我们身处的世界是一个机械化运作的数学公理系统吗?这个数学公理系统是否有算法可以求解?德高望重的数学家戴维·希尔伯特(David Hilbert)在20世纪之初所提出的23个最重要的数学问题深深吸引着众多杰出的数学家、科学家(上述两个问题分别与其中的第二个问题和第十个问题密切相关)。一个世纪过去了,从生物生长的形态学规律、河流系统的Hack定律到生物体的Kleiber定律,在看似随意、松散、支离破碎的现象背后,一个又一个普适性规律被发现和证实。那么人类的认知过程是否也存在一个支配性的规律呢?
图灵(A.M.Turing)的伟大在于开辟了一个通往求解认知算法的路径。虽然图灵测试中对于智能设定的标准过于宽泛,但是图灵机模型所阐发的计算、模拟定义,以及运用图灵机组合解释复杂行为如何产生、运用图灵机模拟解释计算等价性、通用图灵机所蕴含的输入与程序代码间的转换运行……这一切都奠定并推动着人工智能的产生和发展。
运用复杂系统的动力学模型解释人类的认知过程与传统的认知科学具有很大的不同,前者强调的是交互,而后者仅仅关注离散的信息表征。运用动力学解释认知,必然涉及传统认知理论所不曾思考的维度,诸如实在的肉身.外部多变的环境、复杂的情绪系统。它们之间的交互作用必然会为认知主体的认知过程、认知结果带来不一样的温度、色彩、质地:认知不再是高高在上的、冰冷的表征,而是与活生生的肉身以及与可视、可闻、可听、可触的物体正面交锋;环境作为认知系统的组成部分,当它从背景的视角切换到图形的视角时,环境和行动者一样被视为可认知的,被赋予认知地位;心身间的因果关系不再像是平面的二维效果图,而更像是立体的三维场景。但是需要注意的是,认知科学领域目前所经历的研究范式的转变,是一种完全背离算法、抛弃算法而重新开疆辟土式的“另立门派”吗?如果当前的具身认知、嵌入认知、交互认知无法提出切实可行的操作路径,那么它们就仅仅停留在隐喻阶段。寻求复杂事物背后的数理化模型是一门学科的制高点。人工智能也不例外,它需要破解大量的变化莫测的认知现象背后的算法。对于复杂的认知现象,图灵机能够对它进行抽象吗?我们可以将我们所处的环境中所做感知的一切视为输入集合;我们的言行、体态、姿势、表情视为输出集合;我们脑中所有可能的神经系统的状态组合视为内部状态;就程序而言,可以分为两个看似矛盾却彼此交替、促进生物体不断演化和发展的方面:一方面是固定的程序,体现为单个神经元传递信息、变换状态的规律是固定的,是可以程序化的,因此脑作为神经元的整体,也必然遵守固定的程序;另一方面,通过通用图灵机化解固定程序会面临的停机问题,如果我们的人脑就是一台通用图灵机,它可以模拟任何一台图灵机的算法,那么它就会超过图灵计算,通过改变固化的程序而实现学习和演化。所以,从这个角度来看,复杂系统的动力学模型仍然是在认知算法的求解道路上寻求方法、建模。
“创造”被德国作家托马斯·曼在其小说《骗子菲利克斯·克鲁尔的忏悔》中描述为三个基本的阶段:第1阶段是从虚无中创造出万物;第二阶段是从无生命的物体中创造出有生命的生物;第三阶段是从有机物中产生意识,即有意识的生物。那么理解也可以相应地被分为三个阶段:第1个阶段是理解物质、宇宙的普适性规律;第二个阶段是理解生物体演化的普适性规律;第三个阶段则是理解认知、意识的普适性规律。而现在,理解的第三个阶段的帷幕正徐徐拉开,我们也终于可以窥见那精彩的表演了。
本书首先对认知科学的重要研究范式的发展线索和内在脉络进行了探索和描述,试图勾勒一幅西方认知科学发展的历史“地图”。从行为主义的势微到认知主义的兴起,从符号的退场到神经的涌现,以及作为第三代研究范式的动力学理论,认知科学一直处于高速发展的阶段。通过总结、归纳、比较这些不同研究范式的基本观念、维度、问题域和方法,挖掘其深层次的哲学基本预设。其次,本书结合动力主义,对传统心智哲学中关于表征、环境、认知边界、心身因果关系等议题进行反思、甚至批判。以环境为例,认知动力系统理论就对传统认知观念中的环境概念以及对环境的研究方法做出了重大修正。环境由认知科学中的一个次要概念晋升为一个主要概念,由静态的、外在于认知系统的概念转变为动态的、认知系统的内在子系统。环境即会表现为离线的表征,又会作为在线的耦合要素进入认知活动之中,它们并不是矛盾的,而是动态地体现了认知发展的不同阶段,并能够相容于认知的动力耦合模型。最后,根据动力主义,从认识论上阐述一种新的观念,即人在认识上的不确定性。
当然,本书尚有诸多不足,在对动力主义进行阐述时,只选取了其中一部分具有代表性的观点,还有一些认知心理学、认知神经科学研究中涉及的动力学问题,由于学科背景知识的缺乏探讨只能点到为止;书中虽然结合环境、表征、延展认知理论对动力系统的耦合机制进行了阐述,探讨了该机制的理论意义,但是具体的论证还略显粗糙,笔者将会在今后的研究中进行检讨和完善。
丛书序............................................................................................................................i
前言............................................................................................................................ vii
导论...............................................................................................................................1
第一章 认知动力主义的形成及其蕴含的问题...........................................11
第一节.认知主义与联结主义.........................................................................12
第二节.认知动力主义的形成.........................................................................32
第三节.认知动力系统的构成.........................................................................38
第四节.认知动力主义蕴含的问题.................................................................49
第二章 认知动力主义的非表征问题.............................................................50
第一节.认知动力主义的非表征模型.............................................................52
第二节.表征在心智发展中的证实.................................................................58
第三节.对认知表征作用的再审视.................................................................63
第三章 认知动力主义的环境与认知边界问题...........................................67
第一节.认知动力系统中的环境.....................................................................67
第二节.认知边界的扩展:延展认知假说.....................................................76
第三节.认知动力系统中的认知边界.............................................................85
第四章 认知动力主义与心灵因果性问题....................................................94
第一节.传统心灵因果关系理论.....................................................................95
第二节.复杂系统的突现与下向因果性.......................................................116
第三节.认知动力主义的心灵下向因果性...................................................121
第四节.功能主义对下向因果性的反驳.......................................................131
第五章 基于认知动力主义复杂性的思考..................................................135
第一节.认识复杂性的思想渊源...................................................................136
第二节.认知复杂性与确定性原则...............................................................144
第三节.对人与自然认识关系的启示...........................................................151
结束语.......................................................................................................................160
参考文献..................................................................................................................162
认知科学以探讨人类认知的本质为己任,旨在研究人类的认知如何产生、如何发展,其内在的运行规律、属性、功能等方面,尤其是人类的意识经验如何产生,又如何在物理世界发挥作用等问题。20 世纪80 年代以来,经典认知主义因其计算隐喻以及符号表征的计算纲领所暴露的缺陷而受到学界质疑,从此,理解认知本质的大一统局面开始呈现出多样性的发展,许多学者开始逐步脱离计算主义的藩篱,探索一些新的研究路径。一个快速发展的理论是从动力系统观点出发,看待认知和心智的认知动力主义理论。倡导这一理论的代表性人物有埃德尔曼(G. Edelman)、克兰西(W. J. Clancey)、西伦(E. Thelen )、史密斯(L. Smith)、冯?盖尔德(T. van Gelder)、波特(R. F. Prot)、瓦雷拉(F. J. Varela)、凯尔索(J. A. S. Kelso)、克拉克(A. Clark)、布鲁克斯(R. Brooks )、比尔(R. D. Beer )等。与传统的认知理论和探索方法不同,认知动力主义理论通过质疑、批判传统认知主义的计算隐喻,以及符号、表征、计算和算法在认知中的地位,强调认知主体与环境的交互作用,尤其是重视身体与环境实时的感知过程对于认识形成的基础性作用。概括起来,动力系统理论将认知视为嵌入环境中的智能体的实时的适应性活动,认为认知是一个系统事件,其中,环境、身体感知和大脑的思维活动、身体行为等都是认知系统中的函数参量,把认知发展描述为函数参量在未来的变化趋势。最终,认知被动力主义者视为系统内部诸多分布的、个别的或局部间相互作用的突现。那么,认知动力主义理论的理论渊源是什么?它的出现又会给原有心灵哲学带来怎样的修正或者启示?动力系统认知理论是否是一个完善的解释认识发生、发展的理论,其本身是否还存在什么缺陷?这就是本书将要探讨的问题。