当代认知心理学：信息加工理论与联结主义理论之比较

当代认知心理学：信息加工理论与联结主义理论之比较 当代认知心理学:信息加工理论与联结主义理论之比较,科学论坛, 邹 巍 李 娜 蒋胖生 约4355字 [摘要]认知心理学对人的心理活动的本质的研究，极大地促进了对脑与心理之间的关系的理解。信息加工和联结主义是伴随认知心理学的诞生而出现的两种研究范式。 [关键词]信息加工理论 联结主义理论 物理符号系统 人工神经网络 中图分类号:B84 文献标识码:A 文章编号:1002,6908(2007)032,121-02 信息加工和联结主义是伴随认知心理学的诞生而出现的两种研究范式。前者以“心理活动象计算机”为隐喻，以物理符号假设为基础，以符号的串行加工方式建立心理模型，因而也称之为符号加工理论。后者以“心理活动象大脑”为隐喻，以数学上净化的神经元结构假设和联结主义动力系统假设为基础，以并行加工方式建立心理模型，故又称之为人工神经网络、并行分布加工;此外，斯摩伦斯基认为它是处于符号水平和真实神经元层次之间的无意识加工，因而又称之为亚符号范式。 由于信息加工和联结主义所基于的理论假设及所采用的基本方法明显不同，因此两者之间差异是很大的。即使是对相同的问题，这两种研究范式也是从不同的角度来描述和论证的。其具体差异主要体现于关于理论的隐喻基础、基本假设、研究方法、心智的计算 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 征理解、以及前景等方面。 一、关于隐喻基础 信息加工理论以“心理活动象计算机”为隐喻基础，将心理活动的不同水平与计算机进行类比:(1)心理活动的最高层次，即思维策略与计算机的最高层次计算机程序相比;(2)心理活动的初级加 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 序与计算机语言相比;(3)心理活动的生理活动，即中枢神经系统和脑物质活动，与计算机的硬件相比。虽然计算机和人脑的结构构成硬件的电子元件与构成大脑的生物细胞，是完全不同的，但其工作机能却是一致的。两者都有信息输入和输出、信息贮存和提取，都需要依赖一定的程序对信息进行加工。因此，信息加工认知心理学用计算机程序和计算机语言来模拟人的思维策略和初级信息加工过程，这种模拟的方法主要是人脑功能的模拟。 联结主义理论以“心理活动象大脑”为隐喻基础，采用的是模拟人脑结构和功能的方法。神经元是大脑的基本构成单元，是神经网络的最基本的组成部分。一般说来，神经元具有突触联系强度可变、多输入单输出以及非线性加工信息的特点，具体表现为六种基本的功能特性:信息的输入、整合、传导、输出、计算和表征装置。联结主义用“人工神经元”与真实神经元进行类比。在结构上，人工神经元按层次结构的形式组织，以加权的方式联结上下层的神经元，从而构成神经网络。在功能上，联结主义网络模型具有激活状态、输出功能等八种特性。 简言之，从隐喻基础上比较，信息加工理论把人的认知过程类比为计算机的运算过程，进行的是功能模拟;而联结主义理论把人的认知过程类比为神经网络的整体活动，进行的是结构模拟和功能模拟。 二、关于基本假设 信息加工系统也称之为物理符号系统或符号操作系统，纽厄尔和西蒙做出了迄今为止最为完整的说明。所谓符号就是模式，能够表示外界客体及其关系，或其它的模式。在信息加工系统中，符号(模式)具有代表、标志信息加工的操作和表征外部事物的双重功能。一个完整的符号系统具有对符号进行输入、输出、储存、复制、创建以及条件性迁移等基本操作功能。帕默和金奇提出了信息加工理论的五个基本假设:(1)信息的描述假设，即对我们的居住环境及所包含信息的量和种类为特征的心理加工;(2)循环分解(recursive decomposition)假设，即把认知过程看作是由一些简单的认知过程构成;(3) 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 连续性假设，即信息在时间上是前行的，不论执行一个认知过程需要输入什么信息均可以在与之相应 的认知过程的输出中找到;(4)流程动力学假设，即所有心理或认知过程都耗费一定时间;(5)物理具体化假设，既所有认知过程在物质系统(如人、神经系统)内进行。 “联结主义模式” 通常是指“通过简单加工单元之间的联结方式进行计算的一类模式”。主要包括两个基本假设:神经元结构假设和联结主义动力系统假设。神经元结构假设认为存在与人的大脑同构型(同态型)的直觉处理器。这种同构型以净化的数学向量形式，采用神经计算的方法，达到对生物神经网络的几个一般特征的模拟。联结主义动力系统假设是指，任何时刻的直觉处理器的状态是由对于每一单元的大量活性值的向量精确界定的。直觉处理器的动力学是由不同的变异方程控制的，这种方程中的参量组成了直觉处理器的程序或知识。 从基本假设上比较，信息加工理论采用机械还原论的策略，强调“思维是对外部真实的或想象的事件的一种内部表征的操作”。而联结主义理论则采用生物还原论的策略，主张通过对脑的研究来建立模型，强调心理的神经基础和数学计算。 三、关于研究方法 信息加工主义主要采用抽象分析法、计算机模拟法、流程图示法、口语报告法、反应时测量法、以及内隐联想测验法六种研究方法。所谓抽象分析法，是指采用人与计算机之间的功能类比，并以其他实验分析为辅助，通过综合与抽象，以推理、判断的方式得到某些(种)推断结论的方法。 联结主义也把计算机作为主要的研究工具，但是在研究方法上，与信息加工存在明显的区别。首先，联结主义是在对生物神经网络结构和功能的一定基础上建立功能和结构模拟方法。其次，信息加工理论采用的是黑箱法，即透过“输入和输出”的关系来研究信息的贮存、加工和提取等人的认知过程，但不能解释大脑的信息在大脑内部究竟是如何加工的。与信息加工理论相比较，联结主义理论采用的是灰箱法[2]，即充分利用已有的知识，因为已有的知识可以帮助我们更好地研究系统的内部状态，并辅之以通过运用其它方法而得到的一些知识，来掌握系统的内部状态。 四、关于心智的计算表征理解 心智的计算包含了两个重要概念“心智表征”和“心智计算”。信息加工理论认为，表征与计算是处于同一水平的符号操作。在符号范式中，陈述性知识是以命题网络或图式来表征，而程序性知识是以产生式和产生式系统来表征。命题网络是一种通过逻辑推理得出某种结论的符号系统，而产生式系统则是以“如果那么”规则或“条件行动”对为基础的符号系统。一般来说，知识以语义网络的形式表征，同时表征依照一定的规则在不同层次上相互渗透和来回运动变化，这种过程就是一种计算。因此，在信息加工主义看来，表征与计算二者关系是密不可分的，因为一定的计算总是建立在一定的表征之上，表现为对表征的某种操作和转换;而一定的计算也总是会产生某种新的表征。 然而，联结主义理论认为，表征与计算是相互分离的，并且计算标志处于表征特征之下。为了与“符号”区别，一些联结主义学者提出了“亚符号”来定义位于表征水平之下的计算水平。在亚符号范式中，知识是一种直觉经验以及尚未结晶或升华为用语言表达出来的亚概念，并且以连续的形式存在于联结网络中。对于那些属于直觉经验的知识，是无法在概念水平上进行操作，因此联结主义把计算水平定义在概念水平与神经元水平之间，从而与表征分离开来。 信息加工理论和联结主义理论的重要差异在于知识的表征，前者采用“结点”的方式，而后者采用“神经节”的方式。具体可从四个方面进行比较:(1)从知识的表征形式看，信息加工主义对知识的表征是显性的，无论是陈述性知识还是程序性知识，都需要把知识转换为可以描述的计算机语言。联结主义对知识的表征是隐性的，将有关的问题的知识隐含在联结权重里。(2)从信息容量上看，结点能够储存大量信息，一旦被激活，触接的信息甚至可以超过一个命题。然而，结点中的信息数量如果过多，就容易造成对知识的管理困难，这就 意味着需要花费很大的精力去获得知识。而对于单个的神经节，它只表示一个简单的事件。因此，大量的信息储存在整个联结网络中，这样就不会出现“组合爆炸”的问题。(3)关于“特定的知识在哪里”问题的回答。信息加工理论的回答是合理的，因为它是以完全的代码结构和严格的等级结构假设为基础的。而联结主义的回答是信息扩散在整个网络中，或称知识存在于神经网络的联结中或权重里。(4)关于容错性。在信息加工模型中，特定结点的丢失会产生任务的严重降低。但联结主义模型在看到作业严重降低之前，通常能够承受一些甚至许多交互神经节的丢失。 五、关于前景 许多认知心理学家对联结主义的前景充满信心。他们认为，联结主义在理论上相对于物理符号系统占有三个方面的优势:(1)提出了一种能将物理符号系统假设的表征、计算概念加以整合的新的“计算模型”;(2)确认人脑是“并行处理系统”，提供了一幅完全不同于符号处理模型的人脑真实工作模型;(3)为解决所谓“常识知识”(指技能、背景知识、直觉知识等处理日常生活事件的知识和能力)这一老大难问题展示了富有希望的可能性。另外，在应用前景上人工神经网络不仅在心理学领域而且在工程、军事、计算科学等领域表现出巨大的实用价值。 信息加工理论曾在认知心理学中独领风骚，并且几十年来一直是认知心理学乃至认知科学的理论基础和核心。然而，在20世纪80年代，联结主义的重新崛起，似乎显露出取代符号主义的地位和作用的趋势。认知科学界特别是联结主义者对符号处理模式的批评，无论是豪杰兰德关于“好的老式人工智能”的障碍、帕尔默断言信息处理方法不能说明意识经验、还是德雷富斯论证符号处理不能解决“常识知识问题”，都向PPSH提出了有力的挑战[11]。尽管如此，信息加工理论并不因为受到联结主义的挑战而失去自身的价值，它在基础假定的合理性、对认知过程的解释力以及与联结主义模型的内在联系等方面仍表现出较强的生命。事实上，信息加工理论与联结主义理论在认知心理学的发展中是不可相互取代的。两种理论的互补性，必然为揭示人的认知活动的本质做出了十分可贵的贡献。 参考文献: [1]贾林祥.试析联结主义的方法论.南京师范大学报(社会科学报)，2004，(2):92-96 [2]Best J.B.认知心理学. 黄希庭主译.北京:中国轻工业出版社，2000:25 [3]梁建宁.当代认知心理学.上海:上海教育出版社，2003:27，35 [4]傅小兰，刘超.认知心理学研究心智问题的途径和方法.自然辩证法通讯，2003，(5):96-101 [5]熊哲宏，胡志东.论认知科学联结主义模型的前景.华中师范大学学报(人文社会科学版)，1998，37(3):15-21 作者简介: 邹巍，男，湖南常德人，湖南师范大学教科院心理系 2004级研究生 李娜，女，湖南邵阳人，湖南师范大学教科院心理系2003级研究生。