认知科学中的人的推理探析

董英东，孙 晶

（湘潭大学碧泉书院，湖南 湘潭 411105）

一、推理的认知基础

基于认知的人的推理的研究涉及逻辑和认知之间的关系问题，以及推理、交流或认知能力等心理方面的问题，还包括建立在对认知能力的信息分析上的认知解释问题等。逻辑主要关注如何理解抽象的现代逻辑理论的认知基础问题，但却很少关注推理的心理观察等方面的问题。心理学则更多地关注的是经验知识，但这些经验知识往往是根据不同的逻辑概念建立起来的，并将逻辑视为普遍的、规范的推理机制。

人们对自身心智的探索的历史十分悠久，散见于东方和古希腊的哲学思想中，但这些研究基本上是思辨性质的或是依据直接经验的观察。1879年冯特(Wundt)在德国莱比锡建立了世界上第一个心理学实验室,才开始用实验的手段研究心理问题。20 世纪60 年代心理学发生了“认知革命”,产生了认知心理学。认知科学的起源是伴随人的推理、处理问题等应运而生的科学，1973 年美国心理学家朗盖特首次提出了“认知科学”这一概念，1979年在斯隆基金会的资助下，在美国加州成立了认知协会，此时才真正标志着认知科学的诞生。随后认知科学先后经历了前人工智能时期、经典符号处理模型时期、联结主义模型的兴盛时期三个阶段。最后，在当代认知科学和心理学中出现了关于推理和证明的著名实验，如沃森的选择任务实验、约翰逊·莱尔德的三段论推理实验等，都是通过思想实验的方法来研究人的推理和认知的关系的[1]。

国外关于认知科学中推理和计算的研究是比较深入的，从20 世纪50 年代以来,提出了许多创新性的理论,如基于推理层次的纽厄尔和西蒙的通用问题解决系统、基于记忆层次的考斯利的模拟式知识表征、基于注意层次的特里斯曼的特征整合理论等，这些理论对推理的认知基础研究和人工智能的发展起到了强大的推动作用。

目前有关人的推理和认知基础的研究，主要涉及以下几个方面。

首先是围绕逻辑的心理主义和反心理主义之争的研究，大多是不同的逻辑学家针对逻辑推理和心理状态之间的关系所持的不同观点的研究，但这些研究比较分散，尚未形成全面的研究体系。

其次是针对认知科学、计算机科学和逻辑学的交叉融合的研究，也涉及对“认知可计算主义”的批判等。

其三是关于逻辑学和心理学的交叉研究。逻辑学侧重研究理性认知，核心是分析和推理，而心理学侧重研究感性认知，核心是认知和动机，二者的区别在于是否研究个体的问题。自认知科学建立以来，在逻辑学和心理学的交叉融合方面的研究呈现出上升的趋势。

最后是对思想实验的研究，主要从科学哲学的视角研究思想实验理论的本体问题，探讨思想实验的认知理论基础和认知机制，并提出基于思想实验的认知模型，以实验的方法研究人们的推理等思想，而对思想实验的应用研究则相对较弱。

对非逻辑专业的人而言，如何理解并运用逻辑公式是一个难点。通常遇到的问题主要与逻辑是什么以及这样的系统能够提供什么或不能够提供什么的背景假设相关，而心理学所能够提供的是如何将逻辑分析设计为实证调查。现代逻辑理论提供的是概念性的且类似于数学框架的推理和信息系统，由于这些系统无需解决推理的机制和过程，且无需将其概念化，这样就无法知道什么是经验以及什么是概念问题。但是，偏重逻辑的人缺乏经验方面的研究，所以可能会把经验现象和其逻辑基础之间的关系看作是分离的。解决这一困境需要讨论涉及哲学和科学方法论的理论。例如，无论是心智模式的理论和进化心理学，它们的出发点都与推理的心理观察有关，已成为心理学非常流行的解释范式。然而，支持这些理论的实验常因概念的混淆和方法错误而导致失败。在这一领域既需要考虑经验基础，又要研究理性形式。从而涉及到感性与理性、逻辑与认知等一系列哲学问题。

二、基于认知视角的理性形式

传统上，理性被视为是人性的本质特征：“人是理性动物”是指人应该具有思考、规划、解决问题、科学的假说和预测、道德推理等的能力。实用主义者往往将理性解释为行为理论。主体必须具有与其行为或决策能力相适应的方法，根据其自身的信念或知识表征以实现其期望或目标。不具备符合行为理论特征的就不是主体。

逻辑方法、科学方法、试错法、概率、决策理论等都属于约束主体行为的规范方法。规范性就意味着在所有情况下每个人都应该遵守这些系统规则。因此，有效的论证和谬误是完全不同的。如果按照这些标准，在实验室中做实验的时候也许并不需要推理，因此，有时人可能并不都是理性的。

彼得·沃森在《心灵的牛津手册》中对人的“选择任务”模式理论作了如下的概述[2]：

我们的基本范式是人为的和新颖的，在这些研究中，我们对日常的想法并不感兴趣，而只对出现在我们身边并至少存在一定意义的事情才感兴趣。在现实生活中，我们的学生的言论能够给我们什么样的启发呢？他们可能会说：“地球当然是平的”，“当然，我们是亚当和夏娃的后代”，“当然，空间和时间无关”，这些看待事物的旧方式，现在看起来是荒谬的且带有偏见，但是，当他们的不成熟的结论受到事实的挑战时，高智商的学生则可能会表现出较小的偏见。库恩认为旧模式在遇到反例时并不会立即消亡。以同样的方式，在欺骗性的问题情境下，即使受逻辑的必然性的限制，我们所选的受试者往往也不会因为新的观察结果而改变他们原有的思想。他们经常会否定这些事实，或自我否定，而不会去改变他们的推理框架。他们也可能会采用其它解决问题的解释和处理方法。例如，心理学家对大部分问题的研究时所遇到的困惑远大于对一个特殊问题的解答。

彼得·沃森关于推理的看法就是，如果可以从给定的集合推出特定的推理规则，那么无论是否合乎逻辑或概率规则，都可以判断为是合理的。但是如果不能推出这些规则，可能会产生可怕的后果。斯坦诺维奇（Stanovich）在《谁是理性的》中认为非理性将会导致战争、经济萧条、技术事故、传销方案金字塔、电话营销欺诈、宗教狂热、心理诈骗、环境恶化、婚姻破裂，以及储蓄和贷款丑闻等[3]9。并认为通过对人们进行好的推理方式的教育，也就是对符合规范的规则的教育将有助于避免出现这些结果。

斯坦诺维奇对规范性、描述性和法定性规则进行了区分。

（1）规范性规则(Normative rules)：类似于理想化的推理，

—否定后件：¬q，p→q⊨¬p

（2）描述性规则(Descriptive rules)：类似于事实推理

—很多人并不认可否定后件式，并认为，从¬q，p→q什么也推不出来。

—关于一群病人患有某种疾病的概率演算，即使专家有时也会忽视“基础比率”的作用，甚至会推出P（D|S）=P（S|D）。

（3）规定性规则（Prescriptive rules）：因为主体往往只具备有限的理性，那么就会存在规定性规则，即，有限可计算性和有限存储性。

—经典无效原则。根据封闭世界推理¬q，（p∧r）→q⊨¬p∧¬r是正确的，该计算比经典命题逻辑要弱得多，而且可用于优化存储问题。

—蔡特（Chater）和奥克斯弗德（Oaksford）的“启发式规则”（heuristic rules）主要是为了解决三段论问题[4]。

根据这三种规则，斯坦诺维奇随后将推理和理性的关系区分如下[3]4-9：

（1）乐观主义者（Panglossian）认为：人们的推理能力和执行力实际上是规范正确的。这样可能会出现将不正确的推理，通过这样的方式解释为于构建不同任务的模式。

（2）辩护论者（Apologist）。因为大量的计算需要正确规范的推理，实际上人们总是遵从规定性规则的，但后者一般（必然）是子范式。这一观点是由蔡特和奥克斯弗德定义的。

（3）社会向善论者（Meliorist）。实际上人的推理达不到规定的标准，其本身将变成他们自己的子范式。因此，可以通过合适的教育来解决。

（4）排除论者（Eliminativist）。在现实生活中很少用到推理，推理主要集中在如学校这样的机构环境中。真正的理性是适应能力：我们已经制定了“快速简约的算法”，在给定的时间和有限的精力下使我们能够采取最优的快速决策的方法。

其实，推理是无处不在的，例如在对会话的理解上，因此排除论者的观点是值得商榷的。而将所有的推理都看作是有意识地处理过程也是错误的，例如有些推理是自明的。解释在推理过程中是至关重要的，但是在不同场合的解释可能会有所不同，人们可能会以某种方式推出与他们所选择的解释不一致的解释。从方法论的角度看，这意味着如果人们使用特定的解释方式来解释推理能力，就必须有证据证明解释是和推理能力是互不相干的。辩护论者与社会向善论者认为应该对标准的规则和符合规范的规则加以区分。斯坦诺维奇的模式假设推理应该遵循以下规则：推理必须从一个固定的，给定的规则集出发，即从经典逻辑都适用的规则出发。如果不存在由范式组成的给定的规则集，并且这些范式和“域”是不相同的，那么这样的域就可能是由认知约束所引起的限制规则组成，从而使后者成为范式的秩。

三、逻辑与认知的分离

认知科学在引入信息处理的隐喻理论之后才真正地发展起来[5]：

（1）认知解释必然涉及模型，即表达装置。

（2）该函数可用同样的方式表达现象。

（3）哪些属于产生行为和各种思想的能力？

逻辑的作用是双重的：逻辑是符号的表达语言，而作为一种推理机制则表现为一种行为和思想，这些推理机制有时是连续的、无意识的处理过程。

持这种态度的包括皮亚杰(Piaget)的“逻辑主义”思想[6]，他认为形式演绎运算是认知发展的桂冠。皮亚杰最初认为学前儿童并未掌握简单的经典谓词逻辑，但仍然能够进行正常的思维活动，而且每个人最终都能够掌握这些理论。事实上，沃森（Wason）的选择任务就是针对这个假设的另外一种方式，认为要摆脱经典逻辑的推理，需要削弱逻辑作为一种推理机制的作用。有些学者认为逻辑推理机制具有滞后性，如回溯推理。

神经网络理论的问世，引起了人们对逻辑符号表达式的批评：无论是完全使用或不使用表达式都无法用来刻画认知语句，而且符号表达学习起来很困难。因此这些基于推理、计算、语言分析、推理的心理学等原因导致了认知心理学的没落，例如许多著名的心理学院都不开设有关推理的课程。这样的心理学院从来不教任何有关认知的课程，即使教了有关推理的课程，也主要关注类比推理，并将其看作和演绎推理完全相同的一种推理。

由于一系列的无根据的假设促使逻辑和推理走向了衰落。现在需要做的就是检验这些假设，并试图证明它们是经受不住这些考验的。下面探讨标准逻辑中的一些有争议的问题。

四、弗雷格和胡塞尔关于逻辑与认知关系的讨论

亚里士多德（Aristotle）首次提出了推理的量词形式“所有A是B”，“有些A是B”，“没有A是B”以及“有的A不是B”。随后给出了三段论的有效性以及无效性原则的解释，后来又转向专门针对有效性的研究。康德认为逻辑的规则就是对思维的基本结构的研究，并提出不是根据规则而做的思考就不是真正的思考。

19世纪，逻辑的“先验”的教条逐渐淡化为自然主义的心理主义，认为所有的思想和知识都是心理现象，因此，逻辑规律就是心理规律。约翰·斯图亚特·穆勒（John Stuart Mill）曾举例认为，无矛盾律¬（A∧¬A）表示在同一思维过程中，一个思想不可能和自身是矛盾的。因此，规范性的规则和描述性的规则是一致的。弗雷格对这种观点是持否定态度的，并且他的观点至今仍然具有很大的影响力。

1.弗雷格的反心理主义

弗雷格指出心理主义的经验基础是靠不住的，他的主要观点是理论性的，并且提出逻辑（和数学）的自然演绎方法：

（1）心理主义认为逻辑只属于思想的范畴，因此无法解释为什么逻辑还适用于现实的世界。

（2）逻辑的知识和数学的知识都是客观的，而如果逻辑规律只属于个体的思想，那么将无法保障其客观性。

从弗雷格的著作中可以看出其对心理主义的看法。

关于（1）的观点有[7]11：

逻辑的心理处理……随后必然会导致心理的唯心主义。因为所有的知识都是可判断的，每一座通往客观的桥梁现在似乎都被破坏了。

无论是逻辑还是数学都研究心灵和意识，这两者是个体的人所必须具有的。

逻辑学家……非常容易卷入心理学……逻辑决不是心理学的一部分。对所有的人而言勾股定理只表达同一种思想，而每个人却有不同于其他所有人的，而专属于他自己的表述、情感和解决方法。思想不是心理结构，并且思想不是由内部产生和形成的，但一个可以理解的思想已经是客观存在的了。

“思想不是由内部产生和形成的”很有意思，认知科学并不注重研究思维，特别是逻辑推理。在推理方面，心理学家最感兴趣的是在推理过程中如何精确地推出在心理上完成了哪些步骤，即，过程比结果更重要。这段引文表明逻辑本身对心理研究几乎没有什么价值，事实上心理学家们普遍比较接受弗雷格的观点，逻辑可能和认知具有更大的相关性。但令人遗憾的是弗雷格并没有注意到逻辑的技术装置可能对心理学家具有更大的作用。

下面是有关(2)的摘录[7]：

如果除了我们自己之外，什么都掌握不了，那么存在[真实的]矛盾的观点，[并且]能够相互被理解是不可能的，因此将不会存在共同的基础，且在心理感觉上将不会有这样的基础。不存在对矛盾的观点进行裁决的逻辑。

据此可以看出，必须存在一个简单、客观有效的逻辑。逻辑是客观的，因此它研究“客观给出”的思想结构。心理主义反对标准逻辑，因此逻辑必须为思维提供一个范式，心理主义不可能为逻辑提供一个有效性的理论。弗雷格必须借助客观性给思想王国提供一个支撑逻辑的规范性的借口，而这个假定似乎很难得到支持。但是，如果人们怀疑这种客观的思想王国，又会陷入相对主义的泥潭。

事实上还有一系列的问题，为了解决这些问题，就需要重新考虑哪种逻辑才能被认为是标准的。简而言之，标准必须能够应用于推理的具体实例，并且能够解释特定论证中（逻辑的和非逻辑的）的表达方式。此外，解释通常有很多种，即使对逻辑的表达式的解释也是如此。因此，推理过程还涉及解释的步骤，这样，由标准所限定的逻辑推理也将是确定的。这和人们对推理的看法是一致的，但和心理学中推理的标准范式所确定的蕴含假设不同。

弗雷格之后，胡塞尔（Husserl）将亚里士多德的观点演变为弗雷格式的柏拉图式的观点。胡塞尔关于逻辑的观点不属于逻辑教科书上的观点，但却涉及了逻辑的语义概念，而且比弗雷格的观点更接近于现实推理中的逻辑的作用。

2.胡塞尔论逻辑与认知

胡塞尔原来倾向于心理主义，弗雷格使胡塞尔的思想从心理主义转变为反心理主义。在《逻辑研究》中①，胡塞尔对心理主义进行了批判，如果逻辑规则是关于心理事件的经验规则，则必然是近似的和暂时的。但逻辑规则是正确的和不容置疑的，因此它们不可能是经验的。有关逻辑规则的心理主义也导致了怀疑的相对论：原则上是可能的，不同的人根据不同的逻辑规则进行推理，所以，对一个人是真的可能对另一个人则不是真的，事实上真是绝对的，而不只是针对某一个人的。

事实上，这些论证都属于乞题：我们可能很希望将逻辑规则看成是精确的、不容置疑的和客观的，但我们需要对它们应该如此的假定做出辩护。为此，胡塞尔提出了一个著名的现代逻辑的观点，在认知科学中这一观点比弗雷格的思想的影响更大。胡塞尔认为逻辑必须能够被修正，而不只是作为一个标准或者被看作是数学学科。逻辑作为理论学科涉及“真”、“判断”等类似的概念。胡塞尔通过陈述句“只有如此这般的论证才能保真”和标准的陈述句“真是好的”的组合，从而建立了标准的逻辑，并得出结论：“只有如此这般的论证才是好的”。因此他重点关注的是究竟什么是标准的陈述“真是好的”的合理辩护，这也开启了与此相关的“（这样的）真理（为了该目的）是好的”的研究空间。

胡塞尔引入了有关逻辑本质的分类标准，主要包括：

（1）“纯形式的判断”（即形式语言的语法，包含了康德所说的划分）；

（2）“形式的意义范畴”（如概念的语义研究，如“变量”、“指称”、“真”、“命题”、“推理”等）；

（3）“对象的形式范畴”——即所谓的“形式的本体”，例如“对象”、“事态”、“持续”、“时刻”等概念的研究。类似于逻辑中的结构，可用结构对所选择的形式语言做出解释。

（4）理性思维涉及形式系统，纯逻辑必须包括形式理论，而不只是对命题及其推理关系的研究。

胡塞尔认为[8]：

早期的逻辑主要关注纯形式的有意义的形式系统，可应用于科学领域。然而现在，判断系统已经成为研究的主要内容。

现代逻辑研究了被称为逻辑系统的“元属性”，如一致性，即在系统中得出矛盾是不可能的。最重要的元属性是形如元理论的“只有如此这般的论证模型保持真”的元理论，这依赖于关于真的初始刻画的“知识的可能领域”的研究。规范性只能通过以下形式的原则“在这一特定的知识领域，如此这般的真的形式是好的，因此只有如此这般的论证才是好的。”逻辑规则是无懈可击的，类似于数学理论中的结构，这些规则与值域有关。逻辑并不提供绝对有效的形式，而只给出与特殊值域相关的形式，心理学研究的推理是传统的推理，所采取的形式证明是逻辑的不相容性以及事实推理的可行性。

数学理论采用的是胡塞尔的有关算术的思想，如果涉及经典的逻辑理论，则类似于柏拉图式的解释，即存在的对象是独立于人们心灵的存在，而下面的规则是不合乎逻辑的：

（*）如果A或B是可证明的（在系统S内），则A是可证明的（在系统S内）或B是可证明的（在系统S内）

一方面哥德尔不完全性定理表明，存在句子A，使得A和¬A在经典算术中都是不可证的。另一方面，“排中律”A∨¬A在经典算术中则是一个逻辑规则。然而，如果算术的定义域被概念化为特定的心理结构，对直觉主义的数学家而言，（*）是逻辑规则属于数学事实。

胡塞尔重点关注的是数学和经验现象之间的关系，类似于人们对逻辑和人的推理之间的关系的解释。数学与经验现象之间的关系在很多领域都是有问题的，这些问题间的连续性以及如何识别其来源只是其中的一个方面。将逻辑视为包含信息系统的数学，把人看作是其中的对象，这和胡塞尔的观点是一致的。这种观点有助于澄清“心理”和“逻辑”两者之间的关系。

穆勒和胡塞尔认为逻辑和心理之间具有非常密切的联系，而弗雷格则反对这一观点。胡塞尔认为这二者之间的关系比较复杂，需要加强对语义的研究。弗雷格有关逻辑的观点主要基于罗素悖论，认为逻辑不可能是普遍的和同构的。逻辑从研究显性的语义理论开始，后来逐渐产生了多种非经典逻辑。在20 世纪中期，蒙塔古应用逻辑语义学的转换技术，将逻辑的语义转化为自然语言的描述性分析，主要研究逻辑的有效性及其在心理学中的应用。穆勒认为需要重新认识心理学，心理学实验的整个装置都晚于穆勒的思想。因此，穆勒的观点和“心理主义”有很大的区别，研究心理和逻辑相融合的思想是有价值的。心理主义只把逻辑看作数理逻辑系统，这和把心理学看作实验科学有关。

五、结论

非正统的逻辑，试图通过语法和语义偶然性的假设打破经典逻辑的惯例。这些假设的系统变化促使将人类推理应用到不同的逻辑系统中，着重研究封闭世界推理及推理的形式。沃森（Wason）提出了有关选择任务的思想，该任务的受试者就是最大可能地将解释强加在经验质料上，从而取代将质料与实验者的意图结合在一起的做法。其中包含大量的具有指导意义的对话，这有利于让该受试者展示其经验所面临的解释上的困难。当与经典的竞争模型进行对比的时候，涉及构建经验报告，通过修改任务的阐述从而促使最大限度地提升正确的执行效果，从而克服这些困难。

逻辑只是认知的一种模式，演绎逻辑是一种具有普遍性的认知模式，能够解决认知的普遍性问题，但对于认知的特殊性问题,对于经验认知的问题,演绎逻辑是无能为力的。根据弗雷格、皮尔士等对逻辑的定义，逻辑与心理学无关,不能解决心理认知的问题，或者说，现有的逻辑理论并不是解释心理表现的最佳途径，而其他逻辑学家如皮亚杰、胡塞尔等则持有不同的观点，形成了心理主义与反心理主义之争。逻辑是一种最优化的推理方式，但它不能代替哲学的反思。

选择任务在进化心理学的辩护方面发挥了重要作用。科斯米德斯（Cosmides）认为只有有能力的人才具有逻辑推理能力。该观点可能是错误的，原因有二：逻辑错误和推演错误。影响这个错误的逻辑范式具有心理学推理的特征，并且是人类认知发展过程中需要长期讨论的问题。其推理的依据是人类最初的逻辑推理能力必然缺乏规划能力，并且该封闭世界推理是推理的最基本形式，且在许多领域得到扩展。借助该思想可以分析抑郁症，其可为“心理模型”提供有证据的标准解释并且反对“心理规则”。封闭世界推理作为揭示神经网络的工具，在逻辑及其相关模型之间并不必然对立。关于自闭症的研究，研究者主要分析了针对自闭症患者的任务是失败的案例。推理模式主要在心理学领域中加以研究，但在研究的过程中需要借助语言学和哲学中大量的解释理论来分析数据。人们必须熟悉从推理的解释过程到解释和从强加的解释到推理的推演过程。当处理信息的时候，逻辑的影响“超越了所有信息提供的”范围。正如在视觉信息处理过程中，数学结构必须强加在视网膜阵列上，因为这种结构不能通过数据直接体现，所以一些逻辑形式必须在实际推理发生之前首先强加于一个有问题需求的推理上。

实验心理学更多地受到波普哲学的影响，并被视为是对科学中的核心活动的假设检验。如何扩展沃森所提出的显性的（或隐性的）理论，并试图证明逻辑何以能够以选择的方式，并通过设计实验以提供明确的抽象的背景知识而改变假设，以此来拓展研究的空间。

在进行演绎推理时，有些人反对解释主要来自于信念的观点。一旦承认人们可能具有完全的解释能力时，科学的可能性就不存在了。特别地，一旦允许逻辑表达式有多种可能的解释时，研究推理形式的科学就变成不可能的了，如何通过思想实验并结合多学科的知识研究人们的推理和认知的应用比较困难。数据常假定为与其理论具有非常密切的关系，这样观察到的数据就会直接被当作理论假设。由此可以推出在观察和理论之间总是需要“桥接”，而一个明显的造假可能直接关系到莫须有的辅助假设。逻辑如何通过观察和探索打开数据和理论之间的上行空间呢？类似于心理学的年轻科学需要大量的观察和探索，所以开辟这些活动空间的方法是至关重要的。

从认知科学的定义以及认知科学研究的范畴来看，认知科学是对智能主体同周围环境相互作用的研究，最终目标是对人脑工作机制的研究，也涉及对人的推理的研究。不过认知科学是一门新兴学科，研究内容和研究手段都不成熟，认知系统也不完整，要运用认知科学研究人的推理就必须结合各学科一起进行探讨，不过未来认知科学的研究方向仍是多学科相结合的研究过程。

总之，通过对人的推理的认知建模、逻辑机制以及哲学问题（心理主义和反心理主义之争）的研究，对探索人的推理的作用、用实验的方法研究人的推理并解决人的推理能力等问题具有一定的应用价值。

注释：

①Husserl.E.Logische Untersuchungen.Vol.1.Husserliana,Volume 18 – 19.Nijhoff,The Hague,Netherlands,1975.