认知科学研究纲领的困境与走向 灵的《计算机与智能》(I950)到麦卡洛克(WanS.MaCulloch)和皮茨(W.H.Pits)的 《神经活动内在概念的逻辑演算》(1965)，再到纽厄尔(A.Nvl)和西蒙的《作为经验探索的 计算机科学：符号和搜索》(1976)，以“图灵机算法可计算”这一核心概念为基础。认知科学领 域已逐渐形成了“认知可计算主义”的研究纲领。它的核心是“认知的本质就是计算”。其含义 是，作为信息处理系统描述认知和智能活动的基本单元是符号，无论是人脑还是计算机，都 是操作、处理符号的形式系统，认知和智能的任何状态都不外是图灵机的一种状态，认知和智 能的任何活动都是图灵意义上的算法可计算的。正是基于这一认识，纽厄尔和西蒙曾乐观地宣 称：“作为一般的智能行为，物理符号系统具有的计算手段既是必要的也是充分的”①，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。可以说从20世纪70年代起，这一主 导思想已经无可争议地上升为统帅认知科学和人工智能研究的一种强纲领。 三、认知科学范式转换的动因 认知科学研究基本上沿着心理学、生理学和机器模拟三条进路展开，几十年来在“认知 可计算主义”纲领下，催生了一系列新思想、新方法。随着大脑科学、复杂性科学和计算机技 术的进展，认知科学经历了从最初的符号主义到联结主义，再到行为主义工作范式的转换；从 最初的问题求解程序到人工神经网络和人工生命的研究，经历了从符号计算到神经计算和进化 计算的倡导和实施。②认知科学的进展越来越显示出这一强纲领的局限。而且我们随后可以看 到，正是通过一系列范式转换，不断吸收自然科学领域的新成果，认知科学对其研究纲领进行 着局部修正以求新的突破。事实上，在我们看来，各范式的竞争和转换的根源都是由于“认知 的本质是计算”这一观念受到了某种程度的深刻挑战。 1.符号主义与基于规则的形式系统研究 符号主义是认知可计算主义纲领最早和最直接的担当，也是最具局限性的一种工作范式。20 世纪50年代初纽厄尔和西蒙就指出，由计算机操作的二进制数串能够表达包括现实世界的任何 东西，大脑和心灵与计算机一样，都不外是一种物理符号系统无论它们在结构和动力机制上 可能有多大不同，但在计算理论层次上③都具有产生、操作和处理抽象符号的能力。在这个层 次上，大脑和恰当编程的计算机可以被看做同一类装置的不同特例，完全可以在形式系统中通 过用规则操作符号演算来生成智能。故而，这一范式也被称作“基于规则”的范式。 符号主义范式指导下的工作经历了三个明显的阶段，但每一个阶段都遇到了难以解决的新 困难：④ 第一个阶段是寻求表达和搜索的阶段(15一1965年)。这一阶段的主要任务是借助离散符 号系统的功能实现知识的获取、表达和处理，从而揭示计算机如何能借用称为“意义一目标分 DCummins Robent Cummins Danrise Dellarosa Minds Brains,and Computers:the Foundations of Cognitive Science.Blackwvell Publishers20O0pp84一94及玛格丽特·博登《人工智能哲学》（刘西瑞、王汉琦译 上海译文出版社，2001年)第419页。 ②阎平凡、张长水：《人工神经网络与模拟进化计算》.清华大学出版社.2002年，第357页。 ③认知科学广泛接受的方法论原则是从三个层次分析理解认知和智能的：实现层、表征和算法层以及计 算理论层，它们在不同水平上是相对独立的，但计算理论层次的工作最为根本，也最为困难。 1John L.Casti De Pauli Werner,Gidel:A life of Logic.Perseus Publishing 2000 pp.129-132. ?1994-2014 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved. hto www.enki.灵的 《计算机与智能》 (1950)到麦卡洛克 (Warren S .MaCulloch)和皮茨 (W.H.Pitts)的 《神经活动内在概念的逻辑演算》 (1965), 再到纽厄尔 (A .Newell)和西蒙的 《作为经验探索的 计算机科学:符号和搜索》 (1976), 以 “图灵机算法可计算” 这一核心概念为基础, 认知科学领 域已逐渐形成了 “认知可计算主义” 的研究纲领。它的核心是 “认知的本质就是计算” 。其含义 是, 作为信息处理系统, 描述认知和智能活动的基本单元是符号, 无论是人脑还是计算机 , 都 是操作、 处理符号的形式系统 , 认知和智能的任何状态都不外是图灵机的一种状态 , 认知和智 能的任何活动都是图灵意义上的算法可计算的 。正是基于这一认识 , 纽厄尔和西蒙曾乐观地宣 称:“作为一般的智能行为, 物理符号系统具有的计算手段既是必要的也是充分的” ①, 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。可以说, 从20 世纪 70 年代起, 这一主 导思想已经无可争议地上升为统帅认知科学和人工智能研究的一种强纲领 。 三 、 认知科学范式转换的动因 认知科学研究基本上沿着心理学 、 生理学和机器模拟三条进路展开, 几十年来, 在 “认知 可计算主义” 纲领下 , 催生了一系列新思想、 新方法。随着大脑科学 、 复杂性科学和计算机技 术的进展, 认知科学经历了从最初的符号主义到联结主义 , 再到行为主义工作范式的转换 ;从 最初的问题求解程序到人工神经网络和人工生命的研究 , 经历了从符号计算到神经计算和进化 计算的倡导和实施。② 认知科学的进展越来越显示出这一强纲领的局限。而且我们随后可以看 到, 正是通过一系列范式转换 , 不断吸收自然科学领域的新成果 , 认知科学对其研究纲领进行 着局部修正以求新的突破 。事实上, 在我们看来, 各范式的竞争和转换的根源都是由于 “认知 的本质是计算” 这一观念受到了某种程度的深刻挑战 。 1.符号主义与基于规则的形式系统研究 符号主义是认知可计算主义纲领最早和最直接的担当 , 也是最具局限性的一种工作范式 。20 世纪 50 年代初纽厄尔和西蒙就指出, 由计算机操作的二进制数串能够表达包括现实世界的任何 东西, 大脑和心灵与计算机一样, 都不外是一种物理符号系统, 无论它们在结构和动力机制上 可能有多大不同 , 但在计算理论层次上③ 都具有产生、 操作和处理抽象符号的能力。在这个层 次上, 大脑和恰当编程的计算机可以被看做同一类装置的不同特例 , 完全可以在形式系统中通 过用规则操作符号演算来生成智能 。故而, 这一范式也被称作 “基于规则” 的范式 。 符号主义范式指导下的工作经历了三个明显的阶段 , 但每一个阶段都遇到了难以解决的新 困难 :④ 第一个阶段是寻求表达和搜索的阶段 (1955 —1965 年)。这一阶段的主要任务是借助离散符 号系统的功能实现知识的获取 、表达和处理 , 从而揭示计算机如何能借用称为“意义 —目标分 · 101 · 认知科学研究纲领的困境与走向 ① ② ③ ④ John L.Casti &De Pauli Werner, Gödel :A life of Logic.Perseus Publishing , 2000, pp.129 —132. 认知科学广泛接受的方法论原则是从三个层次分析理解认知和智能的:实现层、 表征和算法层以及计 算理论层, 它们在不同水平上是相对独立的, 但计算理论层次的工作最为根本, 也最为困难。 阎平凡、 张长水:《人工神经网络与模拟进化计算》 , 清华大学出版社, 2002 年, 第 357 页。 参见 Cummins Robert &Cummins Dannise Dellarosa , Minds, Brains, and Computers :the Foundations of Cognitive Science.Blackwell Publishers, 2000, pp.84—94 及玛格丽特·博登 《人工智能哲学》 (刘西瑞、 王汉琦译, 上海译文出版社, 2001 年)第 419 页