思维科学探索-第19部分
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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
第 150 页
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
第 151 页
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
～
第 155 页
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。专家系统已应用于医学、化学、气象、军事、教育、
工程等多方面。通过把人的思维赋予机器，将有利于进一步
探索感知水平和认知水平上思维的定量规律。
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感觉过程是选择和建构的统一
维
李 伯聪
（中国科学院研究生院）
早在年，列宁便指出：“假定一切物质都具有在本
质上跟感觉相近的特性，这是合乎逻辑的。”（《唯物主义和
经验批判主义》第
页）
页）列宁又说：“对于那种看来完全没
有感觉的物质如何跟那种由同样原子（或电子）构成但却具
有明显的感觉能力的物质发生联系的问题，我们还需要研究
再研究。唯物主义明确地把这个尚未解决的问题提出来，从
而促进了这一问题的解决，推动人们去作进一步的实验研
究。”（同上书，第
回顾数十年间哲学界和自然科学界的历史足迹，我们看
到了一些乍看来似乎是自相矛盾的，出人意料的情况：
一方面某些哲学家，自称为唯物主义者，他们是熟知列
宁著作文句的，可是，他们只知机械地重复“机器不能思
这个命题，把这个命题绝对化
需要研
他们把唯物主义者早已
提出的“那个”问题一笔勾销了，把列宁明确指出
究再研究”的问题一笔勾销了，当然也就更谈不上在解决这
个问题方面能有所作为了。
另一方面一些自然科学家，特别是神经生理学家、仿
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念，
理之一。
初步地分析和研究使我们相信：从感觉到思维（乃至个
性）的一切心理活动都是选择和建构的统一，不但从系统发
生和个体发育的角度看是如此，而且从整体的角度看也是如
建构”的作用。
生学家，他们中的大多数对于列宁的那些文句大概是一无所
知的，可是，他们实际上却正是按照列宁所指出的方向前进
的，他们实际上是按照列宁指出的方向进行“研究再研究”
的。
现在，我们再不能让这种状况继续下去了，辩证唯物主
义者和自然科学工作者需要并且能够结成紧密的联盟，携手
并肩地从事这项“需要研究再研究”的工作了。
达尔文的生物进化论特别强调和重视“选择”的作用，
皮亚杰的发生认识论特别强调和重视
我们认为：选择和建构是两个不可分割、可以互相补充
的概念和过程。选择离不开建构，建构也离不开选择。建构：
作用和过程必须以选择为前提是显而易见的，而选择作用和
过程离开了建构也便无从发挥其创造作用了。
过程
真实的生物进化过程并不是单纯的“自然选择”的过程，
而是“选择与建构统一” 同样地，真实的心理和认识
发生过程也不是单纯的建构过程。而是“选择与建构统一”
的过程。单用选择概念或单用建构概念是既无法真正阐明生
物进化过程，也无法真正阐明心理和认识发生过程的。
我们认为：选择和建构是心理科学和思维科学的基本概
择和建构的统一”是心理科学和思维科学的基本原
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此
统一
这不是偶然的它体现了思维的历史和思维的逻辑的
由于这项研究工作刚刚开始，本文以下将把论述的范围
限定为简要地阐明“成人的视觉过程是选择和建构的统一”。
又由于成人从外界接受的信息有以上来自视觉，每只眼
的视神经纤维便达
本文
万条之多，不但其数量大大超过了听、
嗅、味、触这些纤维的总和，而且视觉过程的复杂性也大大
超过了其它的感觉，所以我们认为如果能阐明“视觉过程是
选择和建构的统一”，那么在依据这个原理分析和阐明其它
感觉过程时便不大可能有很大的困难了。为醒目起见，
的标题也就径直为《感觉过程是选择和建构的统一》。
过程）组成的： ）神经生
我们认为，人的视觉感受过程是由三个阶段（或者三个
）物理过程（光学过程），
理过程， 视觉心理过程。这是三个互相联系但其性质
上又不大相同的过程。要搞清楚全部的视觉感受过程，我们
不但需要分别地研究这三个性质不同的过程，而且必须十分
深入地研究视觉过程中的两个“转换过程”：
过程向神经生理过程的转换，
）从物理
）从神
