提要:引见一个简单而根本的认知模型,“认知三角”(cognitive triangle),即“感受-考虑-行动”(feeling-thinking-action)。它反映认知根本行为的根本过程构造,也可能是根本的智能过程特征构造,所以也可称为“智能三角”。在讨论中,假定了两种根本的材料(数据)类型:映像、陈说(理论)。同时,大脑还应有编制、执行、调度“程序”的功用。大脑就是信息系统。进一步从信息系统及交互这样的“中间”立场去讨论,能够对信息系统、大脑工作原理等不同方面,带来很好启示性和操作性思绪。
对认知过程或认知模型有很多的研讨,并且有认知心理学这样的特地学科。有一个认知三角(cognitive triangle),即“感受-考虑-行动”(feeling-thinking-action or do),固然简单,却可能描写了认知过程(行为)最根本的东西[1]。
为了与其它话题辨别,这里将其称为“认知过程三角”(Cognitive Process Triangle)。这个模型提醒了认知的基本。它反映了认知过程上的三种互相关联的根本行为,如图。在不少中央看到这个三角形,action 有时也用 do,其中的顺时针旋转标志是我添加的。
感受(feeling),或觉得、知觉,是认识活动的根本动身点,是对原始材料(数据)的搜集。最初的觉得,是一种被动的信号接纳。但认知过程不只是被动接纳、处置和剖析信息,还包括对认知对象的主动探查、或者与认识对象的互动——称之为“行动”(action)。
考虑(thinking),首先是对原始的感受数据停止处置,并与已有的数据(学问)树立关联。初步处置的结果,可能停留在关联、补充上,也可能发现普通化的请求,例如产生新“概念”。更深化的方面,可能触及复杂的陈说(理论)的树立或匹配、扩展。这些处置中可能会发现诸如材料不完好、不分歧、与已有材料或学问矛盾、新理论存在的假定等等,这就产生了获取新的材料或停止考证的需求,也就是“行动”的需求。
例如:最初,我们还没有“苹果”的概念。然后,我们不时地“感受”一些详细的苹果,它的外形、颜色、手感等。在感受材料根底上,一方面,在大脑中处置各种感受的结果,例如屡次的感受,综合成为“苹果”的概念(类),它不同等于任何一个详细的苹果的数据,每次新的感受,都会被用来与之比拟。另一方面,我们不会停留在偶尔、被动得到的苹果材料,例如我们会想,它的内部是什么样——于是产生行动指令,用刀切开;它的滋味怎样?于是产生品味的行动。在这些行动中,得到进一步的感受材料,不时补充最初树立的“苹果”概念。
行动(action),是考虑的一种结果(这里我们疏忽不经大脑的所谓“条件反射”),表现为认知主体针对认知对象的行为或操作。例如对揣测的检验,对数据的主动搜集。行动的结果必需经过感受,而再次进入到考虑之中,这种感受,将是有目的、前提的(或用计算机的方式说,是有状态记载的,是预定程序的返回值),是“主动探究”的结果。
从上述过程的认识看,它们应当是有次第的,正好像图中的顺时针箭头所示:感受需经考虑才干行动;行动带来新的感受,从而启示进一步的考虑;而考虑过程的重要结果,则是一些“理论陈说”(可能成为学问),并可能招致行动计划——程序的产生。例如,在感遭到一种不知名的园形物体时,我们会运用已有的学问(即理论)与之关联,看能否契合:它是坚硬的吗?它含有水分吗?它的颜色、气息如何?手感如何?一切这些“设问”,实践上就是与某种“理论”停止比拟,另一方面,也可能产生新的理论陈说。这些理论陈说能够是:苹果是园的、一边有柄,一边有眼,黄底红色,等等。每次感受得到的材料,会与已有材料匹配,足够类似时,就可能是一种考证;不同时,则可能需求补充、更新现有材料,或进一步探究(采取行动和新的感受)的需求。
考虑与行动、感受的关联,暗示这是一种智能行为形式,它们的根本次第和不可跳过性,或许就是“智能”的根本特征,或者说是智能过程的特征性构造。感受提供考虑的根本素材,行动则主动地取得新的素材。经过这样不时地循环,逐渐积聚、改良对复杂事物的认识。人类正是经过这几个根本行为的不时反复、循环,构成对外部世界复杂的“认知”。不经大脑的“行动”(条件反射),是低级的、非智能的。
另一方面,这一构造不只表如今对“外部世界”的认知,也表如今人体本身的过程,例如饥饿(觉得)-如何处理(考虑)-吃饭(行动)。相关于认知主体——大脑,身体也是其工作环境的一局部,相当于计算机的外部设备。
2.1 从信息系统及交互立场研讨认知
传统的认知过程或认知心理的研讨,看起来具有激烈的学科特性,即密集地运用心理学、社会与文化方面的概念。而触及到根底原理或作用机理层面,则可能更多地,直接落到生理乃至解剖学的视域中。这样的研讨,可能在两个中央产生软肋:一是自顶向下,从传统的哲学、认识论、文化社会研讨的命题向下,如何过渡到诸如“信息、数据、处置、输出、程序、执行”,是第一个软肋;从大脑解剖学、活动区域的扫描、脑细胞构造、神经传导信号向上,如何升层次,是第二个软肋。这两个软肋中间的中央,我以为,就是与“计算机信息系统”最类似的中央——它的根本要素是信息/数据、存储、处置、程序……。严厉地说,这或许依然是一种假说(我个人宁愿当作是信心)。
正是出于这种“顽固”的观念,我才关注或留意到诸如上述的认知过程,并且发现这两方面的学问(虽然有些十分原始和粗糙),经过这种途径可以严密地分离,相互启示。
例如,感受和行动这两种根本行为,还提醒了考虑不只仅是剖析处置感受的数据,而且要产生行动指令(程序)。而感受,也不会停留在被动、初级的觉得数据输入,它包括各种“探测行动”(例如察看,实验)的结果。无论研讨大脑的活动原理,还是借助对大脑的认识研讨计算机(信息系统或软件)的构造原理(例如详细的“信息系统架构”这样的课题),这个认知过程三角模型都有很直接的启示和可操作性。
在这样的根底上,我们还提出同时具有启示性和操作意义的“认知构造模型”。
大脑之内的陈说,是以什么样的“言语”完成的?是一种字符编码的文本吗?
这是我的一个猜测:原始感官记载(映像)和最接近的中央,人脑运用的是通用的(取决于大脑普通构造特征的)表达方式,一种大脑特有的“原始编码”。在什么中央、怎样与自然言语衔接,是将来研讨的一个切入点。从信息的实质角度,在自然科学的根本办法根底上(比方数学)研讨,而不是限于肉体、心理、神经学的角度,可能是个打破口。毕家祥的“全息拓扑学”,就是这样一个理论,其中的一个要点,就是经过对信息的拓扑性质的提醒,发现了一种“自然编码”的方式[2]。我个人笃信,这是一个迄今没有遭到注重的重要发现。
依据直觉,大脑关于原始觉得材料的保管可能是很少的、短暂的,它们可能被疾速转化为“原始编码”,这些原始编码,或许相似于映像转换为脚本。而在大脑空间里,这些原始脚本,才是考虑的根底,相当于思想的“模型”局部。依据对大脑研讨的一些留意,我想大脑对上述类型材料的承受、贮存和处置,可能会反映到某种详细的生理 /物理构造上。更有意义的是,在上述考虑背后所能看到的,将大脑活动(信息系统)树立在既有的数学根底之上的可能方式。
时间性(次第性)的要素是怎样产生或作用的?能够有以下假定:
大脑的认知过程可能是相似软件开发的迭代、增量式、逐渐求精的过程。在这个过程中,行动(主动的探测、操作、有目的地搜集数据)是标志着“智能”的重要环节。在这个意义上,这一认知过程三角,也可称之为“智能三角”。
在对认知过程三角的剖析中,假定了两种根本的材料(数据)类型:映像,陈说。映像是觉得器官输入的直接记载,并作为“理论”的模型;陈说则对应着模型论[3]的“理论”。“理论”决议行动,这应该是“智能”的一个根本标志。
在“信息系统”概念上研讨大脑,是个有趣的课题。大脑如何对原始的觉得映像编码,
并过渡到自然言语,可能是个重要的切入点。同时,为了支持行动(乃至各种复杂的行为),大脑还应具有编制、执行、调度“程序”的功用。
借助现代信息技术(软件、信息系统)的原理,能够对研讨大脑的工作原理带来许多启示和自创。这里躲藏着一个命题:“大脑就是信息系统”。
这些讨论思绪,无论是对计算机应用,还是大脑工作原理研讨,都可能具有启示意义,并带来操作性思绪。而笔者考虑这些问题的根本初衷与主要结果,都是针对计算机信息系统的。
注释
[1] 很遗憾,看到过几个关于认知三角的叙说,都是普通性的,尚未能辨清其原始的提出者。
[2] 见毕家祥创立的网站,这是一个运用拓扑学创立的信息理论模型。其根本目的就是“研讨人工智能和大脑思想模型”。
[3] 本文提到的映像、陈说(理论),有意对应着数学分支“模型论”的背景。映像对应着模型论中的构造(即模型);陈说,表达为句子的汇合,对应着模型论的理论。
大脑如何记载和回想一个影像,过去曾有两种观念。一种说大脑内数百万个神经元会调和分歧地作用,将各种零星的信息拼凑在一同,构成完好的画面;另一种则以为大脑内一个个独立的神经元,会各自辨识一个特定的物体或人物。1960年代神经学家雷特温(Jerome Lettvin)将第二派的观念命名为“祖母细胞”理论,意谓大脑内有一个神经元特地担任识别每一个家庭成员,失去了某个神经元,可能就认不得祖母了。
英国列斯特大学的基洛加(Rodrigo Quian Quiroga)和同事为研讨单一神经元的选择水平,察看了八名病患,他们的脑内都植入了 64 个微电极(为找出癫痫发作部位停止手术治疗),其中许多是安装在与长期记忆贮存有关的海马(hippocampus)。这样就能够察看记载脑神经元的活动与信息输入的关联(例如:给受试者观看明星、特殊物体照片)。他们发现:
有名病患的一个神经元,能够对演员珍妮弗安妮斯顿七张不同的照片都会产生反响,但是对其他80多张动物、建筑物、有名或默默无闻的人的相片却一点反响也没有。
相似地,另一名病患有一个神经元是贡献给演员荷莉贝瑞的;这个神经元不只对照片有反响,对画像和她名字的图像都有反响;此外,即便贝瑞穿上猫女的面罩和戏服,只需病患晓得那是贝瑞,这个神经元也会活化。基洛加补充道:“这个神经元是对荷莉贝瑞这个笼统观念有感应,而不是对某一特定的视觉特征起反响。这就仿佛’我没有方法回想一段对话的每个细节,但我记得它是有关什么’一样。它显现我们贮存记忆时用的是笼统的概念。“
(摘编自:《局部人的大脑诠释事物的影象只需几个细胞》,环球科学,2007-3)
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在豆瓣上一个关于“具身认知”(Embodied Cognition)的对话中(链接),从网友的质疑得到一点启示。
三角形这个表述给人以激烈的静态构造的暗示,固然本文讨论是认知(智能)过程:根本行为的次第和循环,并对盛行的图示做了重要改良(环形有向箭头),但似乎依然不能消弭这种误解。
由此启示,这个概念最恰当的表述,是“认知循环”(cognitive cycle)。这才更明白无误地表达出“认知行为的过程构造特征”这一宗旨。
另一个质疑是关于条件反射的:但正如本文所述,它是低层次上的东西。假如非要说这也是智能,那么它就是比大脑智能低一个层次的“智能”,简直一切动物都具有的“智能”,叫做“躯体智能”也很恰当(或许这就是所谓“具身认知”强调的?)。含糊印象中,巴普洛夫学说的早期论述似乎就有相似躯体智能的说法?但这是本文之外的事情。除了对“智能”含义的不同,这与本文讨论的东西并不矛盾。突然想到坎农的《躯体的聪慧》,良久没翻过。
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