第十章 認知心理學的兩大范式08

第10章認知心理學的兩大“范式”第1節(jié)認知心理學的起源一、計算機的發(fā)明和“人工智能”的產(chǎn)生1、“圖靈機”的概念：圖靈所說的“機器”并不是一個現(xiàn)實的物理對象，而是一臺數(shù)學上理想化的機器，它可以通過不同的物理形式實現(xiàn)自己?！皥D靈機”是一種抽象的計算機模型。（1）圖靈機的構(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）圖靈機的運作機制：（A）、在每一時刻，機器一定處于某一內(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，機器的掃描器/打印器逐格地移向左邊或右邊；第三，機器進入一個新的內(nèi)在狀態(tài)。見下圖表:

機器的內(nèi)在狀態(tài):q0q1q2機器字母表符號: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（實際上保持不變）；向右移動一格；進入狀態(tài)q0（實際上保持不變）。其特點：第一，對圖靈機工作的描述是一種抽象的描述，它涉及的只是計算機的邏輯狀態(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年的達特茅斯（Dartmouth)“夏季人工智能研究計劃”，是計算機科學史上的一個里程碑。目標是思維的形式模型，最終是要制造和編程一種智能的、思維的機器。二、“功能主義”的心理哲學1、“機器思維”問題的提出：1950年，圖靈在《MIND》上發(fā)表《計算的機器與智能》，提出“模仿游戲”的思維實驗，現(xiàn)今成為眾所周知的“圖靈測驗”（TuringTest)2、“功能主義”的基本觀點：Putnam:“人類心理狀態(tài)就是大腦的計算狀態(tài)。要理解它們，就必須對神經(jīng)學的具體內(nèi)容進行抽象，就像我們在編程序或使用計算機時通常要對‘硬件’進行抽象一樣，并且完全以所涉及到的那些計算的術(shù)語來描述心理狀態(tài)。因此，心理狀態(tài)就像是軟件?！焙喲灾?，心理之于大腦如同計算機軟件之于硬件。三、心理學和語言學：反叛行為主義的“認知革命”1、皮亞杰的“發(fā)生認識論”：“發(fā)生認識論”是認知心理學經(jīng)典研究范式——“符號加工模型”——的最早表達。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)，是人類所獨有的?！贝罅空Z言現(xiàn)象“說明語言官能結(jié)構(gòu)內(nèi)部呈模塊性（modularity)，而總的認知結(jié)構(gòu)系統(tǒng)也量模塊性。我想，對后一個假設(shè)其實不該有太多分歧。隨著我們對各個認知系統(tǒng)的認識的提高，會越來越顯得有根據(jù)，而且不勉強，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)。進而可以提出一種標志著人腦“初始狀態(tài)”的特征圖式?！拔覀儼堰@種圖式叫做‘普遍語法’。我們實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現(xiàn)的范圍之圖式。每一種這樣的可能的實現(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)驗所樹立的條件下被具體化、提煉、整理、加工，從而產(chǎn)生在達到穩(wěn)定狀態(tài)時所表達出來的特殊語法?！钡?節(jié)認知心理學的經(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：心理學領(lǐng)域：physicalsymbolicsystemhypothesis;informationprocessing;symbolicprocessingmodels;serialprocessingformalisms;doctrineofsymbolsystems.計算機科學或人工智能領(lǐng)域：symbolicAI;GoodOld-FashionedArtificialIntelligence（GOFAI）;心理哲學領(lǐng)域：cognitivism;computationaltheoryofthemind.

PSSH的實質(zhì)性觀點是：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：“認知即計算”。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?！比纾嚎梢允俏锢淼姆枺ㄈ鐣鴮懙奈淖帧⒐獠ê吐暡ǖ龋┛梢允穷^腦中的抽象的符號（如語言、表象等）；可以是計算機中的電子運動模式；可以是頭腦中神經(jīng)元的某種運動方式。所謂對符號進行“操作”，就是對符號進行比較，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”對符號進行轉(zhuǎn)換。正是在符號能夠進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：第一，它遵從物理規(guī)律，它是可以由任何可能的物理基體（人腦或機器）來實現(xiàn)的系統(tǒng)；第二，它不局限于人的符號系統(tǒng)，任何可以為認知器官或認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前輸入而進行一系列活動。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)”：“是指計算機所能執(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，既然計算機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)，計算機也是一個物理符號系統(tǒng)，那么我們就能用計算機來模擬人的活動。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，計算機因編制程序而進行思維；第三，人腦（至少）是物理符號系統(tǒng)；第四，認知或思維是根據(jù)“規(guī)則”而進行的符號操作；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)范式具有很強的解釋力：西蒙：“現(xiàn)在的計算機基本上是串行處理。計算機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行的。因此，按串行處理原理設(shè)計的計算機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“機器思維”的挑戰(zhàn)。第3節(jié)認知心理學的新范式: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的一種新科學方法。其核心概念是“并行分布處理”的概念，即認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——計算幾何學引論》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)研究復興。其特點是：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：認知的微觀結(jié)構(gòu)探索》，標志著認知心理學新范式的形成。2、“聯(lián)結(jié)主義系統(tǒng)”的構(gòu)成和