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思维的信息加工与人工智能洪昆辉(云南行政学院云南昆明650111)摘要:论文将思维分成狭义思维和广义思维,广义维与人的心理活动、精神现象等价,狭义思维则指以符号信息为主成份的心理状态和心理过程。论文从思维的物质载体,思维的信息过程,思维的信息内容以及思维实现的功能四个方面去阐述和界定思维。得出:“思维是以人脑神经活动为载体,以主客体相互作用存在及信息为内容的信息输入、加工、输出的广义信息过程,思维是人类智能的信息处理部分,它的功能是处理信息指导主体的行为输出,为主体的生存和发展服务”。论文还提出了智能的定义,描述了智能的进化类型和等级以及思维研究与人工智能的关系。关键词:人的思维信息处理人工智能思维的本质是什么?思维是如何运行的?思维能够用人工的技术来模拟吗?多年以来,人们试图从人脑的生理解剖,从脑的神经活动,从人的心理层面,从人的行为等各个方面去做出回答。然而,至今,对人类来说人脑还基本上是一个“灰箱”。信息科学问世以来,人们开始用信息加工的观点和方法来研究和解释人的心理或思维现象。近几年,脑科学家,心理学家,甚至哲学家和一部分工程技术专家都逐渐接受了思维活动本质上是一个信息过程的观点,而所谓揭示思维之谜主要就是在信息处理水平上揭示思维过程的信息输入、加工、存贮、提取、输出和利用。与此为基础还诞生了一门高新技术——人工智能,然而问题在于,什么是思维?什么是智能?机器智能到底模拟思维的什么东西?这一系列问题还没有真正解决。因此,深入探讨思维和智能以及人工智能的问题具有重要的理论和现实意义。一、对思维和智能的理解与界定为了与传统的理论与范式相区别,本文将思维分成狭义思维和广义思维。广义维与人的心理活动、精神现象等价,狭义思维则指以符号信息为主成份的心理状态和心理过程。论文将从思维的物质载体,思维的信息过程,思维的信息内容以及思维实现的功能四个方面去阐述和界定思维。1、对广义思维的界定“思维是以人脑神经活动为载体,以主客体相互作用存在及信息为内容的信息输入、加工、输出的广义信息过程,思维是人类智能的信息处理部分,它的功能是处理信息指导主体的行为输出,为主体的生存和发展服务”。[1]定义的第一句话论述了思维活动的物质载体是人脑的神经活动。这与传统哲学和心理科学中所讲的心理或意识是人脑的机能相吻合。说明思维的存在要以人脑的神经活动存在为物质前提,离开人脑无所谓人的思维问题。定义的第二句话强调了思维活动以什么东西作为它的实际内容,或者说思维活动处理的对象从哪里来的,是哪些东西。在传统哲学和心理学理论中,都在讲意识或心理现象是对客观存在的反映,即心理活动的素材或内容来源于客观外界,思维本质上是对客观存在的摄影,反映,是外部客观存在的主观映象,这就是所谓的反映论。但是,如果我们从信息加工角度或者思维的具体过程来观察思维,可以得出另一个基本结论:即思维加工的对象和内容不可能直接来源于外部客体,只可能来源于主客体相互作用的范围内的信息。思维的信息内容决不是所谓“客观存在”的反映。所得结论分析如下:定义中的主体指人自身,客体泛指自然界中存在的一切事物、现象和过程,包括人自身和人的精神现象在内。当人类把自己或自己的心理活动也当作认识对象时,这些本来属于自我的东西也成为特殊的思维中的客体对象。在具体的思维过程中,人脑的神经系统只可能直接加工来自主客体相互作用下的人的感官信息,来自感官的信息由神经冲动负载,它不是纯客体的信息。感官信息是包含了客体和主体以及主客体相互作用下的主客体混合信息。从一定意义上讲人脑永远只能直接面对或加工这种混有主客体关系的信息,而不可能直接面对其它信息。基于以上理由,在本文对思维的定义中我们不再声称思维内容是对客观存在的反映,而是强调思维是对主客体关系存在及信息的反映。请注意,这决不是咬文嚼字,这一字之差反映了二种科学理论和哲学观念的重大差别。在主体与客体的关系上本文以为,人们充其量只能说人的思维可以通过主客体相互作用环节间接地通达外部的客观事物,仅此而已。但是,思维可以通达外部客观事物与思维是对外部客观事物信息内容的反映、映射是两回事。思维活动实际永远只是对主客体相互作用下的存在的反映、映射和加工。那么,本文的结论是否会导致所谓不可知论呢?这要看人们如何理解所谓“可知”问题。其实,只要人具备处理主客体关系的能力即在特定的环境中面对特定的对象时能够给出合适的反应就可以很好地生存了。至于离开人而单独存在的客观世界归根到底是什么的问题?为什么的问题?人不可能回答,也用不着回答,人们只需要知道面对对象时如何做,做的有效性即可。人们通过有效去逼近所谓“真”。而这个“如何做”离不开信息加工,其过程也许是通过遗传的行为反应,也许是通过试错得到,也许是通过偶然方式获得,也许是通过符号(可代表具体对象)之间在头脑中的组合操作(即所谓思维的信息加工)也许是通过机器对符号的加工,即从一些符号通过特定规则(符号之间的关系)映射到另一些符号的计算得到的,也许是人之间通过语言符号为载体传递的公共经验而获得的……这些基本结论就是本定义与传统理论的重要区别。定义的第二句话还同时揭示了思维的本质特征。即思维本质上是一种信息现象,是信息在人脑中的输入、加工、存贮、检索与输出的广义信息过程。这是对当代认知心理学和信息科学成果的借鉴。需要指出,在现有的理论中虽然也有人讲思维本质上是一信息过程,但没有明确这种信息过程是申农的狭义信息过程还是包含语法、语义、语用的信息过程。是通过自然编码存在的信息还是人工编码(用符号编码)的信息。本定义明确了思维是广义信息过程,它与用狭义信息描述思维的理论划清了界限。本定义认为用申农信息论来解释和研究心理或思维现象是行不通的,同理,那些试图用符号化的信息及技术来解决对思维的全部问题的描述与智能模拟也是行不通的。定义的第三句话论述了思维与智能的关系。按本文的理解,“智能是主体自我生成的能动自主的处理主客体关系的能力。智能包括主体的信息处理与主体的外部行为二部分”[2]。信息处理部分是智能的核心和基础,没有信息处理就无所谓智能,行为则是信息指导下的行为,是实现智能的输出环节,没有行为人的智能也不能实现。定义的第四句话论述了思维实现的功能和价值。在众多的传统理论中人们往往以思维实现的功能来界定思维。例如,将思维定义为“人脑是对客观事物间接、概括的反映”。本文对思维功能的说明指出了思维的功能是处理信息,指导主体的适应性行为,为主体的生存发展服务。说明了大脑的信息处理不为了别的什么,而是保证主体的生存。从生物进化角度看,也只有人的思维才具备保证主体生存和发展的功能。而能够保障主体生存的能力及相应神经机构有可能在遗传中积累起来,人类思维的功能不是短期内形成的,而是长期进化的产物。人类能够生存下去,从另一个侧面证明了思维信息处理功能的有效性。本文的广义思维概念与哲学领域、日常用语中的概念,如人类的精神现象、心灵、心智、心理现象、意识等概念是等价的。2、对狭义思维的定义“狭义思维是指以第二信号系统信息为主要成份兼有第一信号信息的人的心理状态和心理过程”。[3]狭义思维是人类特有的高级形式的心理活动,它本质上也是广义信息过程。狭义思维是人类心理活动的子集,它从属于心理活动。狭义思维表现在人类心理状态内的显意识知觉中以第二信号的符号信息为主要成份,其完成的功能是抽象、间接、概括地反映和处理主客体关系的信息,指导人的高级智能活动。第一,狭义思维定义区别了狭义思维与非思维的界限。本定义根据大脑的信息处理内容是以什么成份为主来界定思维的,如果心理活动中以非语言信息为主,那么,这与一般的心理活动没有太大区别。这样的心理活动人之外的高等动物也具有,这样的信息处理过程是人和动物共有的信息处理过程。需要指出,一般情况下,高等动物不是绝对不使用第二信号(实物之上的信号的信号),但动物没有条件系统地掌握这些信号系统。即使是人用来做语言获得实验的猩猩也不可能系统掌握第二信号系统。需知,人类掌握语言,言语是一个很漫长的过程。其中既有种族的长期进化过程,也有社会过程还有个体可得语言的过程。由于人类有了第二信号语言系统,人们可以应用第二信号的操作即符号信息代替第一信号(实物)的操作。人类由此摆脱了信息获取和处理的时间和空间限制。在对符号操作的过程中,第二信号代替实物信号的过程也是对信息的压缩抽象过程,符号信息的操作既可以重现现存的直接呈现的各种实物之间的关系,也可以重组出现实中不可能直观呈现或体验到的关系。人们称之为发现事物内在的本质的关系,称之为间接概括地反映事物。书面语言的诞生使人类个体的经验得以广泛传播,即使是个体的死亡消失也不妨碍其经验在人的一代与一代之间传递,这使得人类大脑处理的信息总量远远地超过了其它动物。本文认为心理活动中是否含有第二信号成份或是否以第二信号为主成份是人的心理活动与思维活动的本质区别。人和高等动物脑的信息处理机制可能是相似的,即都是信息输入、加工、存贮、检索、输出,但由于处理的信息内容成份不一样,信息处理所产生的结果(功能)也就不大一样。本文定义狭义思维提到的心理状态和心理过程具有特定含义,心理状态指特定时刻或时间区间(一般平均收敛为500毫秒最长不超过3.5秒)内心理活动信息内容保持相对稳定不变时的心理现象存在总合。心理过程则是指心理状态的集合。(心理状态概念将在另文阐述)需要说明,心理状态中的主要成份往往居于心理状态的序参量地位,而心理状态中的主成份其信号强度也较大,容易被人的注意机制选择,以较高的概率进入人的显意识知觉空间之中。所以,思维实际表现为心理活动显意识内容以第二信号为主成份。符号信息在显意识中也好,在潜意识中也好,我们以心理活动中信息的主要成份是否属于第二信号系统来界定思维。如果说心理活动的显意识、潜意识是针对信息在心理活动中的强度来界定的话,那么心理活动的思维和非思维主要是针对心理活动中信息成份的内容来界定的,心理活动中操作符号信息就是思维过程,操作非符号信息则是非思维过程。第二、狭义思维定义阐述了人的思维与动物心理活动的区别。狭义思维是人类特有的高级心理活动,这里的高级与低级之分主要是针对脑信息处理的内容和实现的功能而言的。前面已经讲过只有人才会系统地使用第二信号语言系统。人之外的其它生物不会系统使用第二信号系统。正是由于人和动物各自信息处理的内容成份的差异使人和动物脑信息处理的结果(功能)产生了“质”的差异。这是人的思维与动物心理活动的区别。人的思维活动与人的非思维心理活动以及人与动物的心理活动又有联系。首先,人的心理活动是自然界长期发展的产物,是社会的产物,是由低级到高级进化而来的,人的心理活动包括思维活动不会凭空产生,它有生物进化上的继承性。其次,人的思维(以第二信号为主成份的心理活动)与非思维心理活动的实质上都是人脑的一种信息处理,都是人脑中的广义信息过程,而且第二信号系统的把握是在第一信号基础上实现的,第一信号系统与第二信号系统的信息在人的大脑中无法绝对分开。第二信号系统对第一信号系统有绝对的依赖关系。第三,现时的人的心理活动总是符号信息为主成份的思维活动与非符号信息为主成份的一般心理活动交替进行,无法绝对分开。人的心理活动过程有时以符号信息为主,有时又以非符号的表象操作为主,有时又是二者的混合体。显意识中以符号信息为主,可称为思维过程,当显意识中以非符号信息为主时,又变成一般的心理活动。现实心理活动中,思维与非思维,潜意识与显意识操作只分得出信息成份的主次关系而无法区分思维与非思维潜意识与显意识绝对分明的界限。心理活动的这种成份复杂性使人很难对它进行精确的描述和说明,这也是人们定义心理活动与思维活动二者概念区别的困难所在。本文以为,掌握了语言符号系统的人的心理活动多数情况下就是以符号信息操作为主成份的狭义思维过程。第三、狭义思维定义指出了狭义思维实现的功能。由于第二信号及符号的使用使人脑的信息处理可以抽象、间接、概括地处理来自主客体关系的信息,从而发现人们表面、直观不能把握的关系。在此基础上人类能动地作用于自然界(包括自身)的能力大大加强。狭义思维使人得于脱离动物界,人被称之为符号动物,加上人特有的社
本文标题:思维的信息加工与人工智能
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