今日認(rèn)知科學(xué)

    你聽說過“認(rèn)知科學(xué)是與搖滾樂同時(shí)代產(chǎn)生、與搖滾樂一樣不斷創(chuàng)造多樣性風(fēng)格和激動(dòng)人心的新觀念、新技術(shù)”的說法嗎？加拿大認(rèn)知科學(xué)家、哲學(xué)家薩加德在《心智》（Mind）一書［1］中的這一類比從一個(gè)側(cè)面反映了半個(gè)世紀(jì)以來(lái)認(rèn)知科學(xué)家從不同進(jìn)路一展身手所呈現(xiàn)的激動(dòng)人心而富有挑戰(zhàn)性的面貌，雖不乏調(diào)侃，卻也不失精當(dāng)。

    認(rèn)知科學(xué)一般有廣義和狹義兩種理解。廣義理解是研究人類心靈和智能的本質(zhì)及內(nèi)在機(jī)制的科學(xué)，由心理學(xué)、神經(jīng)科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、語(yǔ)言學(xué)、人類學(xué)和哲學(xué)構(gòu)成的交叉學(xué)科；狹義理解是把它看作一種理論假設(shè)，其占據(jù)半個(gè)世紀(jì)霸主地位的核心假設(shè)是，心理狀態(tài)和心理過程都是通過心理表征可計(jì)算的。認(rèn)知科學(xué)家、哲學(xué)家薩加德將半個(gè)世紀(jì)不同領(lǐng)域?qū)π闹堑奶剿鞒晒y(tǒng)一歸為心智的表征—計(jì)算理念，并以一種反思的基調(diào)將認(rèn)知科學(xué)面臨的挑戰(zhàn)和未來(lái)趨向作了一次全景式鳥瞰，對(duì)于認(rèn)知科學(xué)的計(jì)算主義研究綱領(lǐng)的功過作出了深具啟發(fā)性的評(píng)價(jià)。

    薩加德本人顯然是心智的計(jì)算理論的推崇者，他把認(rèn)知科學(xué)的綱領(lǐng)稱作“表征—計(jì)算的心智理解模式”（CRUM：Computational Representational Understanding of Mind）。然而，與某些堅(jiān)定的計(jì)算主義者不遺余力強(qiáng)辯其立場(chǎng)所不同的是，他還提出認(rèn)知科學(xué)面臨的七大挑戰(zhàn)并作出了積極的反思和回應(yīng)。

心智的計(jì)算理論六大理論內(nèi)核

    在《心智：認(rèn)知科學(xué)導(dǎo)論》一書中薩加德借用7個(gè)數(shù)字從特殊的視角解說了認(rèn)知科學(xué)的昨天、今天和明天。其中6個(gè)數(shù)字表達(dá)了CRUM如下幾個(gè)核心思想：

    認(rèn)知科學(xué)的一個(gè)核心綱領(lǐng)——心智的計(jì)算-表征理解（CRUM）?！白詈玫膶?duì)心智的理解是將其視作心理表征結(jié)構(gòu)以及在這些結(jié)構(gòu)上的計(jì)算程序”，在薩加德眼中，這是迄今為止在理論和實(shí)踐上探索認(rèn)知的最有成效的基本假設(shè)。盡管一直以來(lái)對(duì)這一理解的質(zhì)疑之聲不絕于耳，但它卻是一統(tǒng)認(rèn)知科學(xué)“江湖”整整半個(gè)世紀(jì)的強(qiáng)勢(shì)綱領(lǐng)。

    解釋心智路徑的兩個(gè)基本點(diǎn)——解釋目標(biāo)和解釋模式。如果把思維和心理過程看作表征和計(jì)算過程，如何理解認(rèn)知行為？薩加德告訴我們，可以從解釋目標(biāo)和解釋模式這兩個(gè)基點(diǎn)出發(fā)。例如，人們習(xí)慣用特定規(guī)則來(lái)描述知識(shí)，用基于規(guī)則的系統(tǒng)來(lái)模擬思維活動(dòng)，這條路徑的解釋目標(biāo)是，“為什么人們會(huì)有某種特定的智能行為”？其解釋模式是：“人們具有心理表征規(guī)則；人們具有在這些表征規(guī)則上進(jìn)行操作的算法程序；這些程序規(guī)則運(yùn)用到表征上產(chǎn)生出智能行為?！庇秩?，與傳統(tǒng)的語(yǔ)言描述相比，各類圖像式表征更有利于獲得視覺和空間信息，因此，解釋以視覺表征為核心的表像（image）進(jìn)路，解釋目標(biāo)雖然也是“為什么人們具有某種特定的智能行為”，但其解釋模式則是，“人們具有對(duì)情境的視覺表像；人們具有在這些表像上進(jìn)行操作的掃描或旋轉(zhuǎn)等視覺加工的過程；這些用以構(gòu)造和操作表像的過程產(chǎn)生智能行為”。

    研究認(rèn)知的三類方法——理論化、計(jì)算建模、受控實(shí)驗(yàn)。認(rèn)知科學(xué)首先需要對(duì)于心智本質(zhì)建立理論框架，而發(fā)展理論框架最好的辦法是建構(gòu)各類模擬心理運(yùn)作的計(jì)算模型，但這些都離不開實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和實(shí)施。因此應(yīng)用廣泛的三類方法可以說是理論化、計(jì)算建模和各類受控實(shí)驗(yàn)。心理學(xué)往往以人為受試者進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；人工智能專家將計(jì)算建模和心理學(xué)實(shí)驗(yàn)并用；神經(jīng)科學(xué)家則借助各類腦部掃描技術(shù)觀察大腦內(nèi)部神經(jīng)元的活動(dòng)，目前他們的主要手段是正電子發(fā)射斷層掃描PET，磁共振成像MRI和功能磁共振成像FMRI技術(shù)。

    回應(yīng)對(duì)CRUM挑戰(zhàn)的四種途徑。計(jì)算主義的核心假定CRUM雖然半個(gè)世紀(jì)以來(lái)碩果累累，但至今人們并不能確定人類是不是真的以表征-計(jì)算這種特定方式認(rèn)知的，因此，從上世紀(jì)90年代開始，反對(duì)派的呼聲越來(lái)越高，有人系統(tǒng)地提出一些修正或者替代計(jì)算主義的方案，特別是被稱作“第二代認(rèn)知科學(xué)”的一些流派，如涉身性認(rèn)知（Embodied cognition）、嵌入式認(rèn)知（Embedded cognition）、生成認(rèn)知（Enactive cognition）、延展認(rèn)知（Extended cognition）（4ECS）和動(dòng)力系統(tǒng)理論等紛紛登場(chǎng)。薩加德清醒地看到，這些新的方案對(duì)CRUM提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，并且已經(jīng)危及到整個(gè)認(rèn)知科學(xué)事業(yè)的成功。應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)的四種可能途徑是：（1）否認(rèn)原有的表征—計(jì)算的基礎(chǔ)；（2）增加新的計(jì)算和表征觀念擴(kuò)展CRUM；（3）用非計(jì)算、非表征的觀念補(bǔ)充CRUM使之抵御挑戰(zhàn)；（4）徹底放棄CRUM。

    評(píng)價(jià)心理表征模型的五項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)。如果不放棄CRUM，什么是一個(gè)好的心智的表征-計(jì)算模式？薩加德提出了評(píng)估的五項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)：表征力、計(jì)算力、心理學(xué)似然性、神經(jīng)學(xué)似然性和實(shí)踐的可應(yīng)用性。一個(gè)表征力強(qiáng)的心智模型應(yīng)該能表達(dá)更多的問題求解能力、學(xué)習(xí)能力和語(yǔ)言能力的信息；一個(gè)系統(tǒng)的計(jì)算力是指完成高效率計(jì)算的能力；心理學(xué)似然性則要求，一個(gè)好的心理表征理論，不僅從定性的角度說明人類的各種能力，還必須關(guān)注與之相應(yīng)的心理學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與之匹配的程度；神經(jīng)學(xué)似然性是指一個(gè)好的心理表征理論要與神經(jīng)科學(xué)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相一致；一個(gè)應(yīng)用性強(qiáng)的表征理論還要具有實(shí)踐上的應(yīng)用價(jià)值。

    理解心智的六條進(jìn)路。在CRUM綱領(lǐng)的引導(dǎo)下，半個(gè)世紀(jì)以來(lái)心智的研究者形成了六條有代表性的進(jìn)路：邏輯、規(guī)則、概念、類比、表像、聯(lián)結(jié)（人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)）。其中，邏輯進(jìn)路關(guān)注的是，“為什么人們會(huì)做推理”？所爭(zhēng)論的關(guān)鍵之點(diǎn)是，“人們是否具有類似于邏輯中的命題那樣的心理表征？人們是否具有在這些命題上進(jìn)行操作的演繹和歸納程序，演繹和歸納程序運(yùn)用到命題上是否產(chǎn)生推理”。也許應(yīng)當(dāng)承認(rèn)，邏輯進(jìn)路的表征力和計(jì)算力似乎強(qiáng)于其他進(jìn)路，但是迄今為止，其心理學(xué)似然性卻是頗具爭(zhēng)議的，人們對(duì)邏輯規(guī)則在神經(jīng)學(xué)上的似然性更是一無(wú)所知。聯(lián)結(jié)主義進(jìn)路對(duì)心智的獨(dú)特解釋是，“人們具有由激活和抑制型神經(jīng)元聯(lián)結(jié)在一起的單元構(gòu)成的表征；人們有擴(kuò)散激活和修正聯(lián)結(jié)方式的處理程序；將擴(kuò)散激活和學(xué)習(xí)的程序應(yīng)用到單元上產(chǎn)生智能行為”。雖然聯(lián)結(jié)主義為許多心理學(xué)現(xiàn)象提供了解釋，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與人類大腦結(jié)構(gòu)也有某種相似之處，但與真實(shí)的大腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相比，顯然還有相當(dāng)大的距離。

認(rèn)知科學(xué)未來(lái)如何應(yīng)對(duì)七大挑戰(zhàn)？

    盡管迄今為止表征—計(jì)算的研究綱領(lǐng)在認(rèn)知科學(xué)中卓有成就，但是，薩加德卻頗具危機(jī)感地總結(jié)了CRUM遭遇的來(lái)自七個(gè)方面的挑戰(zhàn)［2］：（1）大腦的挑戰(zhàn)——CRUM忽視了有關(guān)大腦是如何思維的關(guān)鍵事實(shí)。（2）情感的挑戰(zhàn)——CRUM忽略了人類思維中情感的作用。（3）意識(shí)的挑戰(zhàn)——CRUM忽略了人類思維中意識(shí)的重要作用。（4）身體的挑戰(zhàn)——CRUM忽略了身體對(duì)人類思維和行動(dòng)的重要作用。（5）世界的挑戰(zhàn)——CRUM忽略了外部物理環(huán)境對(duì)人類思維的重要作用。（6）動(dòng)力系統(tǒng)的挑戰(zhàn)——心智是一個(gè)非線性動(dòng)力系統(tǒng)而不是計(jì)算系統(tǒng)。（7）社會(huì)的挑戰(zhàn)——CRUM忽視了人類思維固有的社會(huì)性。

    薩氏的“七大挑戰(zhàn)說”精辟地反映了最近20多年認(rèn)知科學(xué)各種范式競(jìng)爭(zhēng)中對(duì)傳統(tǒng)心智模型CRUM的反對(duì)和修正趨向，對(duì)此，薩加德的回應(yīng)并非顛覆式的反而具有建設(shè)性。依他之見，對(duì)CRUM所遭遇的困境無(wú)需放棄CRUM，應(yīng)當(dāng)采取一種拓展和補(bǔ)充的方案。這里重要的一點(diǎn)是要強(qiáng)調(diào)多方整合的作用：一是在概念的層面上需要哲學(xué)、心理學(xué)、人工智能、語(yǔ)言學(xué)、神經(jīng)科學(xué)、人類學(xué)，甚至包括生物學(xué)、動(dòng)力系統(tǒng)理論的跨學(xué)科的整合；二是進(jìn)一步推進(jìn)實(shí)驗(yàn)上的整合，例如，解決意識(shí)問題不僅需要重視行為科學(xué)和神經(jīng)科學(xué)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，還要兼顧通過我們的意識(shí)經(jīng)驗(yàn)得來(lái)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，同樣，分子生物學(xué)的數(shù)據(jù)也將越來(lái)越顯示其重要性；第三種則是由計(jì)算思想與仿真模擬帶來(lái)的理論上的整合。

    最后，對(duì)認(rèn)知科學(xué)的歷史和未來(lái)，薩加德以開放的心態(tài)宣稱，雖然CRUM仍是心智的跨學(xué)科研究的理論內(nèi)核；但其傳統(tǒng)進(jìn)路畢竟不足以形成能夠涵蓋人類思維所有領(lǐng)域的統(tǒng)一理論；CRUM在理論上和實(shí)踐上的成功確實(shí)勝過了在此之前的所有理論但它仍是不完善的，特別是新近認(rèn)知科學(xué)顯示了四大新動(dòng)向：神經(jīng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)在所有心理學(xué)分支越來(lái)越成為核心方法；新貝葉斯概率統(tǒng)計(jì)模型日益受到重視；人們?cè)絹?lái)越強(qiáng)調(diào)認(rèn)知的涉身性；更加關(guān)注對(duì)認(rèn)知科學(xué)中社會(huì)維度的理解。因此，他主張將CRUM拓展為表示“生物學(xué)—社會(huì)學(xué)性的對(duì)心智的計(jì)算—表征理解”的CRUMBS，而且認(rèn)知科學(xué)應(yīng)當(dāng)建立對(duì)全方位的心理現(xiàn)象給予說明的統(tǒng)一理論，如同進(jìn)化論和遺傳學(xué)能夠統(tǒng)一生物現(xiàn)象、相對(duì)論和量子力學(xué)能夠統(tǒng)一物理學(xué)那樣。其大一統(tǒng)的理論抱負(fù)躍然紙上?。ㄗ髡邽橹袊?guó)人民大學(xué)哲學(xué)院教授，原論文刊載于《科學(xué)文化評(píng)論》，有刪改。）

     注：

    ［1］《心智：認(rèn)知科學(xué)導(dǎo)論》由薩加德的弟子朱菁教授攜博士生陳夢(mèng)雅翻譯，上海辭書出版社2012年出版。原著1996年出版，譯者依據(jù)增改了許多內(nèi)容的2005年版翻譯。

    ［2］在新近更新的薩加德撰寫的斯坦福哲學(xué)百科條目“認(rèn)知科學(xué)”中，“大腦的挑戰(zhàn)”由“數(shù)學(xué)的挑戰(zhàn)”代替：數(shù)學(xué)結(jié)果表明人類思維不可能是標(biāo)準(zhǔn)意義上的計(jì)算，大腦必定以不同于圖靈機(jī)計(jì)算的方式運(yùn)行，也許遵循的是量子計(jì)算機(jī)的運(yùn)行方式。

    （保羅·薩加德（Paul Thagard）是加拿大滑鐵盧大學(xué)哲學(xué)系教授、心理學(xué)系和計(jì)算機(jī)科學(xué)系兼職教授，主持滑鐵盧大學(xué)認(rèn)知科學(xué)專業(yè)。他是皇家學(xué)會(huì)會(huì)員、國(guó)際認(rèn)知科學(xué)學(xué)會(huì)會(huì)士，于2007年獲得加拿大藝術(shù)協(xié)會(huì)頒發(fā)的莫爾森獎(jiǎng)，并曾擔(dān)任國(guó)際認(rèn)知科學(xué)學(xué)會(huì)執(zhí)行委員和主席、《認(rèn)知科學(xué)》期刊編委會(huì)委員和副主編等職，著有《計(jì)算科學(xué)哲學(xué)》《心智：認(rèn)知科學(xué)導(dǎo)論》《概念革命》《科學(xué)技術(shù)如何解釋疾病》等。）