认知科学的一些基础理论问题课件.ppt

1、认知科学的一些基础理论问题北京师范大学哲学系 1感谢你的观看2019年8月18一、认知科学概况一、认知科学概况 认知科学是认知科学是以研究人类认知过程、智能和以研究人类认知过程、智能和智能系统、大脑和心灵内在运行机制的一智能系统、大脑和心灵内在运行机制的一门学科。门学科。2020世纪世纪7070年代年代(50(50年代？年代？)兴起，是兴起，是心理学、心理学、语言学、神经生理学、计算机科学、哲学语言学、神经生理学、计算机科学、哲学和人类学的交叉学科。和人类学的交叉学科。2感谢你的观看2019年8月18认知科学不同的研究进路认知科学不同的研究进路 认知科学依据不同的问题领域和研究方法划认知科学依

2、据不同的问题领域和研究方法划分为不同的研究进路分为不同的研究进路 心理学进路心理学进路 语言学进路语言学进路 生物物理学进路生物物理学进路 神经生理学进路神经生理学进路 人工智能进路人工智能进路 广义进化论进路广义进化论进路 复杂性科学进路复杂性科学进路3感谢你的观看2019年8月18认知科学的学科建制化认知科学的学科建制化 最近二十年，认知科学的学科建制化步伐加快：最近二十年，认知科学的学科建制化步伐加快：哈佛大学等院校相继建立了认知科学研究机构，哈佛大学等院校相继建立了认知科学研究机构，MIT成立了世界上第一个认知科学系，成立了世界上第一个认知科学系，1986年年加州大学圣地亚哥分校设立第

3、一个认知科学博加州大学圣地亚哥分校设立第一个认知科学博士学位。士学位。以以“认知科学认知科学”为名义的期刊杂志也相继问世。为名义的期刊杂志也相继问世。4感谢你的观看2019年8月18认知科学的起源认知科学的起源 认知科学起源于不同学科领域，特别是：认知科学起源于不同学科领域，特别是：图灵机概念的产生图灵机概念的产生 人工智能研究的兴起人工智能研究的兴起 心灵哲学中以普特南（心灵哲学中以普特南（H.PutnamH.Putnam）和福多和福多（J.FodorJ.Fodor）为代表的为代表的“功能主义功能主义”理论的确理论的确立立 心理学和语言学乔姆斯基（心理学和语言学乔姆斯基（A.N.A.N.Ch

4、omskyChomsky）等等反对激进行为主义的反对激进行为主义的“认知革命认知革命”5感谢你的观看2019年8月18 认知科学所引发的一些基础问题成为认知科学所引发的一些基础问题成为20-2120-21世世纪之交涉及领域广泛、争论最为激烈的世界纪之交涉及领域广泛、争论最为激烈的世界性的科学和哲学的热点问题。性的科学和哲学的热点问题。认知科学不同的研究进路，也决定了关于它认知科学不同的研究进路，也决定了关于它的哲学观念上的巨大分歧和各种研究范式的的哲学观念上的巨大分歧和各种研究范式的激烈竞争激烈竞争 。6感谢你的观看2019年8月18二、认知科学的二、认知科学的几个基础理论问题几个基础理论问题

5、 这里的基础理论问题涉及哲学，拟从以下几这里的基础理论问题涉及哲学，拟从以下几个方面展开讨论：个方面展开讨论：心灵哲学心灵哲学 人工智能的基础假设和工作范式人工智能的基础假设和工作范式 认知科学中的计算主义研究纲领认知科学中的计算主义研究纲领7感谢你的观看2019年8月18（一）心灵哲学（philosophy of mind）当代心灵哲学的研究从大的方面讲，主要是当代心灵哲学的研究从大的方面讲，主要是围绕着心身关系、意向性、意识等问题展开。围绕着心身关系、意向性、意识等问题展开。8感谢你的观看2019年8月181 1、心身关系问题、心身关系问题心身关系问题是一个古老的哲学问题。当心身关系问题是

6、一个古老的哲学问题。当代心灵哲学主要涉及心的本体论研究和心身代心灵哲学主要涉及心的本体论研究和心身因果作用研究两个方面。因果作用研究两个方面。9感谢你的观看2019年8月18（1 1）关于心的本体论问题）关于心的本体论问题 以笛卡尔为代表的传统观点是心身实体二以笛卡尔为代表的传统观点是心身实体二元论。元论。与心身二元论不同，当代心灵哲学家大多与心身二元论不同，当代心灵哲学家大多持有实体唯物主义立场，并试图在自然主持有实体唯物主义立场，并试图在自然主义的框架之内对心的本体论地位和心身因义的框架之内对心的本体论地位和心身因果作用问题做出回答。果作用问题做出回答。10感谢你的观看2019年8月18

7、2020世纪上半叶以来，关于心的本体论研究经世纪上半叶以来，关于心的本体论研究经历了多个理论流派的兴衰历了多个理论流派的兴衰 以以RyleRyle和和HempelHempel为代表的行为主义为代表的行为主义 以以SmartSmart和和PlacePlace等人为代表的心身类型同一等人为代表的心身类型同一论论 以以PutnamPutnam、FodorFodor为代表的功能主义等。为代表的功能主义等。11感谢你的观看2019年8月18 从心身类型同一论到功能主义的发展反映了从心身类型同一论到功能主义的发展反映了由还原的强物理主义到非还原的弱物理主义由还原的强物理主义到非还原的弱物理主义的转变。的转

8、变。转变过程中，转变过程中，DavidsonDavidson提出了作为非还原的提出了作为非还原的物理主义基础的心身附随关系思想。物理主义基础的心身附随关系思想。PutnamPutnam基于功能主义提出了心理状态多重实基于功能主义提出了心理状态多重实现论题。现论题。12感谢你的观看2019年8月18（2 2）心身因果作用问题）心身因果作用问题 心身因果作用有三个方向：身心身因果作用有三个方向：身心、心心、心身、身、心心心。心。引起较多争论的是第二和第三个方向，主要引起较多争论的是第二和第三个方向，主要是讨论在因果闭合的物理世界中是讨论在因果闭合的物理世界中,心理现象如心理现象如何具有因果效力的问

9、题。何具有因果效力的问题。13感谢你的观看2019年8月18心身因果作用问题的理解心身因果作用问题的理解 以以JacksonJackson为代表的副现象主义，将心理现为代表的副现象主义，将心理现象看作是完全没有因果效力的，是附加在大象看作是完全没有因果效力的，是附加在大脑的某些物理过程之上的一种脑的某些物理过程之上的一种“副现象副现象”。以以DavidsonDavidson为代表的反常的一元论，以心身为代表的反常的一元论，以心身同一论和心身附随关系为基础。同一论和心身附随关系为基础。14感谢你的观看2019年8月18 以以Fodor,Fodor,PylyshynPylyshyn为代表的符号计算

10、主义，为代表的符号计算主义，强调具有语义内容、同时又得到物理实现的强调具有语义内容、同时又得到物理实现的表征（或符号）计算的因果解释理论。表征（或符号）计算的因果解释理论。以以KimKim为代表的心身局域还原论等。为代表的心身局域还原论等。15感谢你的观看2019年8月182、意向性问题 意向性问题是当代心灵哲学最为困难的两个问意向性问题是当代心灵哲学最为困难的两个问题之一（另一个是意识问题）题之一（另一个是意识问题）现象学家现象学家BrentanoBrentano将意向性看作是心理现象与将意向性看作是心理现象与物理现象区分的标志，物理现象区分的标志，“意向使心灵指向某个意向使心灵指向某个对象

11、对象”。他认为唯物主义是不能解释意向性的。他认为唯物主义是不能解释意向性的。16感谢你的观看2019年8月18尼采在权力意志中指出 注意某事并找出一个原因，这意味着，在其注意某事并找出一个原因，这意味着，在其中寻找有意向者，寻找一个主体，一个行为中寻找有意向者，寻找一个主体，一个行为者，每个事件都是一个行为，人们习惯在一者，每个事件都是一个行为，人们习惯在一切事件中都发现有意向。切事件中都发现有意向。人类所有行为都是关于某物或某对象的，人类所有行为都是关于某物或某对象的，“我们清楚我们在做什么我们清楚我们在做什么”，我们有信念、，我们有信念、愿望、倾向等。愿望、倾向等。动物是否也有此习惯呢？动

12、物是否也有此习惯呢？17感谢你的观看2019年8月18心灵的意向性心灵的意向性主要涉及三方面问题：主要涉及三方面问题：意向心理状态的实在性问题意向心理状态的实在性问题 意向内容的关系性质问题意向内容的关系性质问题 意向性的自然化问题意向性的自然化问题18感谢你的观看2019年8月18（1 1）意向心理状态的）意向心理状态的实在性问题实在性问题 对于信念、愿望等意向心理状态是否是实在对于信念、愿望等意向心理状态是否是实在的，它们是否与我们的常识心理学的概括相的，它们是否与我们的常识心理学的概括相一致，目前有三种不同的解决方向：一致，目前有三种不同的解决方向：19感谢你的观看2019年8月18 1

13、 1）以）以FodorFodor为代表的意向实在论为代表的意向实在论 认为命题态度等意向心理状态是在物理系统认为命题态度等意向心理状态是在物理系统中得到实现的，是具有语义性质和因果效力中得到实现的，是具有语义性质和因果效力的状态。的状态。20感谢你的观看2019年8月18 2 2）以）以Paul Paul ChurchlandChurchland、Patricia Patricia Churchland Churchland 和和 StichStich为代表的取消主义为代表的取消主义 他们认为，我们关于心的常识看法是错误的，他们认为，我们关于心的常识看法是错误的，常识看法对信念、愿望等意向心理

14、状态的错常识看法对信念、愿望等意向心理状态的错误预设，终将随着神经科学或认知科学的发误预设，终将随着神经科学或认知科学的发展而被取消。展而被取消。21感谢你的观看2019年8月18 3 3）以）以DennettDennett为代表的为代表的“拟人化的意向立场拟人化的意向立场”是工具主义的：是工具主义的：一方面肯定意向心理状态在行为解释与预测一方面肯定意向心理状态在行为解释与预测中的重要作用，另一方面又认为它们并非真中的重要作用，另一方面又认为它们并非真实的内部状态。实的内部状态。22感谢你的观看2019年8月18“意向性立场把一个实体（人、动物、人造意向性立场把一个实体（人、动物、人造物等）看

15、作似乎是一个理性的自主体，通过物等）看作似乎是一个理性的自主体，通过考虑自己的信念、愿望来对行动加以选择，考虑自己的信念、愿望来对行动加以选择，这是一种拟人化的立场这是一种拟人化的立场”。他认为，对下国际象棋的计算机采取意向性他认为，对下国际象棋的计算机采取意向性立场是有效的。立场是有效的。23感谢你的观看2019年8月18（2 2）意向内容与外部世界）意向内容与外部世界的关系问题的关系问题 SearleSearle认为，意向状态具有内在的表达能力，认为，意向状态具有内在的表达能力，即有即有“所指内容所指内容”，它们总能把心灵同这个，它们总能把心灵同这个世界或种种可能世界联系起来。世界或种种可

16、能世界联系起来。24感谢你的观看2019年8月18 1 1）以）以BlockBlock、DevittDevitt和和LycanLycan等人为代表的内等人为代表的内在论主张，外部世界的存在与变化对于意向在论主张，外部世界的存在与变化对于意向内容的确定不具有实质性意义。内容的确定不具有实质性意义。2 2）以）以PutnamPutnam和和BurgeBurge为代表的外在论主张，为代表的外在论主张，心与世界的关系对于意向内容的确定具有实心与世界的关系对于意向内容的确定具有实质性意义。质性意义。25感谢你的观看2019年8月18 3 3）FodorFodor一方面主张方法论的个体主义，认一方面主张方

17、法论的个体主义，认为在对行为的心理学解释上，真正具有因果为在对行为的心理学解释上，真正具有因果相关性的是不同个体心理状态的内在性质。相关性的是不同个体心理状态的内在性质。另一方面希望将考虑语义学的外在论与个体另一方面希望将考虑语义学的外在论与个体主义结合起来。主义结合起来。26感谢你的观看2019年8月18（3 3）意向性的自然化问题）意向性的自然化问题 意向性自然化问题有两种解决方案：意向性自然化问题有两种解决方案：1 1）以）以DretskeDretske和和FodorFodor为代表的因果论，将为代表的因果论，将意向关系自然化为因果关系。；意向关系自然化为因果关系。；2 2）以）以Mil

18、likanMillikan和和BogdanBogdan等人为代表的目的等人为代表的目的论，将意向关系归结为以生物进化机制为基论，将意向关系归结为以生物进化机制为基础的目的相关性（环境与心，与生物有机体础的目的相关性（环境与心，与生物有机体的目的相关性）的目的相关性）。27感谢你的观看2019年8月183、意识问题 意识问题一直是心灵哲学研究中最为困难的意识问题一直是心灵哲学研究中最为困难的问题之一问题之一。科学和哲学研究中的意识主要是觉知，是与科学和哲学研究中的意识主要是觉知，是与感知、认识、相信、想象、记忆和体验等相感知、认识、相信、想象、记忆和体验等相伴的有意识的心脑活动及其特征。伴的有意

19、识的心脑活动及其特征。28感谢你的观看2019年8月18 LevineLevine曾于曾于8080年代提出年代提出“解释的鸿沟解释的鸿沟”的概的概念：关于大脑的物理的或功能的解释和理解念：关于大脑的物理的或功能的解释和理解与我们关于意识经验的解释和理解之间有一与我们关于意识经验的解释和理解之间有一条难以填平的鸿沟。条难以填平的鸿沟。意识经验不能通过我们对大脑的物理的或功意识经验不能通过我们对大脑的物理的或功能的理解而得到解释。能的理解而得到解释。29感谢你的观看2019年8月18 有哲学家认为，之所以存在这一鸿沟，是因为有哲学家认为，之所以存在这一鸿沟，是因为自然科学的发展还没有给予我们解释意

20、识现象自然科学的发展还没有给予我们解释意识现象所需的概念，而随着科学的发展，这一鸿沟有所需的概念，而随着科学的发展，这一鸿沟有望填平。望填平。也有哲学家认为这一鸿沟是根本不可能填平的。也有哲学家认为这一鸿沟是根本不可能填平的。持这种看法的人对此做出了两种不同的解释。持这种看法的人对此做出了两种不同的解释。30感谢你的观看2019年8月18 以以McGinnMcGinn为代表的哲学家将鸿沟的存在归因为代表的哲学家将鸿沟的存在归因于我们心灵自身的认识能力的限度。于我们心灵自身的认识能力的限度。以以JacksonJackson、Levine Levine 和和 CharlmesCharlmes等人为

21、代表等人为代表的另一些哲学家则认为，对一个现象的科学的另一些哲学家则认为，对一个现象的科学解释依赖于对这一现象进行物理的或功能的解释依赖于对这一现象进行物理的或功能的概念分析，而无论我们对意识做出怎样的物概念分析，而无论我们对意识做出怎样的物理的或功能的解释，我们都并没有解释意识理的或功能的解释，我们都并没有解释意识或感觉本身，因此这条鸿沟不可填平。或感觉本身，因此这条鸿沟不可填平。31感谢你的观看2019年8月18 LevineLevine主张意识现象与物理现象之间解释上主张意识现象与物理现象之间解释上的鸿沟是知识论上的，而不是形而上学的。的鸿沟是知识论上的，而不是形而上学的。而而Jacks

22、onJackson和和CharlmesCharlmes则持有对意识的性质二则持有对意识的性质二元论看法，认为意识现象与物理现象之间的元论看法，认为意识现象与物理现象之间的解释的鸿沟具有形而上学的意义，表明意识解释的鸿沟具有形而上学的意义，表明意识现象并非附随于物理现象。现象并非附随于物理现象。32感谢你的观看2019年8月184.心灵是否是涉身的？Mark Johnson总结总结3030年来认知科学的成就对年来认知科学的成就对传统哲学的挑战时说，认知科学的三大发现传统哲学的挑战时说，认知科学的三大发现是：是：心灵本质上是涉身的；心灵本质上是涉身的；思想大部分是无意识的；思想大部分是无意识的；抽

23、象概念大多是隐喻的。抽象概念大多是隐喻的。33感谢你的观看2019年8月18 7070年代以前是基于理性主义的符号运算传统。年代以前是基于理性主义的符号运算传统。7070年代以后，人们认识到，年代以后，人们认识到，“理性绝不是宇理性绝不是宇宙的先验特征，理性也不是与身体无关的人宙的先验特征，理性也不是与身体无关的人类心灵的先验特征。类心灵的先验特征。心灵依赖于身体的生理结构，是由人的身体心灵依赖于身体的生理结构，是由人的身体的特殊性质，由人脑的神经结构的特殊细节，的特殊性质，由人脑的神经结构的特殊细节，由我们在世界中的日常举止的特殊情况塑造由我们在世界中的日常举止的特殊情况塑造的，理性、心灵、

24、概念、推理、思维等都是的，理性、心灵、概念、推理、思维等都是涉身的。涉身的。”34感谢你的观看2019年8月185.5.思维的模块性问题思维的模块性问题：FodorFodor的思维非模块性主张和以的思维非模块性主张和以ToobyTooby和和CosmidesCosmides为代表的进化心理学家关于思维的为代表的进化心理学家关于思维的社会模块假说之间的争论。社会模块假说之间的争论。此外还有他心知问题、理性能力问题等等。此外还有他心知问题、理性能力问题等等。35感谢你的观看2019年8月18（二）人工智能的基础假设和工作范式 19561956年达特茅斯会议正式使用年达特茅斯会议正式使用“人工智能人

25、工智能”术语。术语。为期两个月的会议的目标是，致力于开发为期两个月的会议的目标是，致力于开发像人那样思维的人工系统。像人那样思维的人工系统。半个世纪以来，半个世纪以来，人工智能成为认知科学的人工智能成为认知科学的“智力智力内核内核”。36感谢你的观看2019年8月18人工智能的最初目标人工智能的最初目标实现了吗？实现了吗？早在早在 1965 1965年，认知科学的领袖人物西蒙年，认知科学的领袖人物西蒙（H.A.SimonH.A.Simon）就曾预言就曾预言“在在2020年内，机器将年内，机器将能做人所能做的一切能做人所能做的一切”。明斯基（明斯基（M.M.MinskyMinsky）197719

26、77年预言：年预言：“在一代在一代人之内，创造人之内，创造人工智能人工智能的问题将会基本的问题将会基本解决解决”。37感谢你的观看2019年8月181.1.今日人工智能今日人工智能 机器人足球机器人足球 大深蓝、小深蓝大深蓝、小深蓝 具有自主性的智能机器人具有自主性的智能机器人 人工生命人工生命 人工意识人工意识 计算心灵计算心灵 摩尔定律和莫拉维克预言摩尔定律和莫拉维克预言 38感谢你的观看2019年8月18 创建具有认知能力的智能体（或称认知主体）创建具有认知能力的智能体（或称认知主体）（agentagent）是人工智能实现基本目标的基本途是人工智能实现基本目标的基本途径之一。从认识论和认

27、知心理学角度，构成径之一。从认识论和认知心理学角度，构成人的心智状态的要素包括人的心智状态的要素包括 1 1）认知：信念、知识、学习等；）认知：信念、知识、学习等；2 2）情感：愿望、偏好、兴趣等；）情感：愿望、偏好、兴趣等；3 3）意向：目标、意图、规划、承诺等。）意向：目标、意图、规划、承诺等。39感谢你的观看2019年8月18 为了创建具有心智的认知主体，要求认知主为了创建具有心智的认知主体，要求认知主体是理性的，因此，信念（体是理性的，因此，信念（beliefbelief）、）、愿望愿望（desiredesire）和意图（和意图（intentionintention）三者及其关三者及其

28、关系被看作是最为重要。系被看作是最为重要。40感谢你的观看2019年8月18 目前智能体研究普遍以美国哲学家布莱特曼目前智能体研究普遍以美国哲学家布莱特曼BratmanBratman的行为意图理论（的行为意图理论（BDIBDI模型模型19871987）为基础为基础，而且产生了广泛而深入的影响。而且产生了广泛而深入的影响。多主体的认知，多主体的交流？多主体的认知，多主体的交流？41感谢你的观看2019年8月18弱人工智能弱人工智能和强人工智能观点和强人工智能观点 弱人工智能观点仅仅把人工智能作为模拟和弱人工智能观点仅仅把人工智能作为模拟和理解人类认知和智能活动的工具。理解人类认知和智能活动的工具

29、。强人工智能观点认为，人工智能系统本身就强人工智能观点认为，人工智能系统本身就具有智能，心灵和计算机在功能上没有区别。具有智能，心灵和计算机在功能上没有区别。总有一天计算机能够达到甚至超过人类智能。总有一天计算机能够达到甚至超过人类智能。42感谢你的观看2019年8月18如何检验机器具有智能？图灵检验（模仿游戏：男人，女人，不限性别图灵检验（模仿游戏：男人，女人，不限性别的提问者，如果一台机器在模仿游戏中作出令的提问者，如果一台机器在模仿游戏中作出令人满意的表演，就通过图灵检验）人满意的表演，就通过图灵检验）塞尔的塞尔的“汉堡包汉堡包”（尚克的程序和人回答的一（尚克的程序和人回答的一样好，能说

30、理解故事了吗？）样好，能说理解故事了吗？）塞尔的塞尔的“中文屋中文屋”（中文卡片配对，脚本，故（中文卡片配对，脚本，故事，问题，问题的回答，英文规则事，问题，问题的回答，英文规则=程序）程序）43感谢你的观看2019年8月182.反对强人工智能观点反对强人工智能观点的几类论证的几类论证 1961年鲁卡斯（年鲁卡斯（J.Lucas）论证）论证 1979年霍夫斯塔特（年霍夫斯塔特（D.R.Hofstader）论证论证GEB一条永恒的金带一条永恒的金带 1989-1994年彭罗斯（年彭罗斯（R.Penros）论证）论证（皇帝新脑、心灵的影子）（皇帝新脑、心灵的影子）44感谢你的观看2019年8月18

31、 1970-1995年德莱弗斯（年德莱弗斯（H.Dreyfus&S.Dreyfus）兄弟的论证（计算机不能做什）兄弟的论证（计算机不能做什么？么？1972、计算机仍然不能做什么？、计算机仍然不能做什么？1991）1990-1998年塞尔（年塞尔（J.R.Searle）的论证的论证（心灵、语言与社会、意识之迷）（心灵、语言与社会、意识之迷）图灵机概念和哥德尔定理图灵机概念和哥德尔定理45感谢你的观看2019年8月183.人工智能的基本信念 1.认知和智能活动是信息处理过程。认知和智能活动是信息处理过程。2.人工系统可模拟生命和智能过程。人工系统可模拟生命和智能过程。3.通过研究虚拟世界各类人工智

32、能的详情可通过研究虚拟世界各类人工智能的详情可以把握真实世界人类认知和智能的基本性质。以把握真实世界人类认知和智能的基本性质。4.虚拟世界与真实世界具有同样的实在性。虚拟世界与真实世界具有同样的实在性。这些信念基于一些基本假设这些信念基于一些基本假设46感谢你的观看2019年8月181 1）功能主义假说）功能主义假说 功能主义是认知科学的最基本的假定。功能主义是认知科学的最基本的假定。心理学心理学“认知革命认知革命”的结果是诞生了认知心的结果是诞生了认知心理学，即心理学的信息处理理论。把智能有理学，即心理学的信息处理理论。把智能有机体视作接收、存储和处理信息的信息处理机体视作接收、存储和处理信

33、息的信息处理系统。系统。认知是信息加工的过程或计算过程。认知是信息加工的过程或计算过程。47感谢你的观看2019年8月18 普特南（普特南（H.H.Putnam Putnam）对功能主义的标准表对功能主义的标准表述：人类心理状态就是大脑的计算状态，要述：人类心理状态就是大脑的计算状态，要理解心理状态就必须对神经学进行抽象，就理解心理状态就必须对神经学进行抽象，就像我们在编程或使用计算机时，对硬件进行像我们在编程或使用计算机时，对硬件进行抽象一样，心理状态就像软件（普特南抽象一样，心理状态就像软件（普特南1 1观点观点19601960s s）。48感谢你的观看2019年8月18 塞尔对功能主义的

34、描述：心智之于大脑，如塞尔对功能主义的描述：心智之于大脑，如同程序之于硬件，因此即使不研究神经生理同程序之于硬件，因此即使不研究神经生理学，也能研究心智。学，也能研究心智。程序是至关重要的，与它在计算机中的实现程序是至关重要的，与它在计算机中的实现毫不相干，心智的功能与载体无关。毫不相干，心智的功能与载体无关。49感谢你的观看2019年8月18 随着后来联结主义的兴起和发展，功能主义随着后来联结主义的兴起和发展，功能主义面临着一定的挑战，甚至普特南后期也放弃面临着一定的挑战，甚至普特南后期也放弃了功能主义的普特南了功能主义的普特南观点：观点：“人脑是否能被人脑是否能被模型化为计算机这一问题远远

35、悬而未决，但模型化为计算机这一问题远远悬而未决，但我不再坚持心理状态与计算状态同构的思想我不再坚持心理状态与计算状态同构的思想了了”。50感谢你的观看2019年8月182 2）物理系统符号主义假设）物理系统符号主义假设 物理系统符号主义假设是纽厄尔（物理系统符号主义假设是纽厄尔（NewellNewell）和西蒙（和西蒙（SimonSimon）19761976年提出的理解人类认知年提出的理解人类认知行为的计算主义形式化认知模型，为此提供行为的计算主义形式化认知模型，为此提供理论基础和进一步阐释的有理论基础和进一步阐释的有ChomskyChomsky,MinskyMinsky,Fodor and

36、Fodor and PylyshynPylyshyn等等.51感谢你的观看2019年8月18符号主义范式 在物理符号主义假设下，诞生了认知科学中在物理符号主义假设下，诞生了认知科学中的符号主义研究纲领，而且至今这一研究纲的符号主义研究纲领，而且至今这一研究纲领仍然具有生命力，同时也产生了许多难以领仍然具有生命力，同时也产生了许多难以克服的困难。克服的困难。新近，这一假设受到来自联结主义和动力系新近，这一假设受到来自联结主义和动力系统理论、整体论的挑战。统理论、整体论的挑战。52感谢你的观看2019年8月18 认知科学的先驱纽厄尔（认知科学的先驱纽厄尔（A.A.NewllNewll）和西蒙和西蒙

37、（H.A.SimonH.A.Simon）曾乐观地宣称：曾乐观地宣称：“作为一般的作为一般的智能行为，物理符号系统具有的计算手段既智能行为，物理符号系统具有的计算手段既是必要的也是充分的是必要的也是充分的”。“所有人类认知和智能活动经编码成为符号，所有人类认知和智能活动经编码成为符号，都可以通过计算机进行模拟都可以通过计算机进行模拟”。符号主义采用经典一阶逻辑工具，寻求知识符号主义采用经典一阶逻辑工具，寻求知识的符号表征和计算，特点是自上而下。的符号表征和计算，特点是自上而下。53感谢你的观看2019年8月183 3）联结主义假设）联结主义假设 联结主义受大脑神经网络研究的启发。联结主义受大脑神

38、经网络研究的启发。联结主义的核心是，认知和智能是从大量单联结主义的核心是，认知和智能是从大量单一处理单元的相互作用中产生的。核心概念一处理单元的相互作用中产生的。核心概念是是“并行分布式信息处理并行分布式信息处理”。8080年代以来，随着不依赖于大脑研究认知和年代以来，随着不依赖于大脑研究认知和心智的功能主义在理论上困境的加深，开始心智的功能主义在理论上困境的加深，开始掀起认知神经科学研究，以人工神经网络、掀起认知神经科学研究，以人工神经网络、计算神经科学、神经计算等名义实践着联结计算神经科学、神经计算等名义实践着联结主义思想主义思想,54感谢你的观看2019年8月18大脑的功能和特征大脑的功

39、能和特征 目前普遍认可的大脑的功能和特征有：目前普遍认可的大脑的功能和特征有：大脑是一个神经元联接的巨型复杂系统。大脑是一个神经元联接的巨型复杂系统。大脑神经元个数大约是大脑神经元个数大约是1012，其不同的联结方，其不同的联结方式至少有式至少有61013种以上。种以上。大脑中的信息处理建立在大规模并行计算的大脑中的信息处理建立在大规模并行计算的基础上。基础上。55感谢你的观看2019年8月18 大脑具有很强的容错能力和联想能力，而且大脑具有很强的容错能力和联想能力，而且善于概括、类比、推广。善于概括、类比、推广。大脑功能虽然受先天因素制约，但后天的经大脑功能虽然受先天因素制约，但后天的经历、

40、学习、训练和文化环境作用等起重要作历、学习、训练和文化环境作用等起重要作用。用。大脑具有很强的自组织和自适应的特性。大脑具有很强的自组织和自适应的特性。56感谢你的观看2019年8月18联结主义联结主义范式范式 从从19431943年麦克洛克和皮兹的神经活动中内年麦克洛克和皮兹的神经活动中内在观念的逻辑运算到在观念的逻辑运算到19861986年鲁梅哈特和麦年鲁梅哈特和麦克莱兰德并行分布处理：认知的微观结构克莱兰德并行分布处理：认知的微观结构出版，经历出版，经历4040年联结主义在年联结主义在2020世纪世纪8080年代重年代重新复兴，成为继符号主义之后真正有竞争力新复兴，成为继符号主义之后真正

41、有竞争力的认知科学研究范式。的认知科学研究范式。57感谢你的观看2019年8月18 联结主义是要模拟发生在人类神经系统中的联结主义是要模拟发生在人类神经系统中的认知过程，不同于符号主义之处在于强调，认知过程，不同于符号主义之处在于强调，“构架至关重要构架至关重要”。它的特征是自下而上的：它的特征是自下而上的：内在并行性内在并行性 分布式信息存储分布式信息存储 容错性容错性 自适应性（通过学习）自适应性（通过学习）58感谢你的观看2019年8月183.3.动力系统理论动力系统理论（dynamical systems theorydynamical systems theory）动力系统理论是运用

42、复杂性思想将人类认知动力系统理论是运用复杂性思想将人类认知过程和智能行为看作复杂的动力系统，期望过程和智能行为看作复杂的动力系统，期望对认知功能提供不同于符号主义和联结主义对认知功能提供不同于符号主义和联结主义的新解释，认为这种理论是对人类认知的最的新解释，认为这种理论是对人类认知的最好的描述。并且主张有可能代替符号主义和好的描述。并且主张有可能代替符号主义和联结主义范式，成为第三种新的认知科学范联结主义范式，成为第三种新的认知科学范式。式。59感谢你的观看2019年8月18D.D.Kirsh Kirsh（19911991）提出提出认知科学的五大问题认知科学的五大问题 1 1）知识和概念化是人

43、工智能的核心吗？）知识和概念化是人工智能的核心吗？2 2）认知能力及其所预设的知识能否脱离其有）认知能力及其所预设的知识能否脱离其有机体进行研究？机体进行研究？3 3）认知的知识形态或信息形态的轨迹是否可）认知的知识形态或信息形态的轨迹是否可用类自然语言描述？用类自然语言描述？4 4）学习能否与认知相分离加以研究？）学习能否与认知相分离加以研究？5 5）是否有对于所有认知的统一结构？）是否有对于所有认知的统一结构？60感谢你的观看2019年8月18三、认知科学的三、认知科学的计算主义纲领计算主义纲领 在功能主义假设下，目前占据认知科学主流在功能主义假设下，目前占据认知科学主流的是认知科学的计算

44、主义纲领。的是认知科学的计算主义纲领。计算主义纲领的核心是认知的本质是计算。计算主义纲领的核心是认知的本质是计算。认为一切认知过程和智能行为都是可计算的。认为一切认知过程和智能行为都是可计算的。这一纲领从诞生之日起，就面临着来自各方这一纲领从诞生之日起，就面临着来自各方的挑战。的挑战。61感谢你的观看2019年8月18马尔（马尔（D.MarrD.Marr）的三层次理论的三层次理论 对于研究复杂的信息处理系统，人们已经普对于研究复杂的信息处理系统，人们已经普遍接受了马尔的三层次理论，即分为计算理遍接受了马尔的三层次理论，即分为计算理论层、表征与算法层以及实现层。论层、表征与算法层以及实现层。62

45、感谢你的观看2019年8月18 其中，计算理论层解决的是其中，计算理论层解决的是“处理信息（计算）处理信息（计算）的目的是什么的目的是什么”、“用什么理论处理用什么理论处理”，以及，以及“说明所用理论为什么能达到此目的说明所用理论为什么能达到此目的”等问题。等问题。计算理论层是最基本，也是最困难的。计算理论层是最基本，也是最困难的。算法层要对计算理论找到具体的算法，尤其是，算法层要对计算理论找到具体的算法，尤其是，输入和输出的表征是什么，转换的算法是什么。输入和输出的表征是什么，转换的算法是什么。实现层是将表征和算法转化为可执行程序。实现层是将表征和算法转化为可执行程序。63感谢你的观看201

46、9年8月18 即使解决了计算理论层和算法层的问题，还即使解决了计算理论层和算法层的问题，还有一个实现层的问题，计算是否可实现，还有一个实现层的问题，计算是否可实现，还有一个计算的时间复杂性和空间复杂性问题。有一个计算的时间复杂性和空间复杂性问题。如果求解一个问题，需要过量的时间和存储如果求解一个问题，需要过量的时间和存储量，即使有算法存在，实际上也是不可解的。量，即使有算法存在，实际上也是不可解的。64感谢你的观看2019年8月18 丘奇图灵论题断言，可计算性是不依赖于形式丘奇图灵论题断言，可计算性是不依赖于形式系统的选择的。系统的选择的。所有合理的计算模型都是等价的，即所判定的所有合理的计算

47、模型都是等价的，即所判定的语言类都是相同的，计算能力是一样强的。语言类都是相同的，计算能力是一样强的。但是，在复杂性理论中，模型的不同选择会影但是，在复杂性理论中，模型的不同选择会影响时间复杂度，在一个模型上线性时间内可计响时间复杂度，在一个模型上线性时间内可计算的问题，在另一个模型上就不一定是线性时算的问题，在另一个模型上就不一定是线性时间内可计算的。间内可计算的。65感谢你的观看2019年8月181.什么是可计算的，什么是可计算的，什么是不可计算的？什么是不可计算的？可计算的问题就是存在算法可解的问题。可计算的问题就是存在算法可解的问题。一类问题称为可计算的，即存在算法可解这一类问题称为可

48、计算的，即存在算法可解这一类问题中所有的问题。一类问题中所有的问题。一类问题不是可计算的，即不存在算法解这一类问题不是可计算的，即不存在算法解这类问题中的所有问题。类问题中的所有问题。66感谢你的观看2019年8月18几个不可计算问题几个不可计算问题1.停机问题是不可计算的。没有一个程序能判停机问题是不可计算的。没有一个程序能判定任给的一个程序定任给的一个程序 P 和一套输入和一套输入 I，依照这套依照这套输入输入 I，运行程序运行程序 P 时，机器是否会停机。时，机器是否会停机。67感谢你的观看2019年8月182.程序验证问题是不可计算的程序验证问题是不可计算的 假设有一个计算机程序和一个

49、关于程序使用假设有一个计算机程序和一个关于程序使用的说明书，我们想检验该程序是否正好像说的说明书，我们想检验该程序是否正好像说明书所说的那样运行。明书所说的那样运行。由于程序和说明书都是像数学一样的精确对由于程序和说明书都是像数学一样的精确对象，我们希望让一台设计适当的计算机来检象，我们希望让一台设计适当的计算机来检验。验。68感谢你的观看2019年8月18 但是，可以证明，一般的软件验证问题用计但是，可以证明，一般的软件验证问题用计算机是不可解的，即不存在一般的算法实现算机是不可解的，即不存在一般的算法实现这种检验，这个问题是不可计算的。这种检验，这个问题是不可计算的。3.检查一个图灵机是否

50、接受一个给定的输入检查一个图灵机是否接受一个给定的输入符号串是不可计算的。符号串是不可计算的。4.如下的如下的“波斯特对应问题波斯特对应问题”是不可计算的。是不可计算的。69感谢你的观看2019年8月18波斯特（波斯特（E.PostE.Post ）问题不可计算）问题不可计算 可用多米诺骨牌游戏描述，单个的和一簇骨牌：可用多米诺骨牌游戏描述，单个的和一簇骨牌：b b a ca abc abc ca ab a c 将骨牌进行排列（允许重复），使得在阅读将骨牌进行排列（允许重复），使得在阅读横线上符号后得到的符号串与阅读横线下符号横线上符号后得到的符号串与阅读横线下符号后得到的符号串相同（匹配），例