《架设人与计算机的桥梁》:西蒙的符号系统与思维模型

Posted on 17-02-08

西蒙一生获得 9 个博士学位,拿过好几个不同领域的最高奖项:计算机科学图灵奖、诺贝尔经济学奖、心理学会终身成就奖、公共管理沃尔多奖……你是否好奇西蒙创造出多少知识成果?
1989 年,西蒙的老友纽厄尔闲来无事,将西蒙对认知科学贡献都整理成一张清单,表中囊括了西蒙所有的思维模型:

你可能以为,博学如西蒙,他常用的思维模型应该很多吧,但如果细数,你会发现也不过是 11 个。你可能接着想,既然西蒙常用的思维模型只有 11 个,那是否可按图索骥就可以成为西蒙一样的大师?

答案是否定的。纽厄尔清单中的思维模型是按西蒙模型发表的时间来排序的,并非按重要程序及源头排序,按图索骥只会误入歧途。但更重要的是,纽厄尔的清单中的清一色都是思维模型,思维模型是人的思维系统生成的,根据思维模型根本不可能逆推一个完整思维系统。

试想:如果将模型比作 App ,例如微信、支付宝、QQ等,你可以逆推出 iOS 系统与安卓系统的设计理念吗?如果将模型比作公众号,你可以根据一堆公众号的图文风格来逆推微信的设计原理吗?

模型与系统是两个根本不同的层次概念,模型之于系统,就像思维之于大脑,程序之于计算机。你或许可以从模型逆推出模型的生成方法,但永不可能从模型逆推出系统的生成方法。

若真要学习大师是如何思考,那该如何?你必须从西蒙如何成为西蒙开始。

元技术、符号系统与思维模型

《架设人与计算机的桥梁:西蒙的认知与管理心理学》是西蒙弟子朱新明写的一本小册子,书名比较长而且抽象,完全耽误此书的前途,导致这本绝版……如果我为这本书另起一个名字,那就是《西蒙小传与他的符号系统与思维模型》。

这本书讲的是什么内容呢?一句话就可以说完:讲述西蒙从小兵成为大师的故事,是一本集武侠小说 + 武功秘籍于一体的西蒙百科全书。

这本书先说西蒙的闯荡江湖史。西蒙先是在青年时期修炼了深厚的内功——科学思想,然后学成下山华山论剑,挑战过门派包括管理决策、经济学领域、认知心理学、人工智能、逻辑学和科学哲学等。在此过程中,他发现了计算机技术之神奇,深感知识变革浪潮之汹涌,提出使用元技术来改变世界。

西蒙认为,技术变革是知识的变革,而不是事务的变化。关于技术本身及其社会意义的知识,即技术发明、选择和评价的知识,才是最重要的知识,可称之为「元技术」。

西蒙如此形容元技术的重要:「从众神那里偷来火种的普罗米修斯,是技术时代的保护神。元技术时代则需要一位新的保护神——小普罗米修斯,他将从众神那里偷来决策程序——线性规划算法和模拟技术,从而再次激怒众神……人类需要的不是更少的技术,而是更多更好的技术」

此后,西蒙转型成为技术驱动型的高手,将其在技术领域的心得体会写成了三本武功秘籍:《物理符号系统论》、《认知信息加工论》和《认知科学》 ,三者关系如下

物理符号系统假设:修练内功的秘笈,炼成后天下武学皆附拾可用,类《九阳神功》,它是西蒙构建思维系统的核心——人与计算机均具有智能,计算机的程序可以人类视为智能计算机系统,人类所有思考过程都可以符号表征。

认知信息加工论:研究身体与内力极限应用的心法,类《太极神功》,它是物理符号系统假设的扩展延伸,建立出人类的符号认知模型:短时记忆、长时记忆、组块、专家、直觉、启发式搜索等。

认知科学:天下无双的绝顶武功,类《降龙十八掌》,它是前面两项研究基础上建立的一门研究人的认知过程和计算机模拟(即智能系统)的新科学,目的在于研究人工智能系统。

西蒙三本武功秘籍,以《物理符号系统假设》为系统,以人的认知与复杂行为为模型,推演出《认知信息加工论》,再人机拟合构建出研究人工智能的新科学——《认知科学》。接下来为你详细解读这三本秘籍。

物理符号系统假设:用符号来思考

你是否曾经认为人的认知过程像一个黑箱,神秘且不可捉摸?科学家如何看待和解决这个问题?西蒙想到了一种人类熟知的事物来破解它,那就是计算机。

计算机是一种人工装置,它可以接收与编码符号,匹配内部存储的模式进,作出决定,输出结果等;人也可以接收与编码信息,存入记忆,利用记忆中的信息进行决策,指导外部行为等。既然计算机与人在这些基本操作具同样的智能,那么是否可用计算机程序来可以解释人的思维运作,从而建立人的认知模型?

为了从理论上论证用计算机模拟人的智能的可能性,西蒙和纽厄尔共同提出了「物理符号系统假设」( physical symbol system hypothesis)。

过去,人们习惯于把数学和逻辑学的符号系统视为抽象的和超越现实的,而不谈使这些符号系统具有意义的纸、笔和人脑。计算机则把符号系统从柏拉图的符号理念转移到机器、人脑或它们二者共同起作用的真实过程的经验世界中来。

物理符号系统假设将人类所具有的观念、概念、能力及脑内的加工过程都看成是物理符号的事件,任何物理系统的事件、过程或操作,只要能用符号的形式来表示,并能明确每时每刻的状态,就能用计算机模拟出来。同样,人类思维中的各种抽象概念和符号也可以像物理对象一样加以复制、转换、处理和相互连接。

这样,人的心理事件和心理过程就不再是不可捉摸的神秘的东西,而是可以进行客观描述和研究的物理符号过程,可放在同样的理论体系中来探讨和研究。

认知信息加工论:为人类认知建模

西蒙认为:心理学可以像物理学那样,从不同的水平研究人类的行为。例如,对一个杯子,物理学可以研究它的原子结构,也可以研究它与其它物体的相互关系。然而,要研究一个杯子下落的规律,不必同时去研究杯子的原子结构;我们也不必等到原子结构问题解决之后再去研究力学。

在心理学中也有同样的情况,不定非要对神经元、神经突触有清楚的了解才能提出生理学理论也不一定非要有生理学理论才能着手研究人类的高级复杂行为。自然界的规律有不同的层次,所以,科学研究可以从不同的层次进行探讨,既可以从高级水平着手,也可以从低级水平着手。

有了物理符号系统假设,解决人类认知问题就可以符号来解决了。

西蒙根据已有的专家的理论成果,在记忆、问题解决、学习等人类认知的信息加工领域进行了大量的实验研究,结合物理符号系统假设和口语报告分析方法,构成了完整的人类认知信息加工理论体系,该体系包括短时记忆、长时记忆、组块、专家、直觉、启发式搜索、产生式系统等思维模型。

认知科学:发现智能的原理

物理符号系统假设认为人与计算机可用符号表征,信息加工理论认为人的认知可用计算机模拟。如果结合两者分析人的复杂行为,会产生什么的成果呢?

第一步,先建立起人类行为的认知模型;第二步,通过计算机模拟来验证所建立模型的正确性,结果就形成了一门研究人的认知过程和计算机模拟(即智能系统)的新科学——认知科学( Cognition science)—它的目的就是要揭示智能的基本过程或原理。

认知科学的智能并不局限于人的智能,它也包括动物和机器的智能。一个系统是否具有智能,是通过它执行某些智力任务的能力来判断的,与它的物理性质无关。智能通常表现在下列行为中:(1)选择与实现目标有关的一系列行动;(2)稳定而正确地回答问题;(3)解决或难或易的问题;(4)设计出一些有用的、优美的或者新奇的东西。

认知科学虽是新学科,研究的是智能系统,但是西蒙强调,智能系统的本质就是物理符号系统,研究突破点始终在人与计算机所共有的特征——对符号进行加工的能力。

小结

西蒙的符号系统与思维模型为他带来了许多奖赏,但可能对他而言,所有的奖赏都只是一种符号——一种在好奇与激情下响应挑战的社会自动反馈。想要创造出更多思维模型,也不妨像西蒙一样构建出物理符号系统,用符号来思考吧。

ChangeLog

  • 2017-08-02 放轻松,删去突兀的文采,增加趣味隐喻
  • 2017-08-01 积攒卡片,为增加文采,夜读辛弃疾词集,
  • 2017-07-31 看完此书,准备写书评
  • 2017-07-24 开始阅读