Simon与认知科学研究

 

 

谢谢马老师！非常荣幸有机会能与大家进行交流。刚才马老师在主持的时候已经多次提及有些问题，希望在我的报告中有一定的回答。前面有三位老师，李院士、林老师、史老师都做了非常好的报告，讲得也非常全面，我这里再从我们了解的一些信息，利用今天这点时间向大家做一个汇报。

 

这里给大家展示的是Simon的一张年表图，从他出生到他去世。这张图在我们编撰的《心·坐标》这本书里面，书中有专门一章介绍Simon的人生历程。林老师是写过《Simon传》的，如果大家感兴趣的话，也欢迎大家来看看我们写的Simon。

 

在这本书结尾之处，作者郑秀丽博士总结了Simon的一生，认为“他以求真的挑战力，为我们揭开了有限理性之美；他以丰富的想象力，为我们演示了启发式搜索之美；他以逻辑的思考力，为我们分析了物理符号系统之美；他精准的判断力，为我们构建了认知模型之美；他以无穷的创造力，为我们展示了机器智能之美。”我觉得总结得非常好，所以在这里与大家分享。

 

前面三位专家都特别提到了Simon在方方面面的贡献，我这里也总结了三点。第一，在管理学界的贡献，里面特别重要的是满意理论。他获得诺贝尔经济学奖，其实主要是因为提出了这个重要的理论。第二个贡献，刚才我们史忠植老师特别介绍的物理符号系统假说，里面也涉及到了他做出的很多具体的贡献。下面要提及的是大家可以看到的，1960年提出的这个在心理学领域特别重要的模型“通用问题解决者”。

 

第三个贡献就是启发式方法。Simon在他的理论原则以及众多的研究中都特别强调启发式，他认为科学上的伟大发现往往都利用了极为简单的经验规则，这种方法和有限合理性原则使得我们有效并简洁地实现我们的目的。而这方面也是我们计算机智能相对来讲比较欠缺的。他做了一个非常有趣的心理学实验，证明问题的解决其实就是一个搜索的过程，效率的高低就取决于我们究竟使用了怎样的策略。他研发出了通用问题解决者，后面还有一系列的工作。

 

大家看到屏幕上这张照片就是Simon与汉诺塔的合影，汉诺塔很有名。Simon用了很多游戏进行问题解决研究，其中汉诺塔就是非常重要的游戏。

 

刚刚史老师、马老师都提及，林老师和李老师也都说到了，Simon是我们中国学术界的老朋友。从1972年到现在，他当然已经去世好多年了，他还活着的1972年之后的30多年，一直保持着与中国学术界非常密切的交往。

 

前面也提及到了在1983年他来到了北京，应中科院心理所的邀请，在北京大学进行讲座。我是1980年入学的北京大学心理学系学生，当时是大三本科生，所以我也全程听了他的讲座。Simon非常热爱中国，说的是“我的中国”，认同感非常强，另外把中国的同行视为良师益友。

 

这是在1980年Simon作为美国心理学家代表团成员之一一起来访华时的合影照。

 

这是1983年应中科院心理所的邀请来访心理所时候的一张合影照片。照片上最左边是潘菽先生，也是我的博士生导师，第二位很高大的是Simon，第三位是杭州大学的陈立先生，第四位是荆其诚先生，也是我的博士生导师，最右边的是心理所后来做了所长的徐联仓先生。这是非常珍贵的照片，大家在很多场合也能看得到。

 

在Simon看来，荆先生是他在中国活动全过程中最重要的良师益友和亲密的合作伙伴，他们共同进行过多项研究。其中值得一提的是，苏联曾邀请Simon写一篇文章，他考虑到中美的关系，而且考虑到苏联批判过认知科学，所以他拒绝了，后来苏美关系转好了之后他与荆先生沟通，接受苏联邀请写了文章。这篇文章先在苏联发表，后用英文发表，最后也用中文发表。

 

刚才马先生提到了Simon会不会中文的问题，我这里有一封Simon写给荆先生的中文信，还不能算很流畅，但是已经很了不起了，比我们很多小学生的中文已经写得好了很多。

 

Simon来参加了我的博士学位论文答辩。其实在整个和中国交往过程中Simon培养了很多中国学生，今天在座的一些老师当时也曾是Simon的学生。我非常荣幸，因为Simon跟我导师荆其诚先生的密切关系，他专门参加了我的博士学位ie论文答辩。他除了翻看我的中文论文之外，我还专门用英文给他私下做了讲解，因此并不是他从头到尾都看的是我的中文论文。Simon提了非常宝贵的意见。

 

这里我也放一张当时论文答辩结束时候的合影照片。左边第一位李家治先生，也是特别值得一提的，待会儿我也会简单地提到Simon跟他的合作。第二位是Simon，第三位是我的导师荆其诚先生，我是第四位。

 

中间这位是王甦先生，是我的硕士生导师。再过去是徐联仓先生，再就是北师大的张厚粲先生。最右边两位，倒数第二位是朱新民先生，刚刚说的在日本会议上专门提及到的一个工作就是Simon和朱新民先生的合作。最右边是陈永明先生，也是心理所的老师。

 

在我的博士学位论文中也提出了一个非常简单的基本认知操作模型。我现在依然认为这个模型的基本原理可能还是对的。

 

要提到Simon和李家治和陈永明先生的合作，主要是开展了人工智能方面的研究，但是侧重于从心理学的角度来研究，包括理解古汉语，人是怎么做到的。这方面中方的学者包括李家治先生、陈永明先生提到了的一些观点，例如汉语与西方语言的不同等等，得到了Simon先生的高度评价和认可。

 

刚才提及Simon和朱新民先生有非常密切的合作，他们十几年的亲密无间的交往结下了非常深厚的友谊。朱先生现在在美国，他本来想专门赶回来参加今天的会议，后来权衡了一下还是没有过来，但给我发过来很多资料。因为今天时间关系我没有办法专门来讲这个合作，给我的时间只有30分钟。

 

这个工作主要是在自适应产生式系统框架方面，从这个角度进行了很多的工作。Simon对相关的工作有大量的评价，这里引用了一部分，大家可以大致的看一下。Simon认为这方面的工作是非常非常重要的。

 

Simon和中国学者的合作是多方面的，这里没有时间一一展开，包括合作发表了很多论文，在他自己的专著中也会收集他和中国学者合作的成果。

 

下面谈一下认知科学。我们在座的老师和同学对于认知科学都非常熟悉，而且也知道这方面近些年也有很多进展，在细节方面我就不展开来谈了。其实我们面临着非常巨大的挑战，就是要研究心智问题，但是我们又看不见它到底是怎么运作的。

 

所以我在这里提出来，我们不揭开天灵盖，如何发现脑在怎样工作，事实上我们揭开了天灵盖又能怎么样，其实还是不知道是怎么做的。所以典型的是把人类的心智视为一个黑箱。这方面从认知心理学角度进行心智的研究，主要是两大取向，一个是信息加工的取向，刚刚史忠植老师做了很好的介绍，另外一个是联结主义的取向。

 

前面也放了一些模型，我也提前看到了钟老师的PPT，也还会有更多的模型，我们这里放的是心理学家绘制的人类信息加工系统的框图。大家可以看到对我们人类信息加工方面的机制，我们比过去有了更多的了解，也有了我们进行研究的一些思路。

 

但是在很大程度上，我们也可以认为我们现在只不过是把原来的一个大黑箱给它砸开了，变成了N个小黑箱，而且这些黑箱之间是怎么连接的，他们之间的关系我们还是不清楚，所以我们现在不能说我们已经把黑箱变成了灰箱，更不能说已经变成了白箱。下一步到底该怎么做，我这里跟大家分享一些思考。

 

首先一点是，现在非常热，研究者投入得非常多，而且是从不同学科的背景，大家都来开展的研究，就是认知神经科学的研究。认知神经科学主要关心的问题是，心智和大脑的关系。我们的大脑怎么样支持我们开展如此复杂的心智活动。这方面有很多的技术，而且这些技术还在不断的发展过程中，为我们提供了很好的工具。

 

另一方面，我们必须考虑到的一个研究中的重要的问题，就是我们人是在社会和自然场景中开展的认知活动，所以我们不能忽视这一方面。

 

这里我要引用Simon自己的观点，现在重新温习还是很有启发。Simon提出：

任何科学理论的最有利的支柱，就是对观察到的事实能够进行解释。同时任何科学理论必然会面临一种可能性，就是后来的人能够对这个事实给出更好的解释。心理学和其他学科一样，它的理论只能够接近真理，而不可能达到绝对真理。

 

在心理学中发现规律是很困难的，主要是由于研究对象本身的复杂性，而不是由于缺乏某种仪器设备造成的。其中一个困难，是我们所研究的人类机体总处于一定的环境之中，而且适应性又很强。这在前面专家中也提及了。人的行为既决定于机体本身，同时又是适应环境的结果。另一个困难，是人与人之间有个别差异，这就造成了研究结果的不确定性。

 

自然科学的中心任务是化令人惊奇的事物为易于理解的常情：它要表明，如果正确地看待，复杂性不过是遮蔽着简单性的外表；它要发现隐藏在表面的混乱状况之后的规整模式。一个人，若视作行为系统，是很简单的。他的行为随时间而表现出的表面复杂性主要是他所处环境的复杂性的反映。

 

一个思想着的人是一个适应系统，人的目标确定了他的内部环境与外部环境的界面。后着包括他的记忆库。由于他的适应性很强，他的行为所反映的是外部环境（就他的目标而言）的特征，只揭示了一点点的内部环境（使人能够思想的生理机制）的限制性。

 

人或至少人的智力要素也许是比较简单的，人的行为的复杂性也许大半来自于环境，来自人对优秀设计的搜索。因此，在相当大程度上，要研究人类便要研究设计科学。它不仅是技术教育的专业要素，也是每个知书识字人的核心学科。

 

一个组织或者一个社会的成员（计划就是为他们做的），不是被动的工具，他们自身也是设计者，他们也要设法实现他们自己的目标。社会计划过程就是计划者和他们试图影响其行为的人之间的博弈。计划者每走一步（如实现计划），受其影响的人也随之改变自己的行为，以在变化的环境中实现自己的目标。

 

所以，我们只描述机体本身是不够的，还要研究机体与周围环境的关系。

 

因此，关于心理行为复杂的原因，到底是脑复杂，还是因为我们环境的复杂？大家从Simon的观点其实可以做出一定的判断。因此，分布式认知就显得特别的重要。我们的认知现象其实是在认知主体和环境间分布的，这是它的本质。认知既分布于个体内与个体间，也分布于媒介、环境、文化、社会和时间的认知中。我们人的内部认知系统的加工和表征，其实已经一直延续到了外部世界中的加工和表征。

 

对于这个我曾经在2004年在一个《华人心理学报》期刊上发表过一篇文章，提出了三要素相互作用模型，试图把心理学研究人的认知加工中最重要的加工、表征和控制这三个因素综合考虑进来，里面借用了我们的太极图，认为所有要素它们是交融在一起的。

 

基于这个框架，我们的研究内容也可以简单地绘制一下。如果研究监控，就要研究策略、语言认知和决策；研究表征包括外部表征的研究和内部表征的研究；而研究加工的话，自下而上和自上而下的研究都要进行。

 

另外还要提及的是在清华大学计算机系胡事民教授牵头的973项目中，我们也提出了一个模型，感知、记忆和判断的认知计算模型。今天在这里也与大家提及，是希望看能不能对未来的研究有一定的意义。这个模型最重要的就是把认知过程中的感知、记忆和判断与计算机建模中的分析、建模和决策一一对应起来，提出了模块、通路，也包括一些具体的假设。

 

小结一下，我们从白箱去看黑箱进行了很多很多的努力，这里面有很多过去研究的一个积淀，也有很多新的研究者的努力和探索。目前我们现在不能说这个黑箱已经在多大程度上开始变得透明化，我们能看得清了，但是我们比过去更具有信心，而且希望能在新的技术的支持下我们取得更多的进展。

 

在各种各样的现代科学技术中，特别要提及的就是现在蓬勃发展的脑与认知科学研究。脑科学是未来的重要生长点，它标志着我们从探索外部世界开始转向探索我们人类自身的奥秘，这是非常重要的一个转折。有越来越多的科学家到这个领域开展研究，试图从基因、脑、行为认知的角度，从多学科、多层次的高度交叉和综合的角度来研究人脑的高级认知功能及其神经机制。所以可以说，我们现在已经逐步进入到了读脑的时代。

 

而会聚技术，我也相信会对与我们每个在座的人以及所有人密切相关的一些方面做出重大的促进。这包括外部的环境，外部包括集体和个体，以及我们内部的短期的和长期的一些方面。心理学、计算机科学和各种学科的综合交叉，我们一起努力，应该能有新的进展。

 

将心理学的重大基础研究与国家的重大需求结合起来，解决我国在21世纪从大国走向强国将面临的脑与认知、人口与健康、社会与经济发展中的各种难题和瓶颈，是我们的战略目标。这里面包括阐明智力与思维的脑机制，延缓衰老，防止各种神经和精神性疾病，以及我们能够发展出具有脑风格的人工智能和神经计算系统，以及老龄化、儿童教育等等方面的问题。

 

据说今年也许明年就会推出中国的脑计划。这个中国脑计划在座的所有老师、同学可能在不同场合都有所了解，就是“一体两翼”，大家可以看到脑认知原理是非常重要的基础，我们最终服务的目标是人口健康与和谐社会，以及产业发展与国家安全。

 

另外，在IBM公司组织的一次研讨会上，我用这张图做了一个结束，这张图也反映了我对整个领域的认识。要研究认知计算，我们毫无疑问要研究人脑的机理，同时神经生理学、认知心理学、计算建模的结合，加上充分利用好大数据，我们有可能真正实现认知计算机。

 

我的报告就到这里。请大家批评指正。谢谢！