動方式。所謂對符號進(jìn)行“操作”，就是對符號進(jìn)行比較，即找出哪幾個是相同的符號，哪幾個是不同的符號。換言之，就是按一定的“規(guī)則”對符號進(jìn)行轉(zhuǎn)換。正是在符號能夠進(jìn)行物理操作的意義上，便在“符號系統(tǒng)”前加上“物理的”這一形容詞。物理符號系統(tǒng)有兩個重要特點(diǎn)：第一，它遵從物理規(guī)律，它是可以由任何可能的物理基體（人腦或機(jī)器）來實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)；第二，它不局限于人的符號系統(tǒng)，任何可以為認(rèn)知器官或認(rèn)知功能所分辨的有意義的模式都可以歸入符號這一范疇。PSSH是關(guān)于一切可能的形式的智能的一個假設(shè)。（2）、物理符號系統(tǒng)的6大功能：（A）輸入符號（input)；（B）輸出符號（Output）：（C）存儲符號（Store）：（D）復(fù)制符號（Copy）：（E）建立符號結(jié)構(gòu)（Structureofsymbol）：通過找到各種符號之間的關(guān)系，在符號系統(tǒng)中形成符號結(jié)構(gòu)。（F）條件性遷移（Conditionaltransfer）：根據(jù)原來存儲的信息加上當(dāng)前輸入而進(jìn)行一系列活動。換言之，就是依賴已掌握的符號而繼續(xù)完成行為。亦稱“產(chǎn)生式系統(tǒng)”：“是指計(jì)算機(jī)所能執(zhí)行的一組活動，它的基本原理是一個條件能產(chǎn)生一個活動，即C—A（condition-act).”2、物理符號系統(tǒng)假設(shè)的三個“附帶推論”：第一，既然人具有智能，它就一定是個物理符號系統(tǒng)。第二，既然計(jì)算機(jī)是一個物理符號系統(tǒng)，它就一定能表現(xiàn)出智能，這是人工智能的基本條件。第三，既然人是一個物理符號系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)也是一個物理符號系統(tǒng)，那么我們就能用計(jì)算機(jī)來模擬人的活動。二、“PSSH”的理論優(yōu)勢和應(yīng)用前景：1、“信息處理”基礎(chǔ)假定的合理性：第一，智能只有通過物理符號系統(tǒng)才可獲得；第二，計(jì)算機(jī)因編制程序而進(jìn)行思維；第三，人腦（至少）是物理符號系統(tǒng)；第四，認(rèn)知或思維是根據(jù)“規(guī)則”而進(jìn)行的符號操作；第五，“硬件的確無關(guān)緊要”（hardwaredidnotmatter):心理之于大腦，猶如軟件之于硬件。2、符號系統(tǒng)范式具有很強(qiáng)的解釋力：西蒙：“現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)基本上是串行處理。計(jì)算機(jī)也可以模擬人的并行處理過程。這是用分時(time-sharing)或時間切割的方式進(jìn)行的。因此，按串行處理原理設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)既能模擬人的并行處理過程，也能模擬串行處理過程?！?、PSSH與“聯(lián)結(jié)主義”是根本對立的嗎？J.Searle的“中文屋論證”(ChineseRoomArgument）對PSSH或“機(jī)器思維”的挑戰(zhàn)。第3節(jié)認(rèn)知心理學(xué)的新范式:聯(lián)結(jié)主義一、聯(lián)結(jié)主義模型的基本特征：聯(lián)結(jié)主義是探討MIND的一種新科學(xué)方法。其核心概念是“并行分布處理”的概念，即認(rèn)知或智能是從大量單一處理單元的相互作用中產(chǎn)生的。相近或相關(guān)的術(shù)語有：PDP(ParallelDistributedProcessing)、Connectionism、ArtificialNeuralNetworks、NeuralComputation、ComputationalNeuroscience。1、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展簡況：（1）1943年麥卡洛克和皮茲發(fā)表《神經(jīng)活動中內(nèi)在觀念的邏輯運(yùn)算》一文，系最早嘗試。（2）羅森布拉特發(fā)明的“感知器”系開創(chuàng)性網(wǎng)絡(luò)研究。但1969年明斯基和佩伯特發(fā)表《感知器——計(jì)算幾何學(xué)引論》使網(wǎng)絡(luò)研究轉(zhuǎn)入低潮。（3）1982年霍普菲爾德提出“Hopfieldnet”，使網(wǎng)絡(luò)研究復(fù)興。其特點(diǎn)是：第一，是一個自反饋的簡單網(wǎng)絡(luò)；第二，使用“赫布律”來調(diào)節(jié)聯(lián)結(jié)的強(qiáng)度（聯(lián)結(jié)權(quán)重）；第三，整個網(wǎng)絡(luò)的“記憶”是分布式的。（4）1986年，拉梅哈特、麥克萊蘭德主編的《并行分布處理：認(rèn)知的微觀結(jié)構(gòu)探索》，標(biāo)志著認(rèn)知心理學(xué)新范式的形成。2、“聯(lián)結(jié)主義系統(tǒng)”的構(gòu)成和