思维科学探索-第17章

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不意味着精神力量干涉或扰乱或破坏脑的生理学或化学，而
只是超越。这里并不涉及生理学定律的中断或破坏。从脑的
次原子元素向上经过分子、细胞、神经回路直至具有意识特
性的脑过程等，是一个由下向上的连续层次，存在着上向因
果性和决定性，反之，高层次的意识现象又对低层次的神经
生理以至神经细胞等行施下向性控制。“上向”和“下向”
过程中始终存在着相互作用，所谓“相互作用”，就是含有
因果性影响之意。
、意识的统一和分离。斯佩里认为，在正常情况下，
胼胝体将两侧半球的意识功能联结成为一个单一的统一过
程。因此，胼胝体的活动成了意识事件的一部分。大脑两半
球被分离时，意识经验也随之被分离，结果形成了两个独立
的意识领域。大脑两半球各有自己专门化的高级功能，右半
球在音乐鉴别、图象识别以及情感表达等方面优势于左半
球。大脑两半球在功能方面既有独立性又有互补性。在正常
状态下，大脑两半球紧密地结合得如同一个单位在进行工
作，而不是一个开放着另一个闲置着。两侧的意识可作为更
高的突现实体，因为“它不仅超过左脑和右脑的意识之和，
而且对于思想和行动具有直接的超越的力。”
至此，斯佩里的心理脑相互作用论的框架已展现在
脑相互作用论目的
脑
何在，那么，引录斯佩里下列原话便一　　　　二楚了：　“我们提出
精神模式是通过对意识经验的解释，将精神纳入有机
能活动的脑中且使两者息息相关，进而摧毁二元论的根基。还
了合理的解释。”并试图描绘一幅
对精神来自物质的进化也来自脑进化过程中物质的突现提供
“把精神归回客观科学的
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论的和机械论的倾向盛行起来，针对
年开始，结合自己的研究成果，汲取
脑相互作用论及其科学意
脑中并居于主导地位的图式。”归根到底是直接反对六十年
代前各种“科学的唯物主义”的、机械论的和还原论的倾向，
至于如何评价斯佩里的心理
义，笔者不准备在此一一细论了。
应当指出，从科学发现到理论创立，一般来说，总有一
个反复酝酿，周密思考的过程，甚至有的要在长期的实践中
检验假说，最后才形成理论。斯佩里提出心理一脑相互作用
理论也有一个过程。五十年代初期，斯佩里还没有全面展开
分离脑研究，因而只是把意识作为一种脑的活动性操作的衍
生物，是一种神经回路及其有关的生理特性。经过分离脑动
物、特别是分离脑人的实验研究，为解释意识和脑的关系提
供了丰富的科学资料，而正是在这个时期，各种所谓“科学
的唯物主义”的、还
这种状况，斯佩里从
脑相互作用的模型，第一次用科
系统论思想从修改意识概念着手，把意识现象插入脑功能的
因果链中去，建立的精神
果性控制。斯佩里在脑
学语言解释了脑过程中精神事件如何对脑、躯体事件实行因
意识研究方面的发现和论证，对行
为主义者的假说作了有力驳斥，对机械的、还原论的学说
也作了抨击，使得七十年代对精神和脑关系问题从原先的非
因果关系的、心身平行论的观点转变到一种新的因果关系的
的“相互作用论”的解释，这是一个重要的转折，用斯佩里
的话来说：“发生了心理学的革命”。由此可见，科学理论的
创立需要有一个长期的探索过程，它随科学研究的深入而发
展。一旦科学理论形成，它对科学的发展又起着重大推动作
用。
～
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顾斯佩里从神经科学、脑科学研究的科学发现到心理
脑相互作用论的创立的过程，我们从中得到以下几点启
首先，发扬探索精神。科学研究中是否能获得新发现，
既有历史的、社会的因素，又有研究者本人的因素。对于科
学工作者来说，是否具有探索精神往往是决定他是否获得科
学发现的重要原因之一。而衡量一个人是否具有探索精神往
往体现在对传统思想能否提出挑战。哥白尼怀疑托勒密的
“地心说”，由此向占统治地位长达一千多年的“地心说
仅
提出了挑战，从而科学地创立了“日心说”。同样，斯佩里年
岁，刚踏上科学研究征途时，就敢于怀疑著名神经学家
假说，使
威斯的“共振学说”，由此向自己的老师提出挑战，通过实
验证伪这一假说，从而大胆地提出“化学亲和力
他初露头角于科学界。探索精神必须特久、深入。斯佩里为
了研究脑功能的专门化，探索时间长达二十多年，终于“为
当代神经科学提供了一个杰出的图景。”
毫无疑问，　斯佩里属于后
其次，运用科学方法。在探索未知的科学道路上，由于
没有很好地应用科学方法，以致丧失科学发现机会的人，在
科学史上何止几个！相反，许多科学工作者由于注意运用科
学方法，终于发现了科学奥秘
他能够在科学的前沿
者。在分离脑研究中，正是由于科学地运用实验方法，才使
脑科学研究中获得重大发现。正如
法国生理学家贝尔纳所说：“良好的方法能使我们更好地发
挥运用天赋的才能，而拙劣的方法则可能阻碍才能的发挥。
因此，科学中难能可贵的创造性才华，　由于方法拙劣可能被
消弱，甚至被扼杀；而良好的方法则会增长、促进这种才
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两半球的功能是否存在互补性
华。”科学史表明，科学技术中的重大突破往往借助于科学
研究方法的重大改革。一些自然科学家所以能做出贡献，一
个重要原因是由于他们运用了正确的研究方法。
由此深入研究下去，终于获得了科学
再次，学会辩证思维。在科学研究中，许多著名科学家
或多产的科学家之所以能发现具有重大意义的研究课题，除
了其他原因以外，在很大程度就上在于他们能够自觉地或不
自觉地辩证地思考问题。例如，法拉第从电流能产生磁，想
到磁能不能产生电流
新发现。同样，斯佩里从分离脑动物研究中发现两半球各有
独立的意识领域，由此想到在人脑两半球中是否也存在这种
状况，人脑两半球在功能上有独特性被证明后，又想到人脑
由于他能够辩证地思考问
题，并一步步以实验来验证，终于初步揭开了大脑的奥秘。
可见，能否学会辩证地思维，也是关系到创造才能是否能够
充分发挥，科学研究是否能够突破的关键所在。
如果说科学方法是科学发现的钥匙，那么，我们能否从
科学史上的重大发现中，找出科学方法这把“万能钥匙”，
在各个领域中打开通向四个现代化的大门呢？回答当然是肯
定的
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思维与信息
查　　有梁
（四川省社会科学院）
什么叫思维武德沃斯认为，问题
题解决的模式归结为：刺激反应，简
皮亚杰把这个公式修改为：
解决的重要条件，即当且仅当有问题解决时才发生思维。
认知心理学把问题解决的模式归结为：条件
。称为产生式。解决问题
动作。简
单地表为：　需要一系列产生
式，形成产生式系统，不仅条件决定动作，而且动作又要改
变条件，条件与动作应当是交互作用的。所以，上述公式应
当修改为：
维纳等人认为可以把“目的”这个概念赋予机器。图灵
等人认为可以把“思维”这个概念赋予机器。我们认为，把
“目的”这个概念赋予机器，就意味着可以把“思维
机器。
这个
概念赋予机器；把“思维”这个概念赋予机器，就意味着可
以把“智能”这个概念赋
决即思维。他把问
单地表为：
鲁利亚把思维视为问题
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应用感知的信息和储存在
如果我们承认机器能够思维，都么，关于思维的一般定
义，应当有所修改。什么叫思维
大脑（或电脑）内的信息去解决问题的过程，即是思维。解
决问题是多方面的，包括学习知识、形成概念、发现规律、
作出决策、创作文艺，等等。
思维的过程是一个信息传递、接收、储存、加工的过
程。信息是生命系统、机器系统等，适应外部世界，同外部
世界进行交换的过程中，所特有的物质运动形式。信息的传
递，用消除不确定性的量度来表征。信息的储存，用系统有
序化的量度来表征。
信息的传递和储存都是可以量度的，而思维的过程、信
息的传递和信息的储存密切相关，因而，从信息论的观点去
研究思维，可以得到一些定量的规律。
讯；也有人脑（或电脑）与外界环境交换
思维的过程既有人脑（或电脑）里交换信息的微观过
程，且称为脑内
信息的宏观过程，且称为脑外通讯。思维尽管是一种很复杂
的过程，但总是以感觉、知觉、记忆等心理过程为基础的。
思维的规律可以从感知水平与认知水平两个水平上进行探
讨。当然感知水平与认知水平是密切联系的。
感知水平，是研究外界各种信息传递到人（或机器人）
的感官后引起各种反应的规律。主要公式是信息的
单位是比特。这是通过形成条件反射，用以解决简单问题。
认知水平，是研究通过感知得到的信息，如何以组块形
式储存在人脑（或电脑）里，以及如何以产生式系统的方式
去解决问题。主要公式是。信息的单位是组块。它解
决的问题往往比感知水平能解决的问题复杂得多。
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韦伯
刺激
得到
不明确
分贝与比特
感知水平上的定量规律，是实验心理学上著名的韦伯
费希纳定律，表为：
表示为人的感觉的大小，　表示信号刺激强度，　表
示最小阈限（下阈限）的刺激强度，
的试验次数中能引起
为一常数。当外界刺
激（声波、光波等等）的强度小于最小阈限，人不能感知外界信
息。同理，存在一个最大阈限（上阈限）的刺激强度。当外界
激刺的强度大于最大阈限时，人的感官不能忍受这一强度，
也不能感知外界信息。阈限都是反复进行测量求其平均值
而得到的。通常把最小阈限定义为
）时，常取
反应的最小刺激强度。对于声信号和电讯号，在应用公式
的单位是分贝。
对于人脑和电脑内的通讯，也能应用公式。但
是，我们根据量纲分析和对韦伯
的分析，发现应当而且能够应用信息论中著名的香农
费希纳定律的几何解释
维
纳公式来修改韦伯费希纳定律。
时，得出负感觉；其二，当
费希纳定律，有以下几点困难：其一，当外界
小于最小阈值时，
，这与实际不合其三，比例常数的物理意义
其四，只考虑到最小阈值，　忽视了总是存在“噪
声”背景。
我们建议将韦伯费希纳定律的公式修改为：
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为传递信号的平均功率，
可得传
为传递信号的频带宽，　的单位比特／秒。
公式）告诉了我们，单位时间内传递的信息量，取
决于传递信号的频带宽和信噪比。频带宽愈大，信噪比愈
高，则单位时间传递的信息量愈多。
考虑到吸收和传递信息的时，由公式（
递最大理想信息量的公式为：
为刺激信号
时，
时，把
为比特／秒。公式（
致。香农
其中
的单位应
当
（　）
小时，由公式（　可得：
小是吸收信息需要的最小反应时间的平均值，当
息不可能连续（在数学意义上进入人脑（　或电脑）　。设
人脑（或电脑）在接收信息时，总是存在反应时间，信
时间的单位为秒，信息量的单位为比特。
为噪声的平均功率，
维纳公式，给出了传递最大理想信息率为：
改为噪声的平均功率，则与香农维纳公式一
给出了的物理意义。当考虑“噪声”
中，当时，得不出负感觉
声、光等）的频带宽。这时
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组块与产生式系统
在感知水平上，应用香农维纳公式，测得息量的
单位是比特。但是，心理学的实验得知，比特并不是测量人
的记忆的基本单位。米勒在年，通过实验发现，
显然，如果在小于△　小的时间间隔内不断向人传递信
息。反应跟不上，人的感官和大脑是不能分辨和吸收信息
的。
从韦伯费希纳定律到香农维纳公式。可以作为
、
测量感觉所吸收的信息量的公式。知觉是各类感觉的相互联
系和综合的结果。应用公式可表为：
？　？
感知水平上的定量规律在十九世纪初就开始了研究，二
十世纪信息论的发展，大大促进了进一步的探索，但仍有许
多问题有待解决。
测量人的短时记忆的最小单位是组块（　。组块是
信息量的一个新的单位，米勒测量出人的短时记忆的容量为
个组块，人记忆的信息量，不能仅用比特数来说明，更
。一个索引项可
重要的是要看信息如何编码的，如何组合的。信息不仅可以
传递和储存，而且也可以扩展和压缩，这因为信息是以组块
形式储存在记忆中。西蒙指出：能够迅速接通长时记忆中的
信息的索引项通常称之为组块
年，西蒙测得短时记忆为
以展开许多内容。多大是一个组块，这不是固定的不变的。
个组块，并测出需要
秒，一个组块才能从短时记忆储存到长时记忆中去。
他提出两个基本假设：其一，人的短时记忆，其组块数是一
～
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生式系统
新的产生式系统才能使问题获得解决。
以牛顿、莱布尼兹发明的微积分为例，他们两人各自分
别理解了许多数学、力学问题解决的程序和方法：阿几米德
计算面积、体积的穷竭法；牛顿的老师巴罗的求曲线的切线
的方法；开普勒对一些极值问题的解法；费尔马、笛卡尔创
立的解析几何方法；伽利略关于落体运动、抛体运动中，求
速度、求路程、求极值等的方法。上述问题的求解，包括了
许多组块和产生式系统。牛顿、莱布尼兹经过长期思维，作
出的新贡献是：提出微分、积分的概念认识到微分和积分
是互为逆运算；用一般化、普遍化的方法，统一地解决了上
述各类问题。得到了牛顿莱布尼兹公式。提出了新的产
微积分方法。
由此可见，解决复杂问题，必须在认知水平上，应用组
块和产生式系统。专家解决问题之所以迅速、准确，是因为
专家储存有足够多的有关专业的组块和产生式系统，遇到专
业问题时，能通过直觉，迅速找出所需组块和产生式系统，
因而解决问题比生手、新手快得多。
根据大量的统计，要成为某一方面的专家，大约要掌握
～
定的其二，总的学习时间与组块集合的总数成正比
要在认知水平上进行思维，仅仅在大脑里储存有一定数
量的组块（信息）是不够的，要解决问题，更重要的是，必
须用组块在大脑里建立若干产生式系统，即要有把组块组织
起来的若干程序。产生式系统提供了控制思维顺序的灵活方
法。
要解决一个复杂的问题，必须储存许多组块和产生式系
统，要在认识水平上进行长期艰苦的思维活动，形成新的组
块、
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有效学习小
万一万个组块，　万个产生式，需要十年的努力。如果以
年工作学习个月，　月工作学习日，
时，则可求得，要成为一个专家，平均每小时要掌握
个组块，　个产生式。这些数据，对于在认知水平上研究学习
理论是有启发性的。
在人工智能这门新兴科学中，正是把若干组块和产生式
系统储存在电脑里，电脑即可解决有关的问题，这称为专家
系统。专家系统