认知科学的知识背景

李 康

（长治职业技术学院 山西 长治 046000）

1 引言

认知科学研究的不是物理性质层面的自然科学，不是从脑神经的解剖结构或者神经生理化学的角度来研究，而是从抽象的、人类与机器功能模拟的机制，从计算机隐喻人类大脑的角度来研究，简单地说就是认知的哲学思考。认知科学的研究出发点是认清人的大脑工作机理，将来能够实现真正的机器思维。但是，由于目前脑神经科学发展的滞后性和局限性，想通过研究大脑神经解剖结构、生理化学反应的道路近期是根本走不通的。用目前最先进的技术、最前瞻性的眼光来眺望脑神经科学的发展，就会发现脑神经知识的匮乏至少是近几十年无法克服的障碍。“希望之石”的道路是认知革命的道路、功能模拟的道路、计算机软件的道路，但是，功能模拟、符号运算受到了很大的挑战，没有理解、意识要素的功能模拟受到了质疑，没有理解、意识的人工智能还是不是人类认知研究的目的。就算符号模拟范式已经暴露出了许多问题，到目前为止，它还是唯一占据着认知科学高地的中心理论，理解的问题、意识的弊端、缺乏相互联系作用的漏洞都只是对符号模拟范式统治地位的发难而已，都不能代替符号的作用。所以，符号功能模拟人类大脑机制是目前唯一能走通的道路。明眼人都会看出，随着认知科学的不断发展，符号模拟的道路绕远了，绕远的路也必须接着走，因为没有第二条更好的路。认知科学的知识背景是多元性的，是多学科内涵综合发展的结果。

2 计算机和信息处理技术是自然科学背景

美国哲学家塞尔（John. Searle）指出：“在认知科学史中，计算机是关键所在[1]”。数字计算机的出现是认知科学的物理前提条件，其中的符号信息处理是关键的技术能力。在真正的计算机出现之前，图灵（Turing）用创造性的设想就已经解释清楚即将诞生的计算机工作的基本机制，计算机不仅仅是数字计算，图灵赋予计算机信息处理的深刻内涵。

图灵的机制是一种伟大的科学假设，计算机的工作是操作一张无限长的带有“方格”纸张，连续移动临近的“方格”，用符号代表心智活动，符号和符号组合的不同就是不同的心智状态。由于图灵机有限的、快速的符号操作能力，使这种计算技术局限于“全有”或“全无”的二元选择。连续的方格纸张，在内在规则的指挥、命令下实现了符号的识别、组合、分离等操作。内在的规则、法则、命令是独立于心智内容范畴的，符号规则的运行只受内在自身特点的影响。

1955 年，西蒙（Simon）提出了人工智能的概念。这个概念首先把计算机作为通用符号处理机，符号不仅仅是数字，符号能标志所有信息。标志符号的运行依靠指令集，指令集不是无目的的、先天赋予的，指令表达了人的意愿，指令集的规则是句法的指令集。人工智能的概念还揭示了人类思维和机器思维的共同机理是二元选择、二进制编码的方式。计算机通过电流的有无，物理通电、断电的方式实现二进制选择，人类认知活动通过神经末梢、神经元的生理冲动的有无实现二进制选择，计算机的二元制和人类大脑神经天然的二元选择就无缝隙地相互迁移和互置了，这种机制是人工智能的逻辑基础。人工智能的真正野心是找到全能的信息处理规则，能共同运行在人类和机器上的非物理的东西，现在被称为是软件的东西。西蒙带领的人工智能研究计划超越了时代的发展，跨过了研究大脑的物理性的障碍，启迪了随后的认知科学的哲学背景。

3 “功能主义”的心智科学是哲学背景

“功能主义”的开拓者还是图灵的“图灵测验”。图灵测验用一个类似的“黑箱操作”，只看输入和输出结果，不关注、甚至于抛弃中间过程，用这样的一个实验证明了同样的工作、功能可以在不同的物理条件下来完成，只要能完成同样的工作就视为具有同样的心理状态和功能状态。人工智能检测标准的图灵试验实际上为认知科学开辟了一条能继续前行的道路，心理状态可以在人脑和非人脑的物理要素上都能实现，所以通过研究具有智能功能的其他物理要素也能解开人脑的工作机制，离开大脑神经组织这条路是图灵人工智能的真正的认知哲学贡献。

功能主义的另一个代表性的人物是美国哲学家普特南（Putnam）。“心理状态就像是软件”[2]是用计算机科学术语来描述心智哲学的最恰当的方法，软件是大脑神经后面最抽象的东西。同样的计算可以在人脑、计算机、计算器中完成，心理状态在不同的物理状态下都能完成，所以，心理状态不是物理状态决定的，应当把注意力集中于物理状态背后抽象的东西，用程序、软件反对传统心智哲学的大脑状态理论，反对大脑心智功能是脑神经的生理化学变化。心智是软件活动、不是物理硬件的观点把心智哲学引向了抽象化的道路，从而离开了“形而下学”的研究，在心智研究领域真正步入了哲学范畴。

福多（Fodor）是功能主义和认知心理学的奠基人，福多的符号操作论，同时是功能主义哲学和认知心理学的通用核心理论。福多认为符号只是事物表征的一种标记、标签、表征和事物没有意义上的联系。符号的操作遵循一种内在的规则，这种规则是句法关系而不具有语义特征，福多认为用符号的句法关系模拟意义关系是图灵测试想要表达的最真实的意图。认知心理革命之前，主流的心理理论是行为主义，是刺激与反应活动，行为主义否认刺激与反应中间的任何媒介。这种行为刺激反应通过长期的锻炼能够得到强化和巩固，其中最著名的便是巴浦洛夫的条件反射论。巴浦洛夫的条件反射论夸大化应用于一切心理活动、认知活动，便产生了时代的行为理论悲剧，尤其是把这种理论实践性地用于儿童的成长过程中。福多的心理学思想肯定了心理过程是符号计算的信息处理过程，认为决定刺激反应行为的关键因素是表征符号的句法关系，心理活动就是信息处理过程。

功能主义把心智活动与大脑的关系描述为软件和硬件的关系，软硬件的分离为心智哲学开辟了“形而上学”的正确道路，也为人类思维和机器思维的内在迁移性和互换性埋下了合理的逻辑基础。

4 认知主义是心理学背景

20 世纪50 年代以后，华生行为主义的范式受到了越来越多的挑战，刺激反应的无意识的行为理论经不起常识和科学的检验，行为主义范式的问题日益明显起来。以巴浦洛夫为代表的行为条件反射论把行为主义推上了顶峰，同时也把行为主义的问题充分暴露出来。

皮亚杰（Jean Piaget）提出的儿童认识论重新肯定了人类的认知、内在的表征对于人类心理活动的决定作用。在认知科学研究中皮亚杰被认为是“认知科学的先驱”[3]。皮亚杰认识发生论认为外在的事物被有机体表征为符号，符号有两种类型，第一种类型的符号和外在的事物有某种联系，但这种联系不是意义上的关系，而仅仅是一种标记、一种标签而已。第二种类型的符号和外在的事物没有联系，它的形成是依靠内在的规则形成的，这种形成机制是语法性质的、不是语义的。皮亚杰的观点孕育着功能主义的特征，从认知发生论的角度充分展示了符号操作的机制。皮亚杰的认知论是从反行为主义的背景立场延续来的，但是与功能主义走上殊途同归的道路。

乔姆斯基（Chomsky）是从语言学的角度实现反行为主义的，他认为华生的行为理论不能解释“语言行为”[4]，心理活动是建立在语言规则的基础之上的，语言是对外部表征的反映，语言是不断发展的，而语言规则是天赋的、不是语义关系的。以至于乔姆斯基把心理活动解释为语法规则，他对语言心理学的贡献是指出并强化了心理活动的句法特征，这一思想与符号范式具有了相同的性质。

总之，从上面的分析可以清晰地看到认知科学的三个主要的知识背景：信息处理的科学事实、心智哲学符号的语法关系、认知心理学表征的句法性质，这些因素共同促成了认知科学的发展。从中我们应当能看到符号化的操作运算、功能模拟、句法形式是当下认知科学的灵魂所在。