1、2022/8/12AI Lab.CSIE NUTN1第一部第一部認知科學之研究途徑認知科學之研究途徑臺南大學臺南大學 孫光天孫光天2022/8/12AI Lab.CSIE NUTN2認知科學認知科學 認知科學是認知科學是心智（心智（mind）與與智能（智能（intelligence）的的跨學科研究，包含哲學、心理學、人工智能、神經跨學科研究，包含哲學、心理學、人工智能、神經科學、語言學及人類學科學、語言學及人類學 源起在源起在1950年代年代中，數個領域的研究者開始發展根中，數個領域的研究者開始發展根據複雜據複雜表徵表徵及及計算程序計算程序的心智理論的心智理論 計算機科學計算機科學及及工程工程
2、的學生，他們精於計算卻只知道的學生，他們精於計算卻只知道一點點心理學及哲學一點點心理學及哲學 心理學心理學或或哲學哲學背景，而只知道一點計算背景，而只知道一點計算2022/8/12AI Lab.CSIE NUTN3呈現方式呈現方式 三個不同方式三個不同方式介紹認知科學給各種學科的聽眾。介紹認知科學給各種學科的聽眾。第一個集中在第一個集中在心理學心理學、人工智能人工智能等的不同領域。等的不同領域。第二個是組織第二個是組織心智不同功能心智不同功能的討論，如：問題解決、的討論，如：問題解決、記憶、學習及語言。記憶、學習及語言。第三個方式，系統地描述及評估第三個方式，系統地描述及評估心理表徵（心理表徵
3、（mental representation）的主要理論，它們為認知科學家的主要理論，它們為認知科學家所提倡，包含所提倡，包含邏輯、法則、概念、類比、心像及聯邏輯、法則、概念、類比、心像及聯結（人工神經網絡）結（人工神經網絡）2022/8/12AI Lab.CSIE NUTN4目的目的 心理系心理系學生可理解的方式解說學生可理解的方式解說邏輯邏輯、以、以英英文系文系學生可理解的方式解說學生可理解的方式解說計算機演算法計算機演算法、以以計算機科學系計算機科學系學生可理解的方式解說學生可理解的方式解說哲哲學學主張主張 本書篇幅相對的簡短，強調本書篇幅相對的簡短，強調森林而非樹木森林而非樹木。我已經
4、省略許多在人工智能、認知心理學、我已經省略許多在人工智能、認知心理學、心智哲學等等的導論內的標準主題心智哲學等等的導論內的標準主題2022/8/12AI Lab.CSIE NUTN5第一章第一章表徵與計算表徵與計算2022/8/12AI Lab.CSIE NUTN6研究心智研究心智認知科學的主要目的是解釋人們認知科學的主要目的是解釋人們如何完成如何完成這類種這類種種種思維思維。我們不僅僅描述不同問題的解決及學習，。我們不僅僅描述不同問題的解決及學習，也解釋也解釋心智心智如何實行這些操作。如何實行這些操作。對許多實際活動很重要。例如對許多實際活動很重要。例如:教育教育學者需要知道學生的思維特質，
5、以便設置較好的方學者需要知道學生的思維特質，以便設置較好的方式去教育他們。式去教育他們。工程師工程師及其他設計者需要知道產品的潛在使用者。藉由及其他設計者需要知道產品的潛在使用者。藉由思維什麼使人變得聰明，可以做出比較聰明的計算機。思維什麼使人變得聰明，可以做出比較聰明的計算機。政治家政治家及其他決及其他決策訂定者可以更成功，如果他們明瞭和策訂定者可以更成功，如果他們明瞭和他們打交道的人的心理過程。他們打交道的人的心理過程。2022/8/12AI Lab.CSIE NUTN7研究心智簡單嗎研究心智簡單嗎?研究心智並不簡單研究心智並不簡單，不同學者有不同，不同學者有不同心智心智隱喻隱喻(但有些學
6、者不認同用隱喻描述心智但有些學者不認同用隱喻描述心智)，例如例如 :形成印象形成印象的的白紙白紙 、幾種力量作用於幾種力量作用於其中的其中的水力裝置水力裝置，及電話，及電話交換機交換機等等。2022/8/12AI Lab.CSIE NUTN8你知道什麼？你知道什麼？大學大學學習學習時，有許多比課業更多的東西要學時，有許多比課業更多的東西要學:不同學程不同學程要應付許多不同的科目要應付許多不同的科目、如何運作的基本知識如何運作的基本知識、如何選如何選課課、什麼時候開始上課什麼時候開始上課、學位的要求是什麼學位的要求是什麼、從一棟建從一棟建築到另外一棟的最好路徑是什麼築到另外一棟的最好路徑是什麼、
7、周五晚上娛樂的最好周五晚上娛樂的最好去處是哪裡等？去處是哪裡等？這些問題的答案變成大多數學生這些問題的答案變成大多數學生心思的一部分心思的一部分，但是，但是，是部分的哪一種類？大部分認知科學家同意心中的知識是部分的哪一種類？大部分認知科學家同意心中的知識（knowledge）由）由心理表徵（心理表徵（mental representations）所組成所組成 2022/8/12AI Lab.CSIE NUTN9心理表徵與程序心理表徵與程序解釋許多種知識，像是學生所知道的大學，認知解釋許多種知識，像是學生所知道的大學，認知科學家提議用不同的科學家提議用不同的心理表徵心理表徵，例如，例如 :法則、
8、概念、法則、概念、心像（心像（image）及類比表示）及類比表示 心理程序心理程序（mental procedure）作用在心理表徵以）作用在心理表徵以產生產生思想及行動思想及行動。羅馬數字也表達數目羅馬數字也表達數目（I,II,III,V,X,L(50),C(100),I,II,III,V,X,L(50),C(100),D(500),M(1000)D(500),M(1000)）(類似類似心理表徵心理表徵)，但是執行算術，但是執行算術運算運算需要不同的程序需要不同的程序(類似類似心理程序心理程序)，試試，試試CIV(104)CIV(104)除以除以XXXVI(36)XXXVI(36)2022/
9、8/12AI Lab.CSIE NUTN10起始起始 瞭解心智以及它的運作之企圖可回溯至瞭解心智以及它的運作之企圖可回溯至古古希臘希臘，當時哲學家像是，當時哲學家像是柏拉圖柏拉圖及亞理士多及亞理士多德嘗試解說人類知識的性質，德嘗試解說人類知識的性質，柏拉圖認為柏拉圖認為最重要的知識來自最重要的知識來自概念概念，像是人們，像是人們天天生生就就知道的美德知道的美德 笛卡爾笛卡爾及及萊布尼茲萊布尼茲相信知識可僅由相信知識可僅由思維思維及及推論推論而得，為而得，為理性主義理性主義（rationalism）理）理論論 2022/8/12AI Lab.CSIE NUTN11亞理士多德亞理士多德討論知識，使
10、用得自討論知識，使用得自經驗經驗的法則，的法則，像是像是人是會死的。這個哲學看法為人所認知為人是會死的。這個哲學看法為人所認知為經驗主義經驗主義（empiricism）十八世紀，十八世紀，康德康德（KantKant）企圖結合理性主義及經驗主）企圖結合理性主義及經驗主義，義，主張人類知識依賴主張人類知識依賴感官經驗感官經驗及及心智心智的天生能力。的天生能力。十九世紀十九世紀實驗心理學發展之時，心智的研究仍舊停實驗心理學發展之時，心智的研究仍舊停留在留在哲學哲學的範疇內。的範疇內。馮德馮德（Wilhelm WundtWilhelm Wundt）及他的）及他的學生創立學生創立實驗室實驗室方法，比較有
11、系統地研究心智的運方法，比較有系統地研究心智的運作。作。然而在幾十年之內，實驗心理學被然而在幾十年之內，實驗心理學被行為主義行為主義（behaviorismbehaviorism）所主宰）所主宰 2022/8/12AI Lab.CSIE NUTN12在在1956左右，知識份子的景觀開始劇烈地改變。左右，知識份子的景觀開始劇烈地改變。密密勒勒（George Miller）總結許多研究，顯示人類的）總結許多研究，顯示人類的思思維能力是有限維能力是有限的，例如短期記憶限於大約七個項目的，例如短期記憶限於大約七個項目（這也就是為什麼很難記住長電話號碼或社會安全（這也就是為什麼很難記住長電話號碼或社會安
12、全號碼）。號碼）。喬姆斯基喬姆斯基（Noam ChomskyNoam Chomsky）（）（1957,19591957,1959）拒絕拒絕行行為學者為學者假設語言只是學得的習慣，而提議用假設語言只是學得的習慣，而提議用法則法則組組成的心理語法以解釋人們瞭解語言的能力，成的心理語法以解釋人們瞭解語言的能力，視為認視為認知科學的建立者之一。知科學的建立者之一。2022/8/12AI Lab.CSIE NUTN1319601960年，年，紐惠爾紐惠爾及及西蒙西蒙用用法則法則說明人類智能說明人類智能19701970年間，明斯基提議概念似的框架是知識表徵的中年間，明斯基提議概念似的框架是知識表徵的中心形
13、式，其他心形式，其他人工智能人工智能及及心理學心理學的研究者討論稱為的研究者討論稱為基基模模（schemaschema）及）及劇本劇本（scriptscript）等類似結構）等類似結構 19801980年代起許多實驗及計算研究涉及類比的（年代起許多實驗及計算研究涉及類比的（analogicalanalogical）思維，也稱為思維，也稱為個案個案基底的推理（基底的推理（case-based reasoningcase-based reasoning）與與聯結論聯結論者者(connectionistonnectionist）(腦神經網絡腦神經網絡 )理論的理論的興起興起 心智心智以以心理表徵心理
14、表徵及及程序程序來瞭解的中心觀點，今日已經來瞭解的中心觀點，今日已經面臨許多挑戰面臨許多挑戰2022/8/12AI Lab.CSIE NUTN14認知科學的方法認知科學的方法 不同領域的研究者帶來對心智及智能的種種觀點不同領域的研究者帶來對心智及智能的種種觀點及方法及方法 心智如何工作的結論必須不止根據普通常識心智如何工作的結論必須不止根據普通常識及內省，因為很多是無法有意識地獲得，會及內省，因為很多是無法有意識地獲得，會產生錯誤的心理運作描繪。因此從各方向小心地產生錯誤的心理運作描繪。因此從各方向小心地處理心理運作的心理處理心理運作的心理實驗實驗對認知科學成為對認知科學成為科學科學是是很重要
15、的。很重要的。發展理論架構的最好方法之一是形成及測試類似發展理論架構的最好方法之一是形成及測試類似於心理運作的於心理運作的計算模型計算模型(computational modelscomputational models）2022/8/12AI Lab.CSIE NUTN15人工智能人工智能計算模型計算模型的設計、建立及實驗是的設計、建立及實驗是人工智能人工智能的核心方法的核心方法 認知科學中認知科學中計算模型計算模型及及心理實驗心理實驗是聯手進是聯手進行，但在人工智能中，將心理實驗排除於行，但在人工智能中，將心理實驗排除於外外 如同認知科學家一般，如同認知科學家一般，神經科學家神經科學家常實
16、行常實行控制實驗，但他們的觀察是非常不一樣，控制實驗，但他們的觀察是非常不一樣，因為神經科學家是直接研究因為神經科學家是直接研究腦腦的性質的性質 2022/8/12AI Lab.CSIE NUTN16腦神腦神經科學經科學對對非人類非人類(猴子猴子)受驗者，研究者插入電極並記錄個受驗者，研究者插入電極並記錄個別神經的擊發。別神經的擊發。對人類而言，這技術太過於對人類而言，這技術太過於侵入性侵入性，最近年來使，最近年來使用用腦波儀腦波儀(EEG)EEG)、核磁共振核磁共振(f MRI)(f MRI)及正電子掃描及正電子掃描（positronic scanning）設備）設備 蒐集與觀察腦損傷人們動
17、作蒐集與觀察腦損傷人們動作，確定腦部位的功能確定腦部位的功能，所以所以神神經科學經科學（neuroscienceneuroscience）是理論及實驗）是理論及實驗 形成。形成。例如，腦在負責語言部位中風會導致無法說話例如，腦在負責語言部位中風會導致無法說話2022/8/12AI Lab.CSIE NUTN17認知人類學認知人類學認知人類學認知人類學（cognitive anthropology）考慮在不同）考慮在不同文化情況下思維如何作用。心智的研究很明顯不文化情況下思維如何作用。心智的研究很明顯不應限於英語使用者如何思維，而應考慮跨文化思應限於英語使用者如何思維，而應考慮跨文化思維模式的可
18、能差異。例如維模式的可能差異。例如:顏色顏色對不同文化之差異對不同文化之差異 哲學家哲學家一般不實施一般不實施有系統的實驗有系統的實驗觀察或建構觀察或建構計算計算模型模型。但哲學對認知科學仍然是重要的，因為它。但哲學對認知科學仍然是重要的，因為它的基本主題構成心智的實驗及計算方法之基礎。的基本主題構成心智的實驗及計算方法之基礎。心智哲學心智哲學（philosophy of mind）和其他方法相）和其他方法相似，但是應該和其他領域共享實驗結果。似，但是應該和其他領域共享實驗結果。2022/8/12AI Lab.CSIE NUTN18 廣義形式，認知科學（廣義形式，認知科學（cognitive
19、science）是各領域之是各領域之總和總和：心理學、人工智能、語：心理學、人工智能、語言學、神經科學、人類學及哲學。言學、神經科學、人類學及哲學。當理論及實驗收歛至關於當理論及實驗收歛至關於心智性質心智性質的結論的結論時，跨學科的工作變得較為有趣。時，跨學科的工作變得較為有趣。理論上最富成效的方法是用理論上最富成效的方法是用表徵表徵及及計算計算去去瞭解心智瞭解心智2022/8/12AI Lab.CSIE NUTN19心智的計算心智的計算-表徵之理解表徵之理解 認知科學的中心假設是：藉由心智的認知科學的中心假設是：藉由心智的表徵結構表徵結構及及作用作用在此結構的計算程序，可對在此結構的計算程序
20、，可對思維思維作最好的瞭解作最好的瞭解 這個假設來瞭解心智的這個假設來瞭解心智的方式方式為為CRUM，它代表，它代表心智的心智的計算計算 表徵之理解表徵之理解（Computational-Representational Understanding of Mind）。）。CRUM已是既有已是既有理論理論及及實驗實驗上對心智最成功的方法。上對心智最成功的方法。(但不是每一個在認知科學學科的人同意但不是每一個在認知科學學科的人同意CRUM)，但檢，但檢視心理學及其他領域的期刊，視心理學及其他領域的期刊，CRUM是是目前認知科學目前認知科學最主要的方法最主要的方法。2022/8/12AI Lab.C
21、SIE NUTN20CRUM 與與 計算機計算機 CRUM的成功在於它使用計算機中的豐富的成功在於它使用計算機中的豐富類比類比 計算機程式計算機程式=資料結構資料結構 及演算（及演算（algorithms）例如例如:串列（串列（A B C）及樹（）及樹（tree）。演算法）。演算法(機械式程序機械式程序)可定義為作用於某種結構上。例可定義為作用於某種結構上。例如，程序如，程序REVERSE 定義為顛倒一個串列（定義為顛倒一個串列（A B C）轉成（）轉成（C B A）2022/8/12AI Lab.CSIE NUTN21CRUM 與與 計算機計算機 CRUM假設假設心理表徵心理表徵類似於類似於
22、資料結構資料結構（data structures）計算程序計算程序類似於類似於演算法演算法 如下圖如下圖:認知科學中最主要的認知科學中最主要的類比類比2022/8/12AI Lab.CSIE NUTN22另一類比另一類比:頭腦頭腦 另一類比另一類比:頭腦頭腦。聯結論者提出。聯結論者提出 表徵及計算的新表徵及計算的新奇觀念奇觀念 神經神經和其和其聯結聯結當作為當作為資料結構資料結構 將將神經擊發神經擊發（neuron firing）及）及擴散激活擴散激活（spreading activation）當作為）當作為演算法演算法 CRUM以以心智心智、腦腦及及計算機計算機之間的三個方式類比之間的三個方
23、式類比來運作。來運作。沒有單一的心智計算模型，因為不同的計算機及沒有單一的心智計算模型，因為不同的計算機及寫程式方法，提出了心智的可能工作之不同方式。寫程式方法，提出了心智的可能工作之不同方式。2022/8/12AI Lab.CSIE NUTN23另一種類比另一種類比:食譜食譜 以計算方式來思維心智應該是相當自然且以計算方式來思維心智應該是相當自然且有用的有用的 另一種類比另一種類比:食譜食譜。食譜通常有兩部分：成。食譜通常有兩部分：成分分材料清單材料清單及一群處理它們的及一群處理它們的指令指令。應用烹飪應用烹飪指令於材料指令於材料，產生一盤菜，就如，產生一盤菜，就如應用應用演算法於數字及串列
24、演算法於數字及串列的資料結構，而的資料結構，而產生執行程式相似產生執行程式相似2022/8/12AI Lab.CSIE NUTN24理論、模型及程式理論、模型及程式 認知科學模型的理解，需要注意四個關鍵成分：認知科學模型的理解，需要注意四個關鍵成分：理理論、模型、程式論、模型、程式及及平台平台（platform）認知理論認知理論:一群一群表徵結構表徵結構以及操作於其上的以及操作於其上的程序程序。(類似於資料結構及演算法組成的計算機程式類似於資料結構及演算法組成的計算機程式)計算模型計算模型:使得這些結構及程序使得這些結構及程序比較精確比較精確 程式語言程式語言:以程式語言製作軟體程式以程式語言
25、製作軟體程式(像是像是LISP 或或 C)來測試模型。來測試模型。硬體平台硬體平台:程式可以執行的硬體平台，如程式可以執行的硬體平台，如Macintoshes,Sun 工作站，或工作站，或IBM PC2022/8/12AI Lab.CSIE NUTN25範例範例 要明瞭孩童如何把數目加在一起要明瞭孩童如何把數目加在一起:1328 認知理論將假定孩童如何認知理論將假定孩童如何表徵這些數字表徵這些數字，以及他，以及他們們如何處理如何處理這些表徵以完成加法這些表徵以完成加法 理論可能提議理論可能提議:13 用單一結構表示、組合結構如用單一結構表示、組合結構如10加加3、或類似神經結構的複合體、或類似
26、神經結構的複合體 程序程序:產生產生41的結果，可能是做的結果，可能是做 30加加11的運算的運算 計算模型將會比較精確地描述表徵及程序的本質計算模型將會比較精確地描述表徵及程序的本質 用用LISP的計算機語言來寫程式，並執行程式以比的計算機語言來寫程式，並執行程式以比較人類加法者和它的動作較人類加法者和它的動作 執行於不同的平台像是執行於不同的平台像是PC，或特殊的計算機，或特殊的計算機2022/8/12AI Lab.CSIE NUTN26 認知理論發展的三個階段：認知理論發展的三個階段：發現、修改發現、修改及及評價評價，這個心智和計算機的類比是有用的這個心智和計算機的類比是有用的 理論發展
27、、模型發展及程式發展常連在一起，因理論發展、模型發展及程式發展常連在一起，因為寫為寫程式程式可導致新種類的可導致新種類的資料結構資料結構及及演算法演算法的發的發明，而變成模型的一部分，它在理論中也有類似明，而變成模型的一部分，它在理論中也有類似對應部分對應部分 執行程式執行程式對模型的評價之貢獻有三：對模型的評價之貢獻有三：第一第一，它有助於顯示假定的表徵及程序是計算上，它有助於顯示假定的表徵及程序是計算上可實現的可實現的(因為許多看似合理的演算法，無法解決因為許多看似合理的演算法，無法解決在真正計算機上的大型問題在真正計算機上的大型問題)2022/8/12AI Lab.CSIE NUTN27
28、 第二第二，為了顯示不僅理論上計算可行，而且心理，為了顯示不僅理論上計算可行，而且心理學上看似合理，程式必須考慮學上看似合理，程式必須考慮質質的方面應用。例的方面應用。例如，我們的加法程式應該能得到如，我們的加法程式應該能得到像孩童同樣的正像孩童同樣的正確及錯誤的答案確及錯誤的答案 第三第三，為顯示在理論及人類思維之間比較細節的，為顯示在理論及人類思維之間比較細節的吻合，程式應該能夠吻合，程式應該能夠量量化地產生預測，和實驗作化地產生預測，和實驗作比較。例如，加法問題，心理實驗顯示孩童得到比較。例如，加法問題，心理實驗顯示孩童得到某個百分比的正確率，那麼計算機程式應該得到某個百分比的正確率，那
29、麼計算機程式應該得到概略概略同樣百分比的正確率同樣百分比的正確率2022/8/12AI Lab.CSIE NUTN28心理表徵評估途徑心理表徵評估途徑 五個複雜準則，據以評估用來解釋思維五個複雜準則，據以評估用來解釋思維的表徵及計算。的表徵及計算。第二至第八章用這些準則來評估心理表徵第二至第八章用這些準則來評估心理表徵的的六個不同途徑六個不同途徑(方式方式)：邏輯（：邏輯（logic）、）、法則（法則（rules）、概念（）、概念（concepts）、心像）、心像（images）、類比（）、類比（analogies）、及聯）、及聯結（結（connections）（人工神經網絡）等）（人工神經網
30、絡）等不同心理表徵方式。不同心理表徵方式。2022/8/12AI Lab.CSIE NUTN29評估心理表徵理論的五大準則評估心理表徵理論的五大準則1.表徵的能力表徵的能力2.計算的能力計算的能力(1)問題解決（問題解決（problem solving）-計畫（計畫（planning）-決策（決策（decision）-解釋（解釋（explanation）(2)學習（學習（learning）(3)語言（語言（language）2022/8/12AI Lab.CSIE NUTN30評估心理表徵理論的五大準則評估心理表徵理論的五大準則3.心理學上的合理性心理學上的合理性（psychological
31、plausibility）4.神經學上的合理性神經學上的合理性（neurological plausibility）5.實際適用性實際適用性（applicability）(1)教育（教育（education）(2)設計（設計（design）(3)智能系統（智能系統（intelligent systems）2022/8/12AI Lab.CSIE NUTN311.表徵的能力表徵的能力 關於一個特定表徵能關於一個特定表徵能表達多少資訊表達多少資訊 例如，一個大學例如，一個大學行事曆行事曆要求，要求，一旦准許一旦准許入大學，建議學生在開課前預先註冊入大學，建議學生在開課前預先註冊。認真接受這個勸告的
32、學生需要將其內在認真接受這個勸告的學生需要將其內在表徵為一個形式，而導致更進一步推論，表徵為一個形式，而導致更進一步推論，像是他們應到註冊辦公室為下學期簽字的像是他們應到註冊辦公室為下學期簽字的結論結論2022/8/12AI Lab.CSIE NUTN322.計算的能力計算的能力(1)問題解決：一個心理表徵的理論應該能夠解釋人問題解決：一個心理表徵的理論應該能夠解釋人們如何推論以完成他們的目的。有三種要說明的們如何推論以完成他們的目的。有三種要說明的問題解決：問題解決：計畫、決策計畫、決策及及解釋解釋。-計畫計畫（planning）從從初始狀態初始狀態到到目的狀態目的狀態去找出所經歷的中間狀去
33、找出所經歷的中間狀態。例如態。例如:學生在測驗的問題。在這些問題中，學生在測驗的問題。在這些問題中，給予某些資訊，學生必須找出給予某些資訊，學生必須找出如何計算答案如何計算答案。起。起始狀態包括學生所知和問題描述中的資訊，而目始狀態包括學生所知和問題描述中的資訊，而目的狀態則包括答案。學生必須建構一系列成功的的狀態則包括答案。學生必須建構一系列成功的計算以找出解答。計算以找出解答。2022/8/12AI Lab.CSIE NUTN33(1)問題解決問題解決 -決策決策（decision）為了達成他們的目的，面對許多不同的為了達成他們的目的，面對許多不同的 方法，必須選出最好的一個。方法，必須選
34、出最好的一個。-解釋解釋（explanation）解釋問題要求人們找出為什麼某些事情解釋問題要求人們找出為什麼某些事情 發生，像是為什麼朋友晚餐遲到發生，像是為什麼朋友晚餐遲到2022/8/12AI Lab.CSIE NUTN34(2)學習（學習（learning）當人們解決問題時，他們通常能夠從當人們解決問題時，他們通常能夠從經驗經驗中學習中學習，因而下一次可以更容易解決它。，因而下一次可以更容易解決它。例如，學生第一次註冊時常常很迷惑，因例如，學生第一次註冊時常常很迷惑，因為不知道遵從什麼程序或如何選好的科目。為不知道遵從什麼程序或如何選好的科目。然而後來的註冊則簡單多了。然而後來的註冊則
35、簡單多了。具有智能的一部分是能從經驗學習，因此，具有智能的一部分是能從經驗學習，因此，心理表徵的理論必須有充分的計算能力以解心理表徵的理論必須有充分的計算能力以解釋人們釋人們如何學習如何學習。2022/8/12AI Lab.CSIE NUTN35(3)語言（語言（language）解決問題及學習須經過解決問題及學習須經過語言語言使用來說明使用來說明 使用語言是必須使用語言是必須特別處理特別處理的唯一認知能力的唯一認知能力 語言的使用至少有三方面必須加以解釋：語言的使用至少有三方面必須加以解釋：人們瞭解語言的能力、他們說話的能力及人們瞭解語言的能力、他們說話的能力及孩童學習語言的普遍能力。孩童學
36、習語言的普遍能力。2022/8/12AI Lab.CSIE NUTN363.心理學上的合理性心理學上的合理性 認知科學有瞭解人類認知的目的，因此重要的是認知科學有瞭解人類認知的目的，因此重要的是心理表徵理論不僅有許多表徵及計算能力之外，心理表徵理論不僅有許多表徵及計算能力之外，也關心人們也關心人們如何思維如何思維 心理學上的合理性，要求不只是人在心理學上的合理性，要求不只是人在質的能力質的能力，也要求關於這些能力的心理學實驗在也要求關於這些能力的心理學實驗在量的結果量的結果 這個準則和計算能力的不同處是心理表徵的認知這個準則和計算能力的不同處是心理表徵的認知理論不只顯示出任務在計算上是可能，而
37、且也試理論不只顯示出任務在計算上是可能，而且也試著著解釋人完成它的特別方式解釋人完成它的特別方式2022/8/12AI Lab.CSIE NUTN374.神經學上的合理性神經學上的合理性 因為人類思維是由人腦完成的，心理表徵理因為人類思維是由人腦完成的，心理表徵理論至少必須和論至少必須和神經科學實驗結果一致神經科學實驗結果一致 記錄腦波的記錄腦波的EEG神經科技與新的掃描技術神經科技與新的掃描技術 ，確認，確認何處何處及及何時何時腦中某些認知任務在實行。腦中某些認知任務在實行。試著評估每一個知識表徵的方法。試著評估每一個知識表徵的方法。目前，腦如何產生認知的資訊仍然有限目前，腦如何產生認知的資
38、訊仍然有限2022/8/12AI Lab.CSIE NUTN385.實際適用性實際適用性三個方面重要的應用三個方面重要的應用(1)教育教育 認知科學應能夠增加對學生如何學習的瞭認知科學應能夠增加對學生如何學習的瞭解，也能夠建議如何更好地教他們解，也能夠建議如何更好地教他們(2)設計設計 像是如何製作人們喜愛使用的計算機介面，像是如何製作人們喜愛使用的計算機介面，應可從計算機運作時，如何容易讓人們瞭應可從計算機運作時，如何容易讓人們瞭解其中的內容解其中的內容2022/8/12AI Lab.CSIE NUTN395.實際適用性實際適用性(3)智能系統智能系統 發展智能系統作為一個獨立的專家或支援人
39、發展智能系統作為一個獨立的專家或支援人類決策的類決策的工具工具，幫助人類思維的計算。，幫助人類思維的計算。不同的心理表徵已產生非常不同的不同的心理表徵已產生非常不同的專家系專家系統統，包括法則基底、個案基底及聯結論者，包括法則基底、個案基底及聯結論者工具。工具。其他認知科學的潛在實際應用包含瞭解及其他認知科學的潛在實際應用包含瞭解及治療心理疾病。治療心理疾病。2022/8/12AI Lab.CSIE NUTN40準則現況與未來準則現況與未來 沒有單一的心理表徵沒有單一的心理表徵方式完全滿足這所有方式完全滿足這所有的準則的準則 許多人類思維方面，像是許多人類思維方面，像是感覺感覺（視覺、聽（視覺
40、、聽覺、觸覺、嗅覺、味覺）、情緒和運動控覺、觸覺、嗅覺、味覺）、情緒和運動控制，制，不包括在這些準則不包括在這些準則內內 準則提供一個比較及評估目前心理表徵理準則提供一個比較及評估目前心理表徵理論的架構論的架構2022/8/12AI Lab.CSIE NUTN41總結總結 心理學、人工智能、神經科學、語言學、心理學、人工智能、神經科學、語言學、人類學及哲學的研究者採用不同的方法研人類學及哲學的研究者採用不同的方法研究心智，但理想上這些方法能匯聚至究心智，但理想上這些方法能匯聚至心智心智如何工作的共同解釋如何工作的共同解釋 統一觀點的認知科學，來自於將種種理論統一觀點的認知科學，來自於將種種理論
41、途徑途徑(技術技術)看成與看成與心理表徵心理表徵及及程序程序有關，類有關，類似於計算機程式中所熟悉的表徵及程序似於計算機程式中所熟悉的表徵及程序2022/8/12AI Lab.CSIE NUTN42本章目的本章目的 解釋標的解釋標的:為何人們具有一種特定的為何人們具有一種特定的智能行智能行為為？解釋的模式（解釋的模式（pattern）人們具有心理人們具有心理表徵表徵。人們具有演算人們具有演算程序程序（process）作用於那些）作用於那些表表徵徵之上。之上。程序程序應用至應用至表徵表徵而產生而產生行為行為。紅體字紅體字 可置換可置換(例如例如:智能行為智能行為 改為改為 上進上進行為行為)20
42、22/8/12AI Lab.CSIE NUTN43相關假設相關假設1.心智的研究是刺激及重要的。因為研究心心智的研究是刺激及重要的。因為研究心智性質，就如科學研究一般地具有智性質，就如科學研究一般地具有挑戰性挑戰性2.心智的研究是心智的研究是跨學科跨學科的。需要哲學家、心的。需要哲學家、心理學家、計算機科學家、語言學家、神經理學家、計算機科學家、語言學家、神經科學家、人類學家及其他思維者所具有的科學家、人類學家及其他思維者所具有的洞察能力洞察能力3.心智的跨學科研究（認知科學）有個心智的跨學科研究（認知科學）有個核心核心：心智的計算心智的計算表徵之理解表徵之理解（CRUM）4.CRUM是多方面
43、的，現今是多方面的，現今沒有單一沒有單一的計算的計算表徵說法對人類思維是適當的表徵說法對人類思維是適當的2022/8/12AI Lab.CSIE NUTN44相關假設相關假設5.CRUM是成功的是成功的:計算計算表徵的技術在解釋表徵的技術在解釋心理的行為，及其實際改進行為的能力方心理的行為，及其實際改進行為的能力方面，面，超越以往既有的心智理論超越以往既有的心智理論。6.CRUM是不完全的。是不完全的。並非並非人類思維及智能人類思維及智能的所有方面都能以計算的所有方面都能以計算表徵的觀點作解釋。表徵的觀點作解釋。對對CRUM已經有實質的挑戰，顯示出需要已經有實質的挑戰，顯示出需要整合整合生物研究（神經科學生物研究（神經科學），和思維及知），和思維及知識的社會方面之研究。識的社會方面之研究。
