知覺的認(rèn)知滲透性的兩個(gè)關(guān)鍵辯護(hù)

楊述超

(重慶工商大學(xué) 馬克思主義學(xué)院，重慶 400067)

杰瑞·艾倫·福多(Jerry Alan Fodor)反對上述看法，“即使有一些知覺機(jī)制的操作完全受制于反饋，也會(huì)有其他的知覺機(jī)制，它們對知覺結(jié)構(gòu)的計(jì)算很大程度地、可能完全地獨(dú)立于背景信息?！盵2]63經(jīng)驗(yàn)至少在某種程度(知覺)上獨(dú)立于理論，庫恩等人的觀點(diǎn)夸大了理論對經(jīng)驗(yàn)的影響。福多進(jìn)一步提出，知覺的認(rèn)知滲透性會(huì)導(dǎo)致經(jīng)驗(yàn)的理論負(fù)載性，這會(huì)嚴(yán)重威脅科學(xué)的基礎(chǔ)，如果經(jīng)驗(yàn)不是理論中立的，那么科學(xué)共識(shí)就只能依賴于一致性，但這很難被看成是理性的信念。[3]41-43福多批評(píng)道：“我認(rèn)為似乎表明輸入系統(tǒng)是認(rèn)知滲透性的——即它們受到被試的背景信念或背景信息以及個(gè)人利益等很大影響——那些想法很多事實(shí)上是令人質(zhì)疑的或完全錯(cuò)誤的?！盵2]70近年來，在認(rèn)知哲學(xué)和心理哲學(xué)的討論中，知覺過程是否存在認(rèn)知滲透性成為了爭論的焦點(diǎn)之一。所謂知覺的認(rèn)知滲透性(Cognitive Penetrability of Perception)，即，知覺系統(tǒng)的計(jì)算過程對認(rèn)知者的目標(biāo)和信念是敏感的，能夠根據(jù)認(rèn)知者所知道的內(nèi)容發(fā)生改變。[4]343知覺的認(rèn)知滲透性問題并不僅僅具有理論意義，還具有重要的實(shí)踐意義，福多通過反駁知覺的認(rèn)知滲透性來消解經(jīng)驗(yàn)的理論負(fù)載性問題，進(jìn)而解決不可通約性問題。福多似乎通過保證一些不同意識(shí)形態(tài)和理論框架下的經(jīng)驗(yàn)層次的有效交流，至少能夠解決不可通約性問題。[5]170近年來，圍繞知覺的認(rèn)知滲透性，經(jīng)驗(yàn)的理論負(fù)載性這個(gè)經(jīng)典的科學(xué)哲學(xué)問題又引起了研究者的廣泛注意。(1)在傳統(tǒng)的討論中，知覺的認(rèn)知滲透性又可以分為“早期知覺的認(rèn)知滲透”“知覺經(jīng)驗(yàn)的認(rèn)知滲透”兩種現(xiàn)象，前者主要涉及早期知覺系統(tǒng)的信息加工過程是否受到認(rèn)知狀態(tài)的影響，后者主要涉及知覺經(jīng)驗(yàn)是否受到認(rèn)知狀態(tài)的影響。然而，根據(jù)預(yù)測編碼理論，人腦具有層級(jí)化的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，信息加工過程是連續(xù)的，上述區(qū)分是不必要的。若無特殊說明，本文不對這兩種現(xiàn)象作詳細(xì)區(qū)分。

一、傳統(tǒng)認(rèn)知科學(xué)對知覺的認(rèn)知滲透性的反駁

福多認(rèn)為，人的認(rèn)知機(jī)制依賴于許多具有專門語言和知覺處理能力的輸入模塊和一個(gè)中央系統(tǒng)。(2)丹·施佩貝爾(Dan Sperber)和彼得·卡拉瑟斯(Peter Carruthers)等“后福多主義者”認(rèn)為，心理是徹底模塊化的，包括像推理、計(jì)劃、決策這樣的高階能力也有對應(yīng)的模塊。限于篇幅，本文只討論知覺的模塊化問題，不討論中央系統(tǒng)的架構(gòu)和功能。福多并沒有在《心理模塊性》中給出模塊的定義，但模塊的含義是明確的，即具有獨(dú)立功能的心理機(jī)制，其中，知覺模塊是最典型的心理模塊。福多認(rèn)為，心理模塊需要具有信息封裝性、領(lǐng)域特殊性、強(qiáng)制性、通達(dá)性、快速性等特征。[2]45-97信息封裝性是心理模塊最重要的特征，甚至被認(rèn)為是輸入系統(tǒng)的本質(zhì)特征。[6]71福多認(rèn)為，每個(gè)心理模塊都有自己的專有數(shù)據(jù)庫，信息封裝性是說，這個(gè)知覺模塊或計(jì)算系統(tǒng)在進(jìn)行計(jì)算的時(shí)候僅僅依賴于其輸入的信息和其自身的專有數(shù)據(jù)庫。信息封裝性既體現(xiàn)在模塊之間的信息不能相互交流，也體現(xiàn)在高階的認(rèn)知狀態(tài)不能干預(yù)知覺模塊的信息加工過程。[7]中央系統(tǒng)不是具有信息封裝性的心理模塊，會(huì)受認(rèn)知狀態(tài)的影響，但是，即便中央系統(tǒng)的信息加工過程會(huì)受到認(rèn)知狀態(tài)(信念、欲望、意圖等)的影響，知覺模塊的信息加工過程也不受認(rèn)知狀態(tài)的影響。只存在從外界刺激到知覺再到高階認(rèn)知處理系統(tǒng)的上行信息流，并不存在高階認(rèn)知系統(tǒng)向低階知覺模塊的下行信息流和知覺模塊之間的平行信息流。

知覺模塊是專門處理感覺輸入信號(hào)的心理模塊，如果知覺模塊具有信息封裝性，其內(nèi)部處理過程是獨(dú)立的。模塊一旦從傳感器中提取特定信息并啟動(dòng)信息加工過程，模塊內(nèi)部的信息加工就不再需要調(diào)用模塊之外的信息。知覺模塊之外的心理系統(tǒng)沒有通達(dá)模塊內(nèi)部處理過程的途徑，信息封裝性保證了知覺模塊的內(nèi)部信息加工過程是獨(dú)立于認(rèn)知狀態(tài)的。正如亞大納西·拉夫特普洛斯(Athanassios Raftopoulos)指出的，知覺的認(rèn)知滲透性也意味著知覺內(nèi)容存在理論負(fù)載。[8]如果知覺模塊具有信息封裝性，那么，知覺過程不存在認(rèn)知滲透性。知覺信息加工過程獨(dú)立于背景信息，為最終產(chǎn)生客觀中立的經(jīng)驗(yàn)判斷提供了可能，具有不同理論背景的觀察者可能在經(jīng)驗(yàn)上達(dá)成某種程度上的共識(shí)。福多認(rèn)為：“人們只要擁有相同感知心理構(gòu)成，不管人們的理論預(yù)設(shè)有多么不同，給定相同的刺激，他們都能夠觀察到相同的事物，并擁有相同的觀察信念。”[3]24-25“假如知覺是模塊化的，那么理論體就不能影響感知者看世界的方式，尤其是，那些在背景理論上有著深刻差異的感知者無論如何都會(huì)以相同的方式看世界?！盵3]38

根據(jù)福多的看法，知覺模塊的信息封裝性保證了經(jīng)驗(yàn)的理論中立性。只有當(dāng)知覺過程完成之后，與其他系統(tǒng)的信息整合才會(huì)發(fā)生，這就意味著知覺過程可以產(chǎn)生理論中立的知覺經(jīng)驗(yàn)。并且，雖然大部分的經(jīng)驗(yàn)判斷是經(jīng)由中央系統(tǒng)處理的結(jié)果，但也有研究表明，某些判斷的產(chǎn)生似乎可以不需要認(rèn)知系統(tǒng)的參與。[9]只要承認(rèn)了知覺模塊的信息封裝性，即使中央系統(tǒng)的大部分認(rèn)知活動(dòng)是受理論滲透的，即便存在理論和信念的迥異，知覺系統(tǒng)仍然能夠輸出客觀中立的知覺經(jīng)驗(yàn)，人們?nèi)匀豢赡茏罱K作出理論中性的觀察判斷?；谥X錯(cuò)覺和計(jì)算主義原則，福多反駁了知覺的認(rèn)知滲透性假設(shè)。

(一)基于知覺錯(cuò)覺的反駁

圖1 穆勒萊爾錯(cuò)覺圖

(二)基于心理計(jì)算主義的反駁

對知覺的認(rèn)知滲透性的另一個(gè)反駁來源于心理計(jì)算主義。計(jì)算主義是當(dāng)代認(rèn)知科學(xué)和心智哲學(xué)的一種主流研究范式，其基本思想是：心理狀態(tài)、心理活動(dòng)和心理過程是計(jì)算狀態(tài)、計(jì)算活動(dòng)、計(jì)算過程，換句話說，認(rèn)知就是計(jì)算。[10]對智能和認(rèn)知的最好解釋必須借助一種計(jì)算框架，任何一個(gè)智能的、認(rèn)知的或者有心理屬性的系統(tǒng)一定滿足某個(gè)計(jì)算描述。福多認(rèn)為：“使得心理是理性的，其條件是心理有對思想(thought)執(zhí)行運(yùn)算的能力，思想就如同句子一樣被假定擁有句法結(jié)構(gòu)，并且‘運(yùn)算’的意思是按照圖靈機(jī)的方式運(yùn)行?！盵11]只有當(dāng)知覺系統(tǒng)是信息封裝的，知覺系統(tǒng)的信息加工過程才是容易計(jì)算的。[6]128如果堅(jiān)持心理計(jì)算主義，那么模塊必然具有強(qiáng)制性、封裝性、特域性等特征，因?yàn)檫@些特征都能夠提高計(jì)算速度。福多舉例說，在人遇到危險(xiǎn)(比如豹子)的情況下，需要對豹子的知覺辨別非常迅速。大的記憶庫搜索起來很慢，我們就會(huì)不希望參與豹子辨別的輸入分析器與中樞存儲(chǔ)進(jìn)行信息交流。[2]67信息封裝的模塊具有專有數(shù)據(jù)庫，知覺模塊在處理輸入信息的過程中，只需要強(qiáng)制調(diào)用專有數(shù)據(jù)庫，輸入信息的處理過程就會(huì)非常快捷。這對生物的生存和演化十分有利。

相反，如果記憶、情感和期望等背景信息能夠影響知覺系統(tǒng)的工作，這將導(dǎo)致知覺系統(tǒng)的計(jì)算速度大大降低。澤農(nóng)·W.派利夏恩(Zenon W. Pylyshyn)指出，知覺系統(tǒng)是認(rèn)知滲透的，那么其內(nèi)部計(jì)算過程對于主體的目的和信念來說就是敏感的。[4]343如果知覺模塊不是信息封裝的而是認(rèn)知滲透的，那么，其信息處理就會(huì)調(diào)用到模塊外的資源，這會(huì)使得知覺過程的計(jì)算變得效率低下、耗費(fèi)更多資源并且容易出錯(cuò)。何睿和朱菁指出，從模塊論角度看，知覺模塊每次解決問題都要搜索全部知識(shí)，將大大延緩搜索速度，甚至使得整個(gè)系統(tǒng)癱瘓。[12]因此，即便有眾多案例支持知覺過程存在認(rèn)知滲透性，薩姆·克拉克(Sam Clarke)仍堅(jiān)持認(rèn)為，人類的認(rèn)知架構(gòu)是一個(gè)有層次的系統(tǒng)，高層級(jí)的中央系統(tǒng)可能是被滲透的，但低層級(jí)的知覺模塊是信息封裝的。[13]假如知覺是認(rèn)知滲透的，那么，知覺模塊的信息加工過程要存取存儲(chǔ)在心理中的所有信息，它們就不是易于處理的。從心理計(jì)算主義的角度出發(fā)，知覺模塊具有信息封裝性將使其擁有顯著的優(yōu)勢。知覺模塊的信息封裝性似乎成為了心理計(jì)算主義的必然要求，這對知覺的認(rèn)知滲透性理論構(gòu)成了另一個(gè)有力的反駁。如果無法回應(yīng)這個(gè)挑戰(zhàn)，知覺的認(rèn)知滲透性假設(shè)將面臨重大困難。

二、傳統(tǒng)認(rèn)知科學(xué)對知覺的認(rèn)知滲透性的辯護(hù)

此外，奧格爾維和卡拉瑟斯指出，即便是具有信息封裝性的心理模塊，其知覺過程也是需要調(diào)用儲(chǔ)存于模塊內(nèi)部的信息的。[16]724這些模塊內(nèi)部的信息來源是什么呢？進(jìn)化心理學(xué)普遍承認(rèn)模塊具有可塑性，環(huán)境信息能夠滲透模塊進(jìn)而塑造模塊。卡拉瑟斯提出，在發(fā)展過程中和對環(huán)境變化的回應(yīng)中，模塊展示了明顯的可塑性。進(jìn)一步說，模塊能夠通過廣泛而復(fù)雜的基因與環(huán)境相互作用而得到發(fā)展，許多來自于環(huán)境中的信息能夠被用來塑造這些心理系統(tǒng)。[19]心理學(xué)最新研究甚至表明，在傳統(tǒng)的知覺理解下，錯(cuò)覺現(xiàn)象被用來作為反對知覺的認(rèn)知滲透性的證據(jù)；而在預(yù)測編碼(predictive coding)(5)預(yù)測編碼本身最初是信號(hào)加工中的一種數(shù)據(jù)壓縮策略，廣泛使用于電信領(lǐng)域。在大多數(shù)圖像中，一個(gè)像素的值會(huì)預(yù)測其相鄰像素的值，并用差異標(biāo)記諸如物體邊界這樣的重要特征。因此，畫面豐富的變化圖像(比如電視畫面)可以通過只編碼意外變化(實(shí)際值與預(yù)測值的偏離情況)來壓縮，需要傳輸?shù)闹狄矁H是預(yù)測值與實(shí)際值之間的差值，這樣就大大提高了傳輸效率。1980年代，預(yù)測編碼開始被引入認(rèn)知科學(xué)的研究中。在當(dāng)代認(rèn)知科學(xué)和心智哲學(xué)中，預(yù)測編碼被運(yùn)用于解釋腦的心智架構(gòu)和信息加工機(jī)制，預(yù)測編碼與預(yù)測加工(predictive processing)有時(shí)被不嚴(yán)格地交換使用。理論的解釋下，錯(cuò)覺是已有經(jīng)驗(yàn)和預(yù)期造成的，即知覺錯(cuò)覺是認(rèn)知滲透的結(jié)果。[20]46-51人類學(xué)和心理學(xué)的證據(jù)說明，錯(cuò)覺現(xiàn)象本身就是認(rèn)知滲透的結(jié)果，福多基于知覺錯(cuò)覺對知覺的認(rèn)知滲透性的反駁是不成立的。

(二)對“基于心理計(jì)算主義的反駁”的再反駁

福多認(rèn)為，如果心理計(jì)算主義是成立的，那么人的知覺模塊必然是信息封裝的而不是認(rèn)知滲透的。然而，認(rèn)知科學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)等學(xué)科的發(fā)展表明，計(jì)算主義并不必然要求知覺系統(tǒng)是信息封裝的。吳韋恩(Wayne Wu)指出：“核心要點(diǎn)是，要反對封裝性，就要求提供一種機(jī)制，這種機(jī)制使得視覺計(jì)算能存取和利用意圖內(nèi)容作為一種信息資源。”[21]因此，需要建立一種解釋模型，解釋非模塊化的計(jì)算機(jī)制如何利用外部信息或數(shù)據(jù)庫作為資源來開展高效計(jì)算。

蒂莫西·富勒(Timothy J.Fuller)認(rèn)為，從機(jī)器學(xué)習(xí)的表現(xiàn)來看，非模塊化的認(rèn)知系統(tǒng)并不一定會(huì)表現(xiàn)計(jì)算上的劣勢，貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)處理能力也相當(dāng)出色，福多基于計(jì)算主義對知覺模塊的辯護(hù)是不成功的。[22]A.克拉克(A. Clark)認(rèn)為，計(jì)算主義并不必然能夠?yàn)橹X模塊的信息封裝性提供辯護(hù)。全局性的信息檢索和信念比對雖然是一項(xiàng)工作量巨大的工作，但知覺系統(tǒng)也能夠在短時(shí)間內(nèi)完成。類比于萬維網(wǎng)搜索引擎的工作方式，大范圍或全局性信息搜索和評(píng)價(jià)是能夠快速、高效運(yùn)行的。人的大腦能分別進(jìn)行信息檢索和評(píng)價(jià)，依賴于啟發(fā)式(heuristic)計(jì)算，生物大腦能夠最大化地利用其管理的大量信息數(shù)據(jù)。[23]所謂啟發(fā)式算法，就是指計(jì)算系統(tǒng)先根據(jù)相關(guān)的主題詞在數(shù)據(jù)庫中檢索信息，當(dāng)相關(guān)的信息被檢索出來后，計(jì)算系統(tǒng)才啟動(dòng)對這些信息的進(jìn)一步處理過程。這就避免了對數(shù)據(jù)庫的全面檢索，極大減小了計(jì)算系統(tǒng)的運(yùn)行負(fù)荷，從而保證計(jì)算系統(tǒng)能夠高效地處理大量數(shù)據(jù)。普林茨舉例說，谷歌搜索“heuristic”這個(gè)詞，它能夠在0.18秒的時(shí)間內(nèi)整理數(shù)以億計(jì)的網(wǎng)頁，并且把最有用的結(jié)果呈現(xiàn)在前端。假如我們的心理搜索過程也是如谷歌一樣運(yùn)行的，我們就能夠在相當(dāng)快的時(shí)間內(nèi)調(diào)取相關(guān)信息。[14]32

奧格爾維和卡拉瑟斯進(jìn)一步認(rèn)為，知覺過程的認(rèn)知滲透性并不會(huì)給信息的加工過程造成困難，相反，知覺的認(rèn)知滲透性有助于知覺過程的信息加工。輸入信號(hào)都是十分模糊的，高階的知識(shí)和期望能夠減少低階的知覺過程中的干擾信號(hào)，解決知覺過程中的模糊性，人們當(dāng)然應(yīng)該希望高階的信念和事先具備的概念知識(shí)能夠?qū)χX過程產(chǎn)生影響。神經(jīng)生理學(xué)的研究表明，認(rèn)知系統(tǒng)的預(yù)測編碼機(jī)制必然導(dǎo)致如下情況，當(dāng)輸入信號(hào)滿足觀察者的期望時(shí)，視覺皮層會(huì)產(chǎn)生信息丟失。[16]721-742知覺過程受到背景理論等因素影響，知覺經(jīng)驗(yàn)具有理論負(fù)載性不僅是可能的，而且是必要的。信息封裝性并不是易于計(jì)算的必要條件，心理計(jì)算主義的原則并不構(gòu)成對知覺的認(rèn)知滲透性的反駁。

福多對知覺模塊的信息封裝性的要求源自于認(rèn)知系統(tǒng)對處理速度的追求：“輸入系統(tǒng)信息封裝性的觀點(diǎn)并不是——或者不完全是——減少那些必須被搜索的與知覺相聯(lián)系的記憶空間。關(guān)鍵之處是要限制需要確認(rèn)的關(guān)系的數(shù)量以使知覺辨認(rèn)迅速。”[2]68如果非模塊化的計(jì)算機(jī)制能夠快速調(diào)用外部相關(guān)信息，甚至通過調(diào)用這些外部信息還更有利于更快速地加工信息，那么，心理計(jì)算主義并不反對知覺的信息加工過程調(diào)用外部信息。由此看來，心理計(jì)算主義并不構(gòu)成對知覺的認(rèn)知滲透性的反駁。

三、預(yù)測編碼理論是可行的解釋嗎？

對于知覺的認(rèn)知滲透性，傳統(tǒng)認(rèn)知科學(xué)主要從知覺錯(cuò)覺和計(jì)算速度兩條進(jìn)路進(jìn)行討論，現(xiàn)有證據(jù)為知覺的認(rèn)知滲透性提供了較為有利的辯護(hù)，但對知覺系統(tǒng)的內(nèi)部工作機(jī)制的闡釋并不清晰，限制了進(jìn)一步的討論。預(yù)測編碼理論為知覺系統(tǒng)的內(nèi)部工作機(jī)制提供了一種解釋。(6)心智的預(yù)測編碼模型一般被認(rèn)為是從聯(lián)結(jié)主義家族演化而來。聯(lián)結(jié)主義網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行信息的平行分布加工，由大量單元和決定單元之間聯(lián)結(jié)強(qiáng)度的權(quán)重組成，權(quán)重模仿的是神經(jīng)元之間的聯(lián)結(jié)強(qiáng)度，可以不斷被訓(xùn)練和強(qiáng)化。聯(lián)結(jié)主義網(wǎng)絡(luò)一般都有一個(gè)輸入層、一個(gè)或幾個(gè)與網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的內(nèi)部表征相應(yīng)的隱藏單元層和一個(gè)輸出層，各層之間存在大量聯(lián)結(jié)網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)斯坦福哲學(xué)百科“聯(lián)結(jié)主義”詞條的解釋，假設(shè)有一個(gè)具有輸入、隱藏和輸出級(jí)別的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，且該網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)針對一個(gè)任務(wù)(比如人臉識(shí)別)進(jìn)行了訓(xùn)練，隱藏單元的權(quán)重值中存儲(chǔ)了相關(guān)信息(比如人臉信息)，如果具有三個(gè)特征，該網(wǎng)絡(luò)就可以被歸為預(yù)測編碼模型。其一，具有來自于高層級(jí)網(wǎng)絡(luò)的下載聯(lián)結(jié)(download connections)，這個(gè)聯(lián)結(jié)能夠預(yù)測該任務(wù)的下一個(gè)輸入；其二，發(fā)送到高層級(jí)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)不是在輸入單元上所記錄到的所有值，而是預(yù)測值與實(shí)際值之間的差異；其三，該模型的訓(xùn)練方式是通過調(diào)整權(quán)重使輸入誤差實(shí)現(xiàn)最小化。邁克爾·斯普拉特林(Michael W. Spratling)認(rèn)為，預(yù)測編碼不僅能對知覺過程提供詳細(xì)解釋，也能為高級(jí)認(rèn)知能力提供解釋，該算法為腦的知覺和認(rèn)知功能的建模提供了一個(gè)統(tǒng)一框架。[24]近年來，認(rèn)知科學(xué)和心智哲學(xué)嘗試用預(yù)測編碼解釋知覺系統(tǒng)的信息加工機(jī)制，為知覺的認(rèn)知滲透性提供一種新的解釋框架。王孝清和王姝彥認(rèn)為，預(yù)測編碼理論作為一種新興的大腦工作原理，有助于知覺的認(rèn)知滲透性問題的解決。它可以為知覺的認(rèn)知滲透性提供一種新的理論預(yù)設(shè)，并為經(jīng)典的認(rèn)知滲透案例提供合理的解釋，且該理論本身還能確證認(rèn)知滲透性的存在。[20]46-51而A.克拉克指出，如果預(yù)測編碼的機(jī)制是正確的，知覺通過將輸入的感覺信號(hào)與預(yù)測進(jìn)行比較來解釋這些輸入信號(hào)，反映了知覺系統(tǒng)對世界及自身的相關(guān)不確定性的已有了解。因此，知覺至少在一種意義上是理論負(fù)載的：我們的知覺在很大程度上依賴于一組先驗(yàn)知識(shí)，它們是大腦用來預(yù)測當(dāng)前感覺信號(hào)的最佳嘗試。[25]187預(yù)測編碼在知覺、認(rèn)知和運(yùn)動(dòng)等方面都展現(xiàn)了很強(qiáng)的解釋力。

(一)預(yù)測編碼理論

與將人腦對世界的感知理解為一種被動(dòng)接收和加工信息的過程不同，預(yù)測編碼理論認(rèn)為，人腦對世界的感知是一個(gè)主動(dòng)的選擇性過程，人腦所有的神經(jīng)活動(dòng)都是圍繞著“預(yù)測誤差最小化”來進(jìn)行的。人腦具有層級(jí)化的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，較高層級(jí)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對較低層級(jí)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入信號(hào)進(jìn)行預(yù)測，較低層級(jí)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)將預(yù)測值與實(shí)際值的差值發(fā)送給較高層級(jí)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，使較高層級(jí)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步調(diào)整預(yù)測模型。A.克拉克認(rèn)為，人腦本質(zhì)上是預(yù)測機(jī)器，通過不斷嘗試將輸入的感覺信號(hào)與自上而下的期望或預(yù)測相比較來支持知覺和行動(dòng)。[25]181這是一個(gè)快速并且循環(huán)往復(fù)的過程，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)不斷對輸入信號(hào)進(jìn)行預(yù)測，也不斷根據(jù)誤差信號(hào)調(diào)整預(yù)測模型，最終實(shí)現(xiàn)預(yù)測誤差最小化。

根據(jù)預(yù)測編碼理論，人腦是層級(jí)化的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，不同層級(jí)的網(wǎng)絡(luò)攜帶有不同的“先驗(yàn)知識(shí)”，較高層級(jí)網(wǎng)絡(luò)能夠運(yùn)用這些“先驗(yàn)知識(shí)”對較低層級(jí)網(wǎng)絡(luò)的感知信息作出預(yù)測，而較低層級(jí)網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測結(jié)果又能改變較高層級(jí)網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測模型。貝葉斯定理對于理解人腦的這種信息加工機(jī)制十分關(guān)鍵。(7)貝葉斯定理是由英國數(shù)學(xué)家貝葉斯(Thomas Bayes)在1763年發(fā)表的論文《機(jī)遇學(xué)說中一個(gè)難題的解決》中提出的。雖然尼克·奧蘭迪(Nico Orlandi)認(rèn)為預(yù)測編碼與貝葉斯主義并不一定并存，但大部分支持預(yù)測編碼理論的研究者都認(rèn)為，預(yù)測編碼追求的是預(yù)測誤差最小化，而預(yù)測誤差的最小化是通過貝葉斯計(jì)算實(shí)現(xiàn)的。人腦在加工信息的時(shí)候是一個(gè)“貝葉斯的腦”，人腦執(zhí)行貝葉斯運(yùn)算是預(yù)測編碼理論的一個(gè)基本假定。A.克拉克認(rèn)為，預(yù)測編碼提供了關(guān)于神經(jīng)表征、神經(jīng)計(jì)算以及表征關(guān)系的一個(gè)獨(dú)特解釋，并提供了一種神經(jīng)學(xué)機(jī)制上可信的、計(jì)算上易于處理的解釋：大腦執(zhí)行某種形式的貝葉斯推斷。神經(jīng)表征以概率生成模型的形式對概率密度分布進(jìn)行編碼，推理過程遵守貝葉斯定理，即對先驗(yàn)預(yù)期與新的感覺證據(jù)進(jìn)行權(quán)衡。[25]187-188

貝葉斯公式的常見形式如下：

其中，P(HE)表示根據(jù)證據(jù)E，一個(gè)預(yù)測H所具有的概率；P(EH)表示假設(shè)預(yù)測H正確時(shí)，賦予證據(jù)E的概率；P(H)表示缺乏有關(guān)證據(jù)E時(shí)，賦予預(yù)測H的先驗(yàn)概率；P(E)表示證據(jù)E的無條件概率。該公式說明，如何根據(jù)特定證據(jù)E來改變一個(gè)預(yù)測的先驗(yàn)概率P(H)，從而獲得經(jīng)過修正的后驗(yàn)概率P(HE)。在決策理論中，貝葉斯定理能夠解決不確定情況下決策者如何選擇才能得到最優(yōu)結(jié)果。[26]因此，考慮到人自身感覺信號(hào)和運(yùn)動(dòng)信號(hào)的不確定性，人腦需要根據(jù)語境線索調(diào)整不同線索的相對權(quán)重，人類在感知和行動(dòng)上都是理性的貝葉斯主義者。[25]189克里斯·弗里斯(Chris Frith)認(rèn)為，P(HE)和P(EH)使人們有了作出預(yù)測、觀察預(yù)測誤差和調(diào)整預(yù)測的手段。P(EH)告訴我們，給定關(guān)于這個(gè)世界的信念H，(8)貝葉斯主義認(rèn)為，信念的本質(zhì)是概率分布函數(shù)。人們期望得到什么樣的證據(jù)E。P(HE)則告訴我們，如果給定新證據(jù)E，人們需要改變多少信念H。當(dāng)實(shí)際值與預(yù)測值發(fā)生誤差，人腦就能利用這些誤差來更新對世界的信念，并產(chǎn)生出一個(gè)更好的信念。人腦會(huì)不斷重復(fù)這個(gè)過程，每循環(huán)一次預(yù)測，誤差就變小一次，直至預(yù)測誤差變得足夠小。而這一切發(fā)生得如此之快，以至于人根本意識(shí)不到這個(gè)復(fù)雜過程。[27]122-123人腦作為一臺(tái)“貝葉斯預(yù)測機(jī)”，具有關(guān)于世界規(guī)律的概率分布的預(yù)測模型，從而能夠成功應(yīng)對外界環(huán)境不斷涌入的各種信息。人們可能會(huì)懷疑自己的腦在認(rèn)知過程中進(jìn)行貝葉斯計(jì)算的能力，因?yàn)榻^大多數(shù)人可能根本不知道什么是貝葉斯定理。但正如王球所說，盡管多數(shù)人并不擅長作貝葉斯推理，但這并不妨礙大腦可以無意識(shí)地以近似貝葉斯的方式作預(yù)測加工。正如螞蟻不懂高斯分布和帕累托分布，卻不妨礙蟻群根據(jù)信息素來選擇最佳行軍路線。[28]18

其實(shí)，早在一百多年前，赫爾曼·馮·亥姆霍茲(Hermann von Helmholtz)就發(fā)現(xiàn)了支持預(yù)測編碼理論的強(qiáng)有力證據(jù)。如果用手撥弄眼球使眼球運(yùn)動(dòng)，外部世界好像看起來從一邊跳躍到另一邊，但以正常方式轉(zhuǎn)動(dòng)眼球看外部世界，卻沒有這種變化。根據(jù)亥姆霍茲的解釋，在正常轉(zhuǎn)動(dòng)眼球的情況下，腦先將有關(guān)眼球移動(dòng)的信號(hào)發(fā)送到引起眼球運(yùn)動(dòng)的肌肉上，這些信號(hào)能用來準(zhǔn)確預(yù)測眼球移動(dòng)時(shí)視覺將發(fā)生的變化，所以腦在眼球移動(dòng)前已經(jīng)有了詳細(xì)報(bào)告。(9)腦之所以不能準(zhǔn)確預(yù)測用手指撥弄眼球時(shí)發(fā)生的事情，弗里斯認(rèn)為原因有兩點(diǎn)。第一，人腦幾乎沒有過這樣的動(dòng)作體驗(yàn)，因而沒有機(jī)會(huì)學(xué)習(xí)如何預(yù)測；第二，每次用手指撥弄眼球時(shí)，手指所放的位置略有不同，預(yù)測永遠(yuǎn)不可能是完全相同的。參見C.弗里斯：《心智的構(gòu)建:腦如何創(chuàng)造我們的精神世界》，華東師范大學(xué)出版社,2011年，第103頁。盡管亥姆霍茲的解釋在今天的神經(jīng)科學(xué)家看來并不完美，然而大體上沒有其他假說能夠?qū)嵸|(zhì)性地挫敗它。[28]17在生活中，還可以找到諸多類似的例證。比如撓癢，別人觸碰我們的身體，感受會(huì)很強(qiáng)烈，但自己觸碰卻沒什么感覺，這是腦在自己觸碰身體之時(shí)對身體感受器所得到的信號(hào)進(jìn)行了抑制。近年來，認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)為預(yù)測編碼理論提供了新證據(jù)。細(xì)谷俊彥(Toshihiko Hosoya)等人將蠑螈和兔子放入不同的環(huán)境中并記錄其視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞的反應(yīng)，在幾秒鐘的時(shí)間內(nèi)，為了跟上環(huán)境變化所導(dǎo)致的圖像信息的變化，約50%的神經(jīng)節(jié)細(xì)胞改變了其行為。視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞對原始的圖像輸入信息進(jìn)行了動(dòng)態(tài)的預(yù)測性的重新編碼，從視覺流中去除那些可預(yù)測因而不那么有信息價(jià)值的信號(hào)。[31]

與被動(dòng)的“表征-計(jì)算模型”的傳統(tǒng)心智模型相比，預(yù)測編碼模型將人腦的工作模式轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)的、預(yù)測優(yōu)先的“貝葉斯推理”。A.克拉克認(rèn)為，預(yù)測編碼模型有望將認(rèn)知、感知、行動(dòng)和注意力集中在一個(gè)共同框架內(nèi)，這一框架表明，由分層生成模型產(chǎn)生的概率密度分布是人們表征世界的基本手段，而預(yù)測誤差最小化是學(xué)習(xí)、行動(dòng)選擇、識(shí)別和推斷背后的驅(qū)動(dòng)力。[25]190-191雖然丹尼爾·威廉姆斯(Daniel Williams)對預(yù)測編碼的心智架構(gòu)的普遍性及表征能力提出了質(zhì)疑，但作為一種信息加工機(jī)制，威廉姆斯仍然認(rèn)為預(yù)測編碼是富有吸引力的。[32]預(yù)測編碼理論有望超越計(jì)算主義、聯(lián)結(jié)主義和具身認(rèn)知等傳統(tǒng)范式，成為認(rèn)知科學(xué)和心智哲學(xué)研究的新進(jìn)路。

(二)對知覺的認(rèn)知滲透性辯護(hù)的新解釋

根據(jù)預(yù)測編碼理論，人腦是一個(gè)概率預(yù)測機(jī)器或假設(shè)檢驗(yàn)機(jī)器，知覺是一個(gè)主動(dòng)的、選擇性的過程，旨在追求預(yù)測誤差最小化。王孝清和王姝彥用預(yù)測編碼理論對知覺過程作了詳細(xì)分析：在知覺加工的高級(jí)水平的預(yù)測模型上所產(chǎn)生的預(yù)測信息通過反饋連接被反饋到較低的階段，并影響這些較低水平的加工。在此水平上，將預(yù)測信息與傳入的感官信息進(jìn)行比較，并將兩者之間的不一致作為預(yù)測誤差信號(hào)，進(jìn)一步將誤差信號(hào)向前傳遞到更高水平的加工，以糾正和調(diào)整預(yù)測模型。如此循環(huán)數(shù)次，計(jì)算出一個(gè)更好的預(yù)測模型，并再次向下反饋到感官輸入層，直到獲得一個(gè)最小的預(yù)測誤差。[20]47這種信息加工機(jī)制可以為知覺錯(cuò)覺和心理計(jì)算主義提供一種新解釋，為知覺的認(rèn)知滲透性提供更有力的辯護(hù)。

預(yù)測編碼能降低整個(gè)認(rèn)知系統(tǒng)的工作負(fù)荷，提高認(rèn)知系統(tǒng)的計(jì)算效率，而不會(huì)像批評(píng)者所認(rèn)為的那樣，耗盡所有計(jì)算資源而走向崩潰。知覺整合了自上而下和自下而上的信號(hào)，知覺的預(yù)測編碼解釋強(qiáng)調(diào)了信念、想象力和知覺之間的緊密聯(lián)系，實(shí)際上，內(nèi)在規(guī)定知覺是認(rèn)知滲透的。運(yùn)用較高層級(jí)網(wǎng)絡(luò)的期望或預(yù)測十分重要，感知系統(tǒng)所采樣的信息伴隨著噪聲和不確定性，預(yù)測編碼的抑制機(jī)制能通過減少神經(jīng)元的反應(yīng)范圍來消除預(yù)期內(nèi)的冗余信息，專注于那些有價(jià)值的變化信息。弗里斯指出，人腦能預(yù)測無關(guān)緊要的感覺變化并抑制相應(yīng)的反應(yīng)，從而集中所有注意力關(guān)注外在世界正在發(fā)生的事情。[27]103人腦必須不斷整合來自不同感官的證據(jù)，只要不干預(yù)，人腦就像一個(gè)理想的貝葉斯觀察者一樣工作：忽視無關(guān)緊要的證據(jù)，強(qiáng)調(diào)有力的證據(jù)。[27]123知覺系統(tǒng)不能像一個(gè)愚笨的秘書一樣，將其所能搜集到的所有信息一股腦兒地?cái)[在老板的桌上，而是需要對信息進(jìn)行整理并將最具有價(jià)值的信號(hào)傳遞給認(rèn)知系統(tǒng)。預(yù)測使知覺抑制了背景噪聲和符合預(yù)期的信息，使認(rèn)知系統(tǒng)能專注于處理有價(jià)值的變化信息，降低認(rèn)知系統(tǒng)的運(yùn)載負(fù)荷，提高認(rèn)知系統(tǒng)的處理效率。同時(shí)，不同層級(jí)網(wǎng)絡(luò)間傳輸數(shù)據(jù)量的減少能提高信息傳輸效率，有助于提高認(rèn)知系統(tǒng)的反應(yīng)速度。蓋瑞·盧普言(Gary Lupyan)指出，由于知覺的輸入信息都是模糊的，知覺系統(tǒng)需要依賴先前累積的知識(shí)，使信息對指導(dǎo)行動(dòng)是有益的，期望、知識(shí)和任務(wù)要求均能在多個(gè)層面塑造知覺。在一個(gè)不斷變化但可預(yù)測的世界中，可滲透的知覺系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)其引導(dǎo)行為的功能方面是更好的、更聰明的。[29]比如，當(dāng)人們在一片灌木叢邊散步，人腦建構(gòu)了關(guān)于灌木叢的預(yù)測模型。假如灌木叢中隱藏著一只豹子，人腦便會(huì)發(fā)現(xiàn)這個(gè)預(yù)期外的視覺變化信息，忽視那些預(yù)期內(nèi)的視覺信息，能更快速地處理關(guān)鍵信息并及時(shí)作出反應(yīng)。

(三)預(yù)測編碼理論不是先驗(yàn)唯心主義的復(fù)興

人的“貝葉斯腦”在加工信息前，已經(jīng)有一些“先驗(yàn)知識(shí)”，它們構(gòu)成了感知世界的前提。一些神經(jīng)科學(xué)家和哲學(xué)家由此認(rèn)為，預(yù)測編碼理論支持了一種激進(jìn)的神經(jīng)表征主義：有意識(shí)體驗(yàn)的內(nèi)容都是由腦生成的模擬，知識(shí)關(guān)涉的不是獨(dú)立于心智的實(shí)在，而是人腦中表征的那種實(shí)在，走向了康德的先驗(yàn)唯心主義。弗里斯宣稱：“我們真正感知到的是我們腦中的世界模型，它們并不是世界本身，但這些模型與世界本身一樣好，感知就是與現(xiàn)實(shí)相符的幻覺?！盵27]130然而，正如丹·扎哈維(Dan Zahavi)所批評(píng)的，激進(jìn)的預(yù)測編碼機(jī)制一旦踏上表征主義之旅，就很難維持外部世界的存在了。[30]153那么，先驗(yàn)唯心主義是預(yù)測編碼理論的必然歸宿嗎？

尼克·奧蘭迪(Nico Orlandi)認(rèn)為，預(yù)測編碼的兩個(gè)要素容易使人聯(lián)想到康德的先驗(yàn)唯心主義。第一個(gè)是感知世界的驅(qū)動(dòng)力，根據(jù)預(yù)測編碼理論，期望驅(qū)動(dòng)著人們對世界的感知，這一立場隱約讓人想起康德的格言：沒有概念的直覺是盲目的。另一個(gè)涉及知覺推理，根據(jù)貝葉斯定理，知覺推理是一個(gè)假設(shè)檢驗(yàn)的過程，知覺對象不過是先驗(yàn)知識(shí)(假設(shè))和當(dāng)前證據(jù)綜合推理的結(jié)果。[33]2378-2379

對于第一點(diǎn)，奧蘭迪認(rèn)為，自下而上的影響不僅僅限于對預(yù)測的糾正，它們在許多時(shí)候驅(qū)動(dòng)了感知。期望或預(yù)測并不是憑空產(chǎn)生的，預(yù)測編碼以對自然場景的概率統(tǒng)計(jì)為基礎(chǔ)，特定的輸入刺激(訓(xùn)練數(shù)據(jù)集)訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)使其具有期望和預(yù)測模型，才能使神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)感知。[33]2379-2381繆小春指出，先天素質(zhì)只是一種傾向和概略，而不是像先天論者所認(rèn)為的那樣，是詳細(xì)的規(guī)定和預(yù)成的知識(shí)。不論先天成分是什么，只有通過環(huán)境的推動(dòng)，才能成為能力的一部分。[34]“譯者序”7外部世界和環(huán)境的刺激驅(qū)動(dòng)著預(yù)測模型的建構(gòu)，而非先天知識(shí)和概念驅(qū)動(dòng)著人們對世界的認(rèn)識(shí)。對于第二點(diǎn)，奧蘭迪認(rèn)為，預(yù)測、期望和誤差都不是表征元素，知覺是通達(dá)世界的直接途徑，知覺并不涉及表征和推理，而是與世界的簡單協(xié)調(diào)。[33]2382-2383預(yù)測編碼并不必假定知覺涉及心理的表征狀態(tài)和推理，知覺只是一個(gè)信息加工過程。王球認(rèn)為，在預(yù)測心智那里，先天知識(shí)并非康德意義上的時(shí)空直觀或知性范疇，而是關(guān)于外部事物的概率密度分布，預(yù)測編碼理論的“先驗(yàn)”與康德哲學(xué)沒有什么關(guān)聯(lián)。[28]19-21預(yù)測或期望反映的不過是外部世界的概率分布，知覺對象并非主觀建構(gòu)的產(chǎn)物或最佳解釋推理的結(jié)果。

此外，激進(jìn)的神經(jīng)表征主義還面臨著其他批評(píng)。比如，從演化的角度，人們必須有能力獲得關(guān)于實(shí)在世界的真實(shí)知識(shí)，才能采取有利于生存的行動(dòng)，激進(jìn)的神經(jīng)表征主義難以滿足演化的需求。而正如扎哈維所批評(píng)的，激進(jìn)的神經(jīng)表征主義存在內(nèi)在邏輯矛盾。激進(jìn)的神經(jīng)表征主義要求我們放棄樸素的實(shí)在論，放棄對日常體驗(yàn)對象的客觀存在的信念，但卻又敷衍了事地假定了腦的客觀存在。[30]154人們可以承認(rèn)，嬰兒不是空著腦袋來到這個(gè)世界上的，學(xué)生也不是空著腦袋走進(jìn)教室的，漫長的演化歷程使人腦擁有了一些先天傾向。但就如安妮特·卡米洛夫-史密斯(Annette Karmiloff-Smith)所認(rèn)為的，認(rèn)知科學(xué)需要超越充斥于許多領(lǐng)域的傳統(tǒng)的先天論和經(jīng)驗(yàn)論的兩分法，贊同既包含先天素質(zhì)又包含建構(gòu)論的認(rèn)識(shí)論。[34]176人腦不是一塊白板，也并非生來就具有先驗(yàn)知識(shí)，或許它們就是有花紋的大理石，但心智能力的塑造離不開經(jīng)驗(yàn)世界的雕琢。預(yù)測編碼提供了關(guān)于心智架構(gòu)和信息加工的富有啟發(fā)性的解釋，在認(rèn)知科學(xué)和心智哲學(xué)中的發(fā)展前景是值得期待的，但激進(jìn)的神經(jīng)表征主義是不必要的。

四、結(jié)語

近年來，預(yù)測編碼為知覺的認(rèn)知滲透性提供了一種新的解釋框架，為各種知覺錯(cuò)覺現(xiàn)象提供了一個(gè)更全面、更深層次的統(tǒng)一機(jī)制說明，也滿足了心理計(jì)算主義對計(jì)算效率的要求，能為知覺的認(rèn)知滲透性提供更有力的辯護(hù)。預(yù)測編碼作為一種有望超越計(jì)算主義、聯(lián)結(jié)主義和具身認(rèn)知等傳統(tǒng)心智研究的新進(jìn)路，受到了認(rèn)知科學(xué)和心智哲學(xué)的廣泛關(guān)注，也引發(fā)了討論：預(yù)測編碼理論是否復(fù)興了康德的先驗(yàn)唯心主義？激進(jìn)的神經(jīng)表征主義給出了肯定回答，導(dǎo)致了意識(shí)建構(gòu)主義的認(rèn)識(shí)論立場，但這種激進(jìn)立場是不必要的。