认知科学

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认知科学。从12点钟开始顺时针分别为语言学神经科学哲学心理学人类学人工智能教育

認知科學英语Cognitive Science),是一門研究訊息如何在大腦中形成以及轉錄過程的跨領域學科。它研究何为认知,认知有何用途以及它如何工作,研究信息如何表现为感觉语言注意推理情感。其研究領域包括心理學哲學人工智能神經科學學習語言學人類學社會學教育學[1]它跨越相當多層次的分析,從低層次的學習和決策機制,到高層次的邏輯和策劃能力,以及腦部神經電路 。「認知科學」這個詞是克里斯多福·龍格-希金斯英语H. Christopher Longuet-Higgins在1973年評注一部關於當時人工智慧最新研究的著作萊特希爾報告英语Lighthill report時創造的 。同10年內,《認知科學期刊》和認知科學學會英语Cognitive Science Society相繼於美國加州成立。认知科学的基本要义是:理解思维的最好途径,是认识脑中的代表性结构,以及这些结构中发生得计算性过程。

介绍[编辑]

认知科学是一种包括语言学、人类学、心理学、神经科学、哲学和人工智能等跨学科的新兴科学,其研究对象为人类、动物和人工智能机制的理解和认知,亦即能够获取、储存、传播知识的信息处理的复杂体系。认知科学建立在对感知、智能、语言、计算、推理甚至意识等诸多现象的研究和模型化上。

理论[编辑]

层级分析[编辑]

认知科学有一个核心信条:只在单一的层级上进行研究,不可能彻底地理解精神和脑。举一个例子:你记住了一个电话号码,稍后把它复述出来。要理解这个过程,一种方法是通过直接的观察,所谓的自然观察:向一个人展示了一个电话号码,一段时间之后他将其复述出来,我们可以度量这其中间隔的时间。另一种度量认知能力的方法,就是当这个人在记忆电话号码时,研究其每一个神经元的激发状况。单独使用以上的任意一种方法,都不能完全解释记忆电话号码这个过程。即使人类的技术已经可以实时定位每一个脑神经元的位置和激发状态,我们也无法由此得知单个的神经元发放如何变成可见的动作。所以,我们需要理解两个层面如何互相关联。《具身心智——认知科学与人类经验》(The Embodied Mind: Cognitive Science and Human Experience)中这样讲到:“关于心智的新科学需要扩展其视野,既能够容纳活生生的人类经验,也能容纳人类经验可能有的固有变易。”[2] 这可以通过对一个过程作功能性的层级划分来实现。对一个特定现象作多层次的研究,会更好地理解脑中的过程如何上升为特定的行为。 大卫·马尔[3] 曾经给出过一个著名的三层次分析:

  1. “计算理论”,说明计算的目标。
  2. “描述与算法”,给出输入和输出的描述,以及算法是如何由输入得到输出;
  3. “硬件实现”,算法和描述如何在物理上实现。

参见功能主義_(心靈哲學)英语Functionalism (philosophy of mind)

跨学科的本质[编辑]

认知科学是一个跨学科领域,得到了来自各领域的贡献,包括心理学神经科学语言学精神哲学计算机科学人类学社会学生物学。认知科学家和其他工作者共同努力,希望能够像其他科学一样,理解心智和它与周围世界的交互。所以,它也有一个不取决于观察者的研究对象。认知科学常常被认为和物理学相协调,也会使用类似于模拟概念模型等等科学方法,经常将模型输出和对应的人类行为相比较。有人质疑一个统一的认知科学是否存在,所以更倾向于使用复数形式的“cognitive sciences”。[4]

许多(但不是所有)承认自己为认知科学家的人,都对心智持有一种功能主义的观点,认为智能是由其功能来定义的。任何系统,只要表现出智能状态所应有的功能,那么它就应该被认为是有智能的。根据功能主义的观点,甚至非人类的系统,例如其他物种、外星生物、甚至先进的计算机也可以根据拥有智力。

学科范围[编辑]

认知科学包含非常广阔的领域,其中有和认知相关的许多不同方向的课题。然而,并非所有和心智或者智力的运作相关的课题都属于认知科学。社会与文化因素、情感、意识、动物认知比较心理学进化心理学常常因为其关键的哲学争议被排除在外或者不被重视。另一个认知科学试图回避的心智相关的课题是感质的存在,有关它的讨论有时会将其限定于哲学上的概念。也有一些认知科学的团体认为它是必不可少的课题,认为研究它们很重要。[5]

以下是认知科学相关的一些主要课题方向。这个名单并不完整,但是它尽量覆盖认知行为的各个领域。

人工智能[编辑]

"... 人工智能和认知科学对于心理学最主要的贡献之一,就是关于人类思考的信息处理模型。它将“脑即是计算机”的隐喻变为现实。 ." AAAI 网页.

人工智能(AI)研究机器的认知。AI的现实目标之一,就是用计算机实现人类的智能。在研究认知现象的过程中,计算机作为一种工具也被广泛使用。计算机模拟使用模仿的方式,来研究人类的智能是如何构成的。[6]

关于应该如何理解心智,有两种不同的观点:一种观点认为它是由无数独立的、微小的元素(也就是神经元)的组合构成;另一种观点认为它是一些高级的结构,例如符号、构想、计划与规则的聚合。早期的研究者们使用联结主义对心智进行研究,而后继者们把研究重点转向了符号计算。从某个角度来说,这个争议可以理解为:“计算机是否可能不需要具体模拟人脑神经元的活动,就能模拟人脑的功能?”

注意[编辑]

“注意”就是对重要信息的筛选。人脑每天被数以亿万的信息轰炸,必须设法从中找出真正需要处理的信息。注意力有时候被比作聚光灯,也就是人只能把灯光照向一组特定的信息。支持这个比喻的实验包括双耳分听实验英语dichotic listening (Cherry, 1957)和无意视盲英语inattentional blindness的研究 (Mack and Rock, 1998)。在双耳分听的实验中,被试的双耳分别听到不同的信息,并且被告知需要注意其中一边。实验结束后,询问被试有关未注意的那一边的信息,被试则无法正确回答。

语言[编辑]

学习与理解语言是一个极端复杂的过程。所有正常人类,都可以在生命的最初几年里熟练地学会语言。理论语言学领域的一个主要推动力,就是发现语言抽象的本质,它使得语言能够以这种方式被人所学习。在研究脑如何处理语言的领域里,几个核心的问题是:(1)语言知识在何种程度上是天生的,何种程度上是习得的?(2)为何成年人学习第二语言比儿童学习母语要困难?(3)人类是如何理解自然语言的?

对于语言处理的研究,涵盖了从语音的声音模式到词义和整句意义的研究。语言学通常把语言现象分为正写法语音学音位学词法学语法学语义学语用学。语言的许多方面都可以通过这些学科或者它们的学科交叉来研究。

认知科学对于语言的研究和语言学领域紧密相连。语言学作为传统人文学科的一部分,包含了历史、艺术和文学的研究。最近50年来,越来越多的研究者将语言的学习和使用看作一种认知现象,关注的主要问题是语言是如何被习得和使用,以及它具体是如何构成的。[7] 语言学家发现,当人在组织一个结构非常复杂的句子时,他们明显不知道是何种规则构成了他们所说的话。所以,语言学家必须诉诸间接的方法来了解这些规则是什么,如果它真的存在的话。在任何情况下,如果言语真的由某种规则控制,这个规则也并没有展现在有意识的考虑中。


心灵/大脑的同一论[编辑]

心灵/大脑的本体论认为,不管思维还是智力,它们都扎根于大脑,而并不利用、依赖、或与非物质相互作用。尽管如此,大都认为离开大脑的组织来谈论思维的组织,也是合理的,而且认知科学家也并不仅仅是神经科学家。这是根据不同层次的分析来论证的。一个认知科学家可以在符号层次上断言说一个推理为正确,而神经科学家则在物理层次上来执行符号层次。请见中文房间辩论。

思维量子论[编辑]

实真空有均匀性,而虚真空受物质分布影响却产生相位,这个相位可以受外界影响发生变相,相位位有记忆相性,使干涉发生,包括光和其他粒子.人脑的信息处理模式也许就是这样.由于相位的记忆性和步进性,可以作为多进制信息处理模式,构成人脑模式量子计算机.

心理学[编辑]

认知科学的子科学,它有争议性的包括一些研究對象:感知注意力意识记忆

参见[编辑]

参考文献[编辑]

  1. ^ Cognitive science is an interdisciplinary field of researchers from psychology, neuroscience, linguistics, philosophy, computer science, and anthropology that seek to understand the mind. How We Learn: Ask the Cognitive Scientist
  2. ^ Varela, F. J., Thompson, E., & Rosch, E. (1991). The embodied mind: cognitive science and human experience. Cambridge, Mass.: MIT Press.
  3. ^ Marr, D. (1982). Vision: A Computational Investigation into the Human Representation and Processing of Visual Information. W. H. Freeman.
  4. ^ Miller, G. A. The cognitive revolution: a historical perspective. Trends in Cognitive Sciences. 2003, 7: 141–144. doi:10.1016/S1364-6613(03)00029-9. 
  5. ^ A number of authors consider the qualia problem to be part of the cognitive science field, e.g. Some philosophical issues in cognitive science: qualia, intentionality, and the mind-body problem, Qualia: The Hard Problem, and indeed the entire discipline of philosophy as being part of the cog sci field, e.g. What is Cognitive Science?, while other reputable sources that cover both qualia and cog sci do not draw any obvious connection between them, e.g. the Stanford encyclopedia of philosophy (Jan 2008 online edition) does have full-size articles on both qualia and cog sci, but qualia are not even mentioned in the cog sci article while cog sci is not mentioned in the qualia article.
  6. ^ Sun, Ron (ed.) (2008). The Cambridge Handbook of Computational Psychology. Cambridge University Press, New York.
  7. ^ Isac, Daniela; Charles Reiss. I-language: An Introduction to Linguistics as Cognitive Science, 2nd edition. Oxford University Press. 2013: 5. ISBN 978-0199660179. 

外部链接[编辑]