第十章 认知心理学的两大范式

第三，以冯. 诺伊曼构架为基础的常规计 算机（或“图灵机”），具有根本上不 同于我们神经系统的结构。 第四，联结主义的目的不再是用“符号” 和“符号操作”来模拟认知过程，而是 模拟发生在神经系统中的过程。 （2）“联结主义系统”的构成：
（A）一组处理单元：或称为“节点” （nodes)，它呈现某种水平的激活。有3种单元： 输入单元：外部刺激据此进入该系统； 输出单元： 隐单元：不是与环境而是只与其他单元相互 作用的内部单元。 （B）激活的状态：即在每一时间t,每一单元有 某种激活a(t)。 （C）联结的模式或“网络的构架”：它决定 一个单元通过加权输入对其他单元产生的影响 （该加权可以被比作人脑的突触）。
（B）输出符号（Output）： （C）存储符号（Store）： （D）复制符号（Copy）： （E）建立符号结构（Structure of symbol E Structure symbol）： 通过找到各种符号之间的关系，在符号系统中 形成符号结构。 （F）条件性迁移（Conditional transfer）：根 据原来存储的信息加上当前输入而进行一系列 活动。换言之，就是依赖已掌握的符号而继续 完成行为。
1、人工神经网络发展简况： （1）1943年麦卡洛克和皮兹发表《神经活动 中内在观念的逻辑运算》一文，系最早尝试。 （2）罗森布拉特发明的“感知器”系开创性 网络研究。但1969年明斯基和佩伯特发表《感 知器——计算几何学引论》使网络研究转入低 潮。 （3）1982年霍普菲尔德提出“Hopfield net”， 使网络研究复兴。其特点是：第一，是一个自 反馈的简单网络；第二，使用“赫布律”来调 节联结的强度（联结权重）；第三，整个网络 的“记忆”是分布式的。
“无教师学习”：没有外界输入的指导信息； 对任何联结的改变只依赖于网络内部的局部状 态（“赫布规则”） “有教师学习”：从外部向网络提供关于网 络执行状况的指导信息。 （3）联结主义系统的主要特点： 第一，内在并行性：一个高度并行的非线性系 统。其并行性不仅体现在结构上，而且它的处 理过程也是并行的和同步的（神经计算是分布 在许多处理单元上同时进行的）。
“正性加权”对单元的激活产生兴奋性影响 （兴奋性联结）；“负性加权”则产生抑制性 影响（抑制性联结）。 （D）节点的激活规则：这是指在时间t+ i 中计 算新的激活水平的规则，即a(t+i)。 （E）节点的输出功能：把激活映射到节点的 输出上即为“输出函数”。 （F）学习规则： 学习规则是造成联结的模型发生变化的原因。 即是说，通过改变权重，被表征在该网络中的 知识就被改变了。
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第二，分布式信息存储：信息并非存储在一个 特定区域，而是分布式地存储在整个网络系统 中的。 第三，容错性：当神经网络中部分单元（神经 元）失效而不能工作时，不会在很大程度上影 响和改变整个系统的行为。 “脑不是串行机而是并行机；不是数字机而 是模拟机。” 第四，自适应性：指整个神经网络具有自我调 节的能力。表现在自组织、泛化、学习和训练 方面：
PSSH的实质性观点是：MIND 内部具有对世 界的“表征”，并根据“规则”操作或操纵这 些表征。一句话：“认知即计算”。 一、“PSSH”及附带推论： 1、“物理符号系统”： （1）“物理符号”： 西蒙说： “所谓符号就是模式（pattern)，任 何一个模式，只要它能与其他模式相区别，它 就是一个符号。” 如： 可以是物理的符号（如书写的文字、光波和 声波等）
2、符号系统范式具有很强的解释力： 西蒙：“现在的计算机基本上是串行处理。计 算机也可以模拟人的并行处理过程。这是用分 时(time-sharing)或时间切割的方式进行的。因 此，按串行处理原理设计的计算机既能模拟人 的并行处理过程，也能模拟串行处理过程。” 3、PSSH与“联结主义”是根本对立的吗？ J.Searle 的“中文屋论证”(Chinese Room Argument）对PSSH或“机器思维”的挑战。
第10章 认知心理学的两大“范 式”
第1节 认知心理学的起源
一、计算机的发明和“人工智能”的产生 1、“图灵机”的概念： 图灵所说的“机器”并不是一个现实的物理 对象，而是一台数学上理想化的机器，它可以 通过不同的物理形式实现自己。“图灵机”是 一种抽象的计算机模型。 （1）图灵机的构成： （A）一条一维的带子（“磁带”），它被分 为许多方格； （B）一个扫描器/打印器，它在任何时候总是 指向一个方格；
大量语言现象“说明语言官能结构内部呈模块性 （modularity)，而总的认知结构系统也量模块性。我想， 对后一个假设其实不该有太多分歧。随着我们对各个 认知系统的认识的提高，会越来越显得有根据，而且 不勉强，很自然。” （2）“普遍语法”： 语言知识可以用“生成语法”恰如其分地反映出 来，生成语法是一个由规则和原则组成的系统，可以 对各个语言单位作结构描写。
二、“PSSH”的理论优势和应用前景： 1、“信息处理”基础假定的合理性： 第一，智能只有通过物理符号系统才可获得； 第二，计算机因编制程序而进行思维； 第三，人脑（至少）是物理符号系统； 第四，认知或思维是根据“规则”而进行的符 号操作； 第五，“硬件的确无关紧要”（hardware did not matter): 心理之于大脑，犹如软件之于硬件。
第3节 认知心理学的新范式:联 结主义
一、联结主义模型的基本特征： 联结主义是探讨MIND的一种新科学方法。 其核心概念是“并行分布处理”的概念，即认 知或智能是从大量单一处理单元的相互作用中 产生的。 相近或相关的术语有：PDP(Parallel Distributed Processing) 、Connectionism、 Artificial Neural Networks、 Neural Computation、 Computational Neuroscience。
（4）1986年，拉梅哈特、麦克莱兰德主编的 《并行分布处理：认知的微观结构探索》，标 志着认知心理学新范式的形成。 2、“联结主义系统”的构成和主要特点： （1）联结主义的核心思想： 第一，认知或智能是从大量单一处理单元的相 互作用中产生的。 第二，联结主义致力于“认知的微观结构”： 神经元的单元及其联结的网络就构成了“知 识”，而联结权重的变化就可以说明身体运动、 感觉及认知过程。
（C）一有限的内在状态：q0……qn; (D) 一有限的字母表。 （2）图灵机构成的“前提条件”： 一个并且只有一个符号出现在每个方格中。 （3）图灵机的运作机制： （A）、在每一时刻，机器一定处于某一内在 状态q；它的扫描器/打印器同时扫描带子上的 某一方格。
（B）、在一给定时间t，机器所做的事情完全 由它在t的内在状态和它的扫描器/打印器正在 扫描的那个符号所决定。 （C）、在内在状态和被扫描的符号的决定作 用下，机器做三件事情： 第一，它的扫描器/打印器用字母表中的一个 符号取代另一个符号。这两个符号也可能是相 同的（即意味着：它擦去了正被扫描的那个符 号并打印一个新符号，这个新符号可以和被擦 去的符号相同）；
第2节 认知心理学的经典范式： “物理符号系统假设”(PSSH)
PSSH也称“符号系统范式”，其相关术语 有： 心理学领域：physical symbolic system hypothesis; information processing; symbolic processing models; serial processing formalisms; doctrine of symbol systems. 计算机科学或人工智能领域： symbolic AI; Good Old-Fashioned Artificial Intelligence（GOFAI）; 心理哲学领域： cognitivism; computational theory of the mind.
物理符号系统有两个重要特点： 第一，它遵从物理规律，它是可以由任何可 能的物理基体（人脑或机器）来实现的系统； 第二，它不局限于人的符号系统，任何可以 为认知器官或认知功能所分辨的有意义的模式 都可以归入符号这一范畴。 PSSH是关于一切可能的形式的智能的一个 假设。 （2）、物理符号系统的6大功能： （A）输入符号（input)；
人脑都具有某种天赋的、全人类共同的心理状态。进 而可以提出一种标志着人脑“初始状态”的特征图式。 “我们把这种图式叫做‘普遍语法’。我们实际上可 以把普遍语法看成遗传的程序，看成决定可能的人类 语言可能实现的范围之图式。每一种这样的可能的实 现，是一种可能的最终稳定状态，是某一特殊语言的 语法。普遍语法是一种在初始状态中遗传地决定的系 统，它在经验所树立的条件下被具体化、提炼、整理、 加工，从而产生在达到稳定状态时所表达出来的特殊 语法。”
亦称“产生式系统”：“是指计算机所能执行 的一组活动，它的基本原理是一个条件能产生 一个活动，即C—A（condition-act).” 2、物理符号系统假设的三个“附带推论”： 第一，既然人具有智能，它就一定是个物理符 号系统。 第二，既然计算机是一个物理符号系统，它就 一定能表现出智能，这是人工智能的基本条件。 第三，既然人是一个物理符号系统，计算机也 是一个物理符号系统，那么我们就能用计算机 来模拟人的活动。
2 、“人工智能”的产生： 1956年的达特茅斯（Dartmouth)“夏季 人工智能研究计划”，是计算机科学史 上的一个里程碑。 目标是思维的形式模型，最终是要制 造和编程一种智能的、思维的机器。 二、“功能主义”的心理哲学 1、“机器思维”问题的提出：
1950年，图灵在《MIND》上发表《计算的 机器与智能》，提出“模仿游戏”的思维实验， 现今成为众所周知的“图灵测验”（Turing Test) 2、“功能主义”的基本观点： Putnam: “人类心理状态就是大脑的计算状态。 要理解它们，就必须对神经学的具体内容进行 抽象，就像我们在编程序或使用计算机时通常 要对‘硬件’进行抽象一样，并且完全以所涉 及到的那些计算的术语来描述心理状态。因此， 心理状态就像是软件。”