認(rèn)知科學(xué)的知識背景

李 康

（長治職業(yè)技術(shù)學(xué)院 山西 長治 046000）

1 引言

認(rèn)知科學(xué)研究的不是物理性質(zhì)層面的自然科學(xué)，不是從腦神經(jīng)的解剖結(jié)構(gòu)或者神經(jīng)生理化學(xué)的角度來研究，而是從抽象的、人類與機器功能模擬的機制，從計算機隱喻人類大腦的角度來研究，簡單地說就是認(rèn)知的哲學(xué)思考。認(rèn)知科學(xué)的研究出發(fā)點是認(rèn)清人的大腦工作機理，將來能夠?qū)崿F(xiàn)真正的機器思維。但是，由于目前腦神經(jīng)科學(xué)發(fā)展的滯后性和局限性，想通過研究大腦神經(jīng)解剖結(jié)構(gòu)、生理化學(xué)反應(yīng)的道路近期是根本走不通的。用目前最先進的技術(shù)、最前瞻性的眼光來眺望腦神經(jīng)科學(xué)的發(fā)展，就會發(fā)現(xiàn)腦神經(jīng)知識的匱乏至少是近幾十年無法克服的障礙?！跋Ｍ钡牡缆肥钦J(rèn)知革命的道路、功能模擬的道路、計算機軟件的道路，但是，功能模擬、符號運算受到了很大的挑戰(zhàn)，沒有理解、意識要素的功能模擬受到了質(zhì)疑，沒有理解、意識的人工智能還是不是人類認(rèn)知研究的目的。就算符號模擬范式已經(jīng)暴露出了許多問題，到目前為止，它還是唯一占據(jù)著認(rèn)知科學(xué)高地的中心理論，理解的問題、意識的弊端、缺乏相互聯(lián)系作用的漏洞都只是對符號模擬范式統(tǒng)治地位的發(fā)難而已，都不能代替符號的作用。所以，符號功能模擬人類大腦機制是目前唯一能走通的道路。明眼人都會看出，隨著認(rèn)知科學(xué)的不斷發(fā)展，符號模擬的道路繞遠(yuǎn)了，繞遠(yuǎn)的路也必須接著走，因為沒有第二條更好的路。認(rèn)知科學(xué)的知識背景是多元性的，是多學(xué)科內(nèi)涵綜合發(fā)展的結(jié)果。

2 計算機和信息處理技術(shù)是自然科學(xué)背景

美國哲學(xué)家塞爾（John. Searle）指出：“在認(rèn)知科學(xué)史中，計算機是關(guān)鍵所在[1]”。數(shù)字計算機的出現(xiàn)是認(rèn)知科學(xué)的物理前提條件，其中的符號信息處理是關(guān)鍵的技術(shù)能力。在真正的計算機出現(xiàn)之前，圖靈（Turing）用創(chuàng)造性的設(shè)想就已經(jīng)解釋清楚即將誕生的計算機工作的基本機制，計算機不僅僅是數(shù)字計算，圖靈賦予計算機信息處理的深刻內(nèi)涵。

圖靈的機制是一種偉大的科學(xué)假設(shè)，計算機的工作是操作一張無限長的帶有“方格”紙張，連續(xù)移動臨近的“方格”，用符號代表心智活動，符號和符號組合的不同就是不同的心智狀態(tài)。由于圖靈機有限的、快速的符號操作能力，使這種計算技術(shù)局限于“全有”或“全無”的二元選擇。連續(xù)的方格紙張，在內(nèi)在規(guī)則的指揮、命令下實現(xiàn)了符號的識別、組合、分離等操作。內(nèi)在的規(guī)則、法則、命令是獨立于心智內(nèi)容范疇的，符號規(guī)則的運行只受內(nèi)在自身特點的影響。

1955 年，西蒙（Simon）提出了人工智能的概念。這個概念首先把計算機作為通用符號處理機，符號不僅僅是數(shù)字，符號能標(biāo)志所有信息。標(biāo)志符號的運行依靠指令集，指令集不是無目的的、先天賦予的，指令表達(dá)了人的意愿，指令集的規(guī)則是句法的指令集。人工智能的概念還揭示了人類思維和機器思維的共同機理是二元選擇、二進制編碼的方式。計算機通過電流的有無，物理通電、斷電的方式實現(xiàn)二進制選擇，人類認(rèn)知活動通過神經(jīng)末梢、神經(jīng)元的生理沖動的有無實現(xiàn)二進制選擇，計算機的二元制和人類大腦神經(jīng)天然的二元選擇就無縫隙地相互遷移和互置了，這種機制是人工智能的邏輯基礎(chǔ)。人工智能的真正野心是找到全能的信息處理規(guī)則，能共同運行在人類和機器上的非物理的東西，現(xiàn)在被稱為是軟件的東西。西蒙帶領(lǐng)的人工智能研究計劃超越了時代的發(fā)展，跨過了研究大腦的物理性的障礙，啟迪了隨后的認(rèn)知科學(xué)的哲學(xué)背景。

3 “功能主義”的心智科學(xué)是哲學(xué)背景

“功能主義”的開拓者還是圖靈的“圖靈測驗”。圖靈測驗用一個類似的“黑箱操作”，只看輸入和輸出結(jié)果，不關(guān)注、甚至于拋棄中間過程，用這樣的一個實驗證明了同樣的工作、功能可以在不同的物理條件下來完成，只要能完成同樣的工作就視為具有同樣的心理狀態(tài)和功能狀態(tài)。人工智能檢測標(biāo)準(zhǔn)的圖靈試驗實際上為認(rèn)知科學(xué)開辟了一條能繼續(xù)前行的道路，心理狀態(tài)可以在人腦和非人腦的物理要素上都能實現(xiàn)，所以通過研究具有智能功能的其他物理要素也能解開人腦的工作機制，離開大腦神經(jīng)組織這條路是圖靈人工智能的真正的認(rèn)知哲學(xué)貢獻。

功能主義的另一個代表性的人物是美國哲學(xué)家普特南（Putnam）?！靶睦頎顟B(tài)就像是軟件”[2]是用計算機科學(xué)術(shù)語來描述心智哲學(xué)的最恰當(dāng)?shù)姆椒ǎ浖谴竽X神經(jīng)后面最抽象的東西。同樣的計算可以在人腦、計算機、計算器中完成，心理狀態(tài)在不同的物理狀態(tài)下都能完成，所以，心理狀態(tài)不是物理狀態(tài)決定的，應(yīng)當(dāng)把注意力集中于物理狀態(tài)背后抽象的東西，用程序、軟件反對傳統(tǒng)心智哲學(xué)的大腦狀態(tài)理論，反對大腦心智功能是腦神經(jīng)的生理化學(xué)變化。心智是軟件活動、不是物理硬件的觀點把心智哲學(xué)引向了抽象化的道路，從而離開了“形而下學(xué)”的研究，在心智研究領(lǐng)域真正步入了哲學(xué)范疇。

福多（Fodor）是功能主義和認(rèn)知心理學(xué)的奠基人，福多的符號操作論，同時是功能主義哲學(xué)和認(rèn)知心理學(xué)的通用核心理論。福多認(rèn)為符號只是事物表征的一種標(biāo)記、標(biāo)簽、表征和事物沒有意義上的聯(lián)系。符號的操作遵循一種內(nèi)在的規(guī)則，這種規(guī)則是句法關(guān)系而不具有語義特征，福多認(rèn)為用符號的句法關(guān)系模擬意義關(guān)系是圖靈測試想要表達(dá)的最真實的意圖。認(rèn)知心理革命之前，主流的心理理論是行為主義，是刺激與反應(yīng)活動，行為主義否認(rèn)刺激與反應(yīng)中間的任何媒介。這種行為刺激反應(yīng)通過長期的鍛煉能夠得到強化和鞏固，其中最著名的便是巴浦洛夫的條件反射論。巴浦洛夫的條件反射論夸大化應(yīng)用于一切心理活動、認(rèn)知活動，便產(chǎn)生了時代的行為理論悲劇，尤其是把這種理論實踐性地用于兒童的成長過程中。福多的心理學(xué)思想肯定了心理過程是符號計算的信息處理過程，認(rèn)為決定刺激反應(yīng)行為的關(guān)鍵因素是表征符號的句法關(guān)系，心理活動就是信息處理過程。

功能主義把心智活動與大腦的關(guān)系描述為軟件和硬件的關(guān)系，軟硬件的分離為心智哲學(xué)開辟了“形而上學(xué)”的正確道路，也為人類思維和機器思維的內(nèi)在遷移性和互換性埋下了合理的邏輯基礎(chǔ)。

4 認(rèn)知主義是心理學(xué)背景

20 世紀(jì)50 年代以后，華生行為主義的范式受到了越來越多的挑戰(zhàn)，刺激反應(yīng)的無意識的行為理論經(jīng)不起常識和科學(xué)的檢驗，行為主義范式的問題日益明顯起來。以巴浦洛夫為代表的行為條件反射論把行為主義推上了頂峰，同時也把行為主義的問題充分暴露出來。

皮亞杰（Jean Piaget）提出的兒童認(rèn)識論重新肯定了人類的認(rèn)知、內(nèi)在的表征對于人類心理活動的決定作用。在認(rèn)知科學(xué)研究中皮亞杰被認(rèn)為是“認(rèn)知科學(xué)的先驅(qū)”[3]。皮亞杰認(rèn)識發(fā)生論認(rèn)為外在的事物被有機體表征為符號，符號有兩種類型，第一種類型的符號和外在的事物有某種聯(lián)系，但這種聯(lián)系不是意義上的關(guān)系，而僅僅是一種標(biāo)記、一種標(biāo)簽而已。第二種類型的符號和外在的事物沒有聯(lián)系，它的形成是依靠內(nèi)在的規(guī)則形成的，這種形成機制是語法性質(zhì)的、不是語義的。皮亞杰的觀點孕育著功能主義的特征，從認(rèn)知發(fā)生論的角度充分展示了符號操作的機制。皮亞杰的認(rèn)知論是從反行為主義的背景立場延續(xù)來的，但是與功能主義走上殊途同歸的道路。

喬姆斯基（Chomsky）是從語言學(xué)的角度實現(xiàn)反行為主義的，他認(rèn)為華生的行為理論不能解釋“語言行為”[4]，心理活動是建立在語言規(guī)則的基礎(chǔ)之上的，語言是對外部表征的反映，語言是不斷發(fā)展的，而語言規(guī)則是天賦的、不是語義關(guān)系的。以至于喬姆斯基把心理活動解釋為語法規(guī)則，他對語言心理學(xué)的貢獻是指出并強化了心理活動的句法特征，這一思想與符號范式具有了相同的性質(zhì)。

總之，從上面的分析可以清晰地看到認(rèn)知科學(xué)的三個主要的知識背景：信息處理的科學(xué)事實、心智哲學(xué)符號的語法關(guān)系、認(rèn)知心理學(xué)表征的句法性質(zhì)，這些因素共同促成了認(rèn)知科學(xué)的發(fā)展。從中我們應(yīng)當(dāng)能看到符號化的操作運算、功能模擬、句法形式是當(dāng)下認(rèn)知科學(xué)的靈魂所在。