表征等级
上一节已经简要地描述了我们可能用来表征不同类型知识的几种结构,但每个表征都有优缺点,因此,每个表征都需要另外的关联,通过关联利用其他种类的表达。这表明,我们的大脑需要大型化的组织来对各种表征知识的方法进行关联,或许最简单的排列方法就是等级(见图8-29)。
图8-29显示了对大脑如何形成多样的方式来表征知识的一种解释。然而,我们也不必期待真实的大脑会以这样整齐的方式排列。如果解剖学家们发现大脑的不同区域涉及不同的组织,用以支持不同领域内的精神功能,例如维持身体功能、操纵物质实体、发展社会关系以及进行反思和组织语言,我们也不必对此感到太过惊讶。同样的道理,如果这些图式最后被证明很好地描述了某功能与其他功能联系的方式,那么图中一些与之相邻的结构实际上可能相距很远。人类大脑中的大部分都包含无数条神经,用以连接相隔很远的区域之间的关系。[101]
不过,表达不大可能总是排列得如此具有层级性。在生物界,新结构通常以旧有结构的复制品形式发展,从而导致了更多的旧层级。然而,由于脑细胞如此奇特,能够联系不同的点,也就更能轻易地参与到层级结构不那么明显的组织之中。
我们如何学习新的表征方式
我们从哪里得到表征知识的方式,为何我们能够轻易地把知识组织到平行类比的结构中?这些能力是通过基因遗传到儿时的记忆系统中的,还是我们从个人的经历中学习的?这些问题有一个共同特点:我们到底是如何学习的?正如古典哲学创始人伊曼努尔·康德(Immanuel Kant)曾指出的那样,学会学习是我们不能完全依靠经验获得的技能之一。
伊曼努尔·康德(1787):毫无疑问,我们所有的知识都始于经验,认知的机制应该通过训练而非影响我们情感的物体被唤醒。这是为什么呢?部分认知产生表达,部分认知激发我们在某些方面的能力,如理解活动、比较、连接和分离,因而能够把我们情感的原材料转化成对物体的知识……尽管我们所有的知识都始于经验,但这绝不意味着知识起源于经验。恰恰相反,我们的经验知识很有可能是我们通过印象获得的知识总和,而且(额外的知识)全部独立于经验……认知的能力自给自足,感官的感觉只是偶尔出现。
所以,尽管感觉给予我们学习的“机会”,也不是说它让我们“有能力”学习,原因在于我们首先必须拥有大脑所需要的额外的知识,正如康德所说的那样,“产生表征”和“连接表征”。[102]这样的额外知识也包括天生具有识别相互关系和其他感觉关系的方法。我认为,就物理实体来说,大脑天生拥有能够帮助我们进行“比较、连接和分离”的机制,因此我们可以以存在的方式表达它们。
所有这些都使我认为,我们天生拥有以下结构的最初形式,如知识线、框架和语义网络,因而任何婴儿都不需要重新创造上面描述的各种表达。然而,我怀疑,虽然我们天生就完整地拥有这些结构,仍需要精力和时间来改善这些原始的表征,使其成为成人的形式。我希望有关这些发展过程的研究工作不久将得到开展。
有没有人发明过全新类型的表征?这样的情况极少,因为如果没有任何有效的技能处理表征,那么任何种类的表征都会变得毫无用处,任何新技能也需要时间慢慢成长与发展。同样,任何知识碎片,除非以一种熟悉的方式呈现,否则都毫无用处。基于这样的原因,成人的表征要么来自改善初期的表达形式,要么来自对文化的处理,这种猜测在某种程度上是有意义的。然而,一旦某个人学会使用几种不同的表征,那么他便更有能力发明新的表征。出色的作家、艺术家、发明家和科学家的优秀成绩的根源可能就是他们可以不断发现新的有用的表征方式。
大脑如何选择使用哪种表征呢?对此,我们已经重申了几次,每一种描述都有优缺点。因此,问这样的问题则更有意义:哪种方式有助于解决我现在面临的困难?哪种表征更可能适用于这些方法?
如今,大多数计算机程序仍然只能完成某一项具体的任务,只使用一种表征方式,然而人类的大脑却可以积累多种方式来描述我们当前面临的困难。这意味着我们也需要一些方法来决定在每种情况下应该使用哪种方法,并且需要知道,当我们不能使用某种方法解决问题时,应该学会换一种方法。
目的性决定表征的使用
程序员开发程序时,他们通常首先选择一种能够表征自己程序所需要的知识的方法,但是每种表征只在某些领域内起作用,没有一种表征能够在所有领域内都起作用,但我们也经常听到对什么是表征知识的最好方式的讨论。
数学家:表征事物的最好方式是使用逻辑。
联结主义者:不,对表征常识性知识来说,逻辑太过死板。相反,应该使用联结网来表征知识。
语言学家:不,联结网更显僵化,它们总是以数据的方式来表征事物,很难转化为有用的抽象概念。相反,为什么不尝试使用日常生活中使用的语言,它们不是更有表现力吗?
概念主义者:不,语言太过模糊,应该使用语义网络,语义网络里特定的概念与想法是相关的!
统计学家:这些联系太过确定,不能表达我们面对的不确定性,因此我们可以使用概率。
数学家:所有这些非正式方案都不受强制,因此可能是自相矛盾的。只有逻辑能让我们避免陷入永无止境的矛盾中。
这表明,想要寻找一种表征知识的方式根本没有任何意义,因为每种特殊形式的表征都有自身的局限性,例如,基于逻辑的系统非常精确,但却很难以类比的方式推理。与其相似,数据系统在预测方面非常有用,但无法很好地解释有些预测正确的原因。人们普遍认为,即使在古代,我们也要以多种方式来表征事物。
亚里士多德(《论灵魂》):一个人可能把一间房子描述为一个“避难所,保护人们免受来自风、雨和炎热的摧残”;而另一个人可能把房子描述为“石头、砖块和木材”;可能也存在第3种描述,说房子以某种原料为基础形式,有着何种目的。那么,作出哪种描述的人有资格被称为真正的物理学家?是描述原料的人,还是那个重视功能的人,或是那个支持两种说法的人?
然而,有时不去组合这些描述,效果反而更好。
理查德·费曼(1965):从心理方面来说,我们必须在头脑中有这些想法,并且每个理论物理学家对同样的物理现象都需要知道六七种不同的理论表达。他知道,这些表达同等重要,没有人能决定哪一种表达在其层次上是正确的,而且他也把这些表达都记在脑中,希望能为以后的猜测提供参考。
这里的关键词是“猜测”,因为每种理论都有优缺点,任何单一的表征对我们面临的难题都不是最好的解决方法。因此,大部分人类智能来自拥有表征同一情况的多种方式,所以每个不同的方面都能规避另一种方式的缺点。
人们又是如何知道何时以及怎样选择特定的表征的呢?我在1992年关于因果多样性(Causal Diversity)的一篇文章中提出了几点建议,在此不再赘述。
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