大腦的力量：心理、思維與人工智慧

引言?

1956年，有幾個科學成就標誌著一種對人類認知研究的新範式——信息處理範式的確立，這種研究範式強調，人類的一切認知和心理活動都可以用處理信息的方式表達出來：喬治·米勒發表了對短期記憶的信息處理說明；喬姆斯基發表了對轉換語法的形式性質的分析；紐維爾和司馬賀發表了用啟發式方法模仿人類求解問題的計算機程序的說明。??

所謂認知科學（cognitive science）旨在研究人腦和心智的工作原理，涉及心理學、計算機科學、神經科學、語言學、人類學、哲學等學科，是這些學科交叉滲透與聚合的產物。??

在以下的內容中，我們將初步了解：??

把人腦與計算機進行類比，將人腦看作是計算機的信息加工系統，用計算機的一般特徵來理解人類心理，採用自下而上的策略，先建立一個簡單的神經網路模型，再考察這個模型所具有的認知功能；從真正的大腦工作方式入手，通過運用一些技術手段（如腦功能成像）研究大腦功能以理解人類認知。??

系統論、控制論、資訊理論等橫斷科學的出現正在為提高自然科學和社會科學理論的構造性、清晰性和預見性提供有力的工具，這些理論對組織過程、信息過程、有目的的運動以及局部行為和整體關係方面的研究，提出了一種清晰的構造性理論來把握它們，成為自然科學和社會科學結合的介面。??

虛擬現實和增強現實正成為現實，人工智慧和機器人改進和創造新的產業。只有與這些科技協作而非阻撓其進步，我們才能享受到其帶給我們的巨大紅利。科技在本質上有所偏好，使得它朝向某種特定方向發展。在其他條件都相同的前提下，科技發展所需的基礎理論會傾向於與特定的行為耦合（couple）。這樣的傾向不會主宰每一件具體而微的實例，但卻合力塑造科技發展的宏大輪廓。??

一、何為心理學？??

人們使用 「心理」「精神」這類術語非常隨意，但許多人使用這些術語遠非真正了解其性質、範圍、方法和用途。心理學是一門科學，有些人認為她是哲學的一部分，有的人把她等同於魔法，有的人認為這是瘋狂；還有些人則認為,心理學家、神秘主義者或神秘的人對心理學的興趣主要來自於無知的好奇心，即如果他們學習心理學以了解奇蹟、神秘和瘋狂，這將是一個玄幻的經歷。許多人覺得心理學的主要用途是治療精神不正常的人，這當然是一個重要的應用領域，卻不是唯一。今天,心理學可以應用於一個人從子宮到墳墓的逆旅。??

大多數人使用術語「心理學」意味著一個主題——這是對人類思維的理解及其活動的關注。這是心理學家的一個廣泛信念，那就是閱讀和理解他人的思想，雖然這是外行的觀點，而心理學領域,不接受這個定義。今天，科學心理學通常定義為科學的行為。「行為」這個詞是一個很包容的全面的定義。我們現在可以看到外行的心理學思想的定義和心理學作為科學的科學定義的區別。??

幾十年前甚至科學心理學家也定義心理學為思維的研究。然而很快,它被發現只定義心理學關注的某些研究領域。思想創造了某些問題，「精神」一詞是從哲學派生的。這被認為心理學不被歡迎加入自然科學的家庭。其次,接受的概念思維導致了幾個問題，如:心靈是什麼?心在哪裡?等等。思想是相當抽象的,不適合科學研究。針對這一點,在本世紀（二十世紀）初，心理學家決定放棄「心靈」這個詞，採用「行為」這個詞。兩位傑出的心理學家——威廉·麥克杜格爾和約翰·布羅德斯·沃森——表示,心理學應該關注本身有實際行為的生物——包括人類和動物,因為行為是觸手可及的事情，這一定義得到廣泛接受。多年來,心理學家已經達成共識，即定義心理學是研究生物體的行為。??

從「心靈」過渡到「行為」的變化並非坦途，在後面的章節，有關爭議將得到更詳細地討論。此外,即使那些把心理學定義為科學的人，對於自己的行為是什麼也持不同觀點。有些人強調,只有生物的可觀察到的活動才視為行為，持這一觀點的人不贊成使用諸如思維、感覺、銘記等等,因為這些都是不能直接觀測的。總之,這些心理學家認為,只有運動的肌肉,變化的腺體和人體的其他器官構成了人類行為。這種觀點是首先由約翰·沃森提出,他是學院派行為主義心理學的創始人。也許,這種極端的觀點今天不被任何人接受。然而,強調可觀測性和身體主導行為的觀點仍然盛行於大部分心理學家中，雖然他們不能被稱為沃森的忠實追隨者。??

第二組心理學家持有的觀點是，「行為」應不僅包括可以觀察到的行為，也包括不可見的內心活動和過程。根據這一視角,思考、感覺和記憶可以被加以完美的合理性。一些心理學家走得更遠，不僅強調無意識過程可見諸他人，甚至認為未知的自己可達。在當代心理學中，無意識的過程被大量的心理學家強調，西格蒙德·弗洛伊德的無意識過程開此先河。但更多的爭議和分歧業已為新近的研究增添。今天的心理學家普遍認為,心理學的科學定義的行為也包括這個詞的理解行為,目前用於看得見的、不可見的和推斷性的行為的綜合。??

學困生可以應用心理學中的一些原則來改進自己的學習習慣。同樣,人際衝突和爭端在某種程度上也可以通過心理學知識來解決。當一個學生高中畢業，心理學可以幫助他選擇志願；當他念完大學，心理學可以幫助他選擇工作；當他墜入愛河，心理學可以幫助他選擇生命中的另一半；當他身為人父，心理學可以幫助他理解他的孩子令人費解的行為。教師可以利用心理學規勸那些叛逆和無心學業的學生；醫生可以利用心理學更好地安撫他的病人的情緒；工程師可以利用心理學了解個體的差異和性能的極限，設計更加對用戶友好的產品；廣告設計師利用心理學可以使其廣告令人印象深刻；將帥可以利用心理學鼓舞士氣。因此，心理學可以幫助所有的人，凡事概莫能外。它是針對每個人都必須有的對內心的理解而洞察人類行為的科學。事實上,它幾乎成為通識教育的一部分。??

現代社會許多人的問題是由於心理的問題而導致的。二十世紀被描述為一個緊張的時代，文明和生活越來越複雜,心理問題亦水漲船高。皮亞傑說,「最大的問題是我們自己的問題」。我們丈量原野與山巒，洞察碧落和瀚海,理所當然地自認為我們足以了解無垠的時空。實際上，雖然我們已經能夠預測甚至控制自然現象,我們卻沒有非常成功地理解和預測人類的行為。原子能可以用來改善人類生活，也可以用於製造炸彈、摧毀生命。因此，人們應當明白什麼是理性，什麼是盲目。受過教育的人會去做他們並不期望做的，這些非理性的人類行為雄辯地指出，人類需要理解別人和自己的行為，否則，最好的科學創造可能被最糟糕地使用，除非理解、人性和人類行為達成了一個更成熟的和自適應的水平。??

二、心理學是科學嗎？??

人們認為其他科學,例如物理學、化學、生物學、醫學和統計學,在其廣泛應用的過程中似乎並不與心理學牽連。但是，心理學是獨特的,它可以像其他科學一樣廣泛應用於工作、教育和體育等諸多領域，更可以增加人們的幸福，減少人們的悲傷。它可以幫助分析和理解他人行動,也可以更好地提高自己的生活質量。確保心理的健康有助正常和快樂的精神生活，就像良好的體質可以幫助我們保持身體的健康一樣。??

即使在今天，心理學是否是一門科學尚存爭議。比較心理學和物理學、化學及其他科學,我們研究人類的行為就如同對物質性質或化學變化的研究。這樣的類比是合理的,因為心理學的本質就是研究行為。物理學或者化學研究的對象具有連續性，使得測量、預測與控制誤差易於執行。但這不是人類行為。首先,人類行為比物理和化學變化更難預測。其次,人類行為存在個體差異，同樣的條件下,人們彼此的行為有很大的不同，同一個人在不同時期也會有不同表現。這種類型的情況似乎令人眼花繚亂,甚至使人懷疑，測量,更不用說預測,是永遠不可能的。??

讓我們看看為何如此。答案是,人類行為比物理和化學變化複雜得多。人更加敏感，正是這點讓行為變得更加複雜。所以,人類行為和其他事件的區別在於複雜性。這意味著我們應該使用不同類型的分析方法。??

在此我們甚至需要研究科學的概念本身。科學本身並不是一個固定的和靜態的概念。例如,直到最近,數學才在人文學科中獲得廣泛應用，雖然物理和化學早就廣泛應用了數學。同樣,在很長一段時間內,實驗室實驗被認為是唯一合理的科學方法。但隨著領域的擴張，在地質學、天文學、地理學和其他學科，實地調查、觀察、數據收集等方法也被接受。所有這一切都表明,科學一詞在今天異於18、19世紀，它不是指知識，而是指一種理解和研究。簡而言之,任何系統、細緻和有條不紊的調查或詢問都是科學。因此,經濟學、歷史學、政治學等,如今也被視為科學——社會科學。??

無論是自然科學還是社會科學，理性認識都基於感性認識之上。研究者必須從廣泛地搜集材料開始，然後分析加工材料，進行從個別到一般的抽象，然後提出觀點或理論。任何理論總是對它們所依據的材料的反映，概括和解釋。因此自然科學和社會科學研究的對象雖然不同，但從一般原則上看，它們的理論是否正確，也即認識從感性階段上升為理性階段這一過程是否能科學地進行，都必定取決於兩個重要環節。??

材料搜集中的經驗（包括實驗）事實是否正確，是否完備、全面；是否能反映出事物的聯繫和全貌；??

從感性認識向理性認識飛躍時，理論概括是否科學、是否正確。如果這兩個環節中有一個發生重大差誤， 那麼據此提出的理論必然靠不住。??

只要我們承認人類的任何理性認識都來源於實踐（包括經驗和實驗），任何理論都是相對真理，只要承認我們認識客觀事物過程中，在收集取捨材料時往往存在主觀性，片面性因而發生偏差，在概括材料進行抽象和推理時也經常失誤的話，那麼，我們就可以理解所謂「科學方法論」的本質了。無論對於自然科學研究還是社會科學探索，方法論的關鍵在於我們能否找到一種有效的途徑來排除這些偏差和失誤，使人的認識逐步逼近真理。確實，在這方面自然科學和社會科學不同，在近二千年的發展中，特別是近三百年來，已經建立了一整套相當有效和成熟的研究方法，依靠它可以使人類對自然界的認識從謬誤的陷阱中較快地擺脫出來，取得長足進步。只有從這個角度，我們才能理解，所謂自然科學的方法究竟是什麼？它在什麼意義上、在多大程度上可以在社會科學中運用？??

無論是物理學、化學，還是生物學，地質學，一種科學理論的成長或者是一門學科的研究對象的確定，我們都可以看到類似過程。 雖然學科研究對象不同，理論的具體內容也不同，但是理論成長的機制，研究對象明確的過程、收集材料由片面到全面的途徑都是通過在經驗→理論→經驗→理論一次次循環中實現的。它說明由感性認識向理性認識的飛躍，形成正確的理論並不是人們想像的那樣，一開始必須完備而全面地收集材料，明確研究對象（這是不可能的），然後進行理論概括，它不是一次性完成的（這也是不可能的）。只有通過一次一次的循環，研究對象才能明確，材料的收集才能趨於完備，理論才能趨於正確。因此，從認識論上看所謂科學方法最本質的乃是利用這一循環，實現材料自組織和理論的自我改進，以克服認識過程必然出現的兩種偏差。??

同樣我們可以談論行為科學，包括心理學、社會學和人類學。今天的科學家不是尋找一個簡單和孤立的因果關係，他感興趣的事物是全面理解事件的性質而非簡單而機械的解釋。20世紀物理學完全不同於19世紀的物理學。這表明科學由傳統到現代觀念的演化。針對這一點,讀者會接受心理學是一門科學，雖然她非常不同於另一個科學，因為其方法是科學的，雖然不同於其他科學。作為一個科學，心理學處理的現象更複雜而不可預測。這只是意味著心理學家面臨更困難的境地,但這一挑戰當然不是不可逾越的。這是一個科學的區別。??

另一個因素使得心理學不同於其他科學的是，科學調查周圍的事物，而心理學研究周圍的人。當然,生命科學也研究人，但心理學與之有差異，因為行為更微妙的，更隱秘，也更多樣化，而身體——不同於行為——在很大程度上是統一的。??

然而,學習心理學不同於研究物理學、化學或其他自然科學。心理學不同於其他學科的是,它直接關係到我們自己的生命，這方面——例如對教學相長過程的研究——應該被強調。??

三、三論（系統論、控制論、資訊理論）的引入??

如果我們去追溯控制論思想的源流，就能發現它至少是三條悠長的支流匯合的結果。??

一條是數學和物理的發展。特別是19世紀末20世紀初，麥克斯韋、玻爾茲曼和吉布斯推動了統計物理的建立，20世紀20年代後，量子力學又建立起來了。有不少科學家認為：與其說我們這個世界是建立在必然性之上的，倒不如說是建立在偶然性之上的，許多物理定律僅僅是大量事件統計平均的結果。科學的發展迫使人們回答必然性和偶然性之間的關係。於是，確定性與非確定性以及它們之間關係的研究成為科學界最熱門的課題。概率論的成熟，熱力學中的熵直至資訊理論的提出，就是這一研究的逐步深入。??

另一條支流是生物學和生命科學的進展。科學家早就發現，生物界不是一個充滿必然性的機械世界，另一方面，生物個體行為也不能用統計力學和量子力學所用的純或然語言來刻畫。生命的活動中既有或然性，也有必然性。生命是怎樣把必然與偶然統一起來的?科學家對生命的機制發生了濃厚興趣。20世紀三四十年代，生物學家提出了「穩態」 概念，意味著人類對這一問題的認識已推進到新的階段，它直接為控制論的誕生奠定了基礎。??

第三條支流是人類對思維規律的探討。它集中地反映在計算機製造和數理邏輯的進展。數學家特別是計算機的研製者們企圖用數學語言來模擬人的思維過程。第二次大戰前後，電子計算機的製造成為控制論成熟的前奏曲。??

在 20世紀40年代，標誌著這三條支流匯合的科學著作終於出現了。1947年，維納的《控制論》就是作為統一它們的最初嘗試。儘管維納的這本書中有許多錯誤，有很多大膽的但後來被證明是不妥切的設想，但這本書震動了科學界。科學家們被建立各門學科的統一方法論的雄心所吸引。一大批各個領域中的專家紛紛互相對話，控制論、系統論成為二次大戰後直至今天的不可忽視的科學思潮。??

在控制論中，「控制」的定義是：為了「改善」某個或某些受控對象的功能或發展，需要獲得並使用信息，以這種信息為基礎而選出的、於該對象上的作用，就叫作控制。由此可見，控制的基礎是信息，一切信息傳遞都是為了控制，進而任何控制又都有賴於信息反饋來實現。信息反饋是控制論的一個極其重要 的概念。通俗他說，信息反饋就是指由控制系統把信息輸送出去，又把其作用結果返送回來，並對信息的再輸出發生影響，起到制約作用，以達到預定的目的。??

系統科學是以系統為研究對象的基礎理論和應用開發的學科組成的學科群。它著重考察各類系統的關係和屬性，揭示其活動規律，探討有關係統的各種理論和方法。系統科學的理論和方法正在從自然科學和工程技術向社會科學廣泛轉移。系統論認為，整體性、關聯性，等級結構性、動態平衡性、時序性等是所有系統的共同的基本特徵。這些，既是系統所具有的基本思想觀點，而且它也是系統方法的基本原則，表現了系統論不僅是反映客觀規律的科學理論，具有科學方法論的含義，這正是系統論這門科學的特點。??

系統論認為，開放性、自組織性、複雜性，整體性、關聯性，差序性、動態平衡性、時序性等，是所有系統的共同的基本特徵。這些，既是系統所具有的基本思想觀點，而且它也是系統方法的基本原則，表現了系統論不僅是反映客觀規律的科學理論，具有科學方法論的含義，這正是系統論這門科學的特點。??

系統論的核心思想是系統的整體觀念。任何系統都是一個有機的整體，它不是各個部分的機械組合或簡單相加，系統的整體功能是各要素在孤立狀態下所沒有的性質。系統中各要素不是孤立地存在著，每個要素在系統中都處於一定的位置上，起著特定的作用。要素之間相互關聯，構成了一個不可分割的整體。要素是整體中的要素，如果將要素從系統整體中割離出來，它將失去要素的作用。正象人手在人體中它是勞動的器官，一旦將手從人體中砍下來，那時它將不再是勞動的器官了一樣。??

信息:無法預測的實驗結果，與物質和能量並列為世界的三大要素，對應物質循環、能量流動和信息傳遞這三大過程。??

近代科學的重要成就，就是發現物質的守恆和能量的守恆。愛因斯坦提出物質和能量可以相互轉化（E=mc2），但是一切物質和能量的總和依然是守恆的。而信息是不守恆的，並且一切信息的總和總是隨時間單調遞增的。??

熱力學第二定律指出，世界的無序性（即「熵」）總是增加的。意圖減少某一體系的熵的努力，必然造成其他體系的熵更大程度的增加。熵的這一特點跟信息一致。??

信息量:實驗結果的可預測性越小，隨機性就越大，包含的信息量也就越大。比如，「明天太陽會升起」所包含的信息量小於「明天會有日食」所包含的信息量，因為明天太陽是一定會升起的，而日食是難以預測的。??

四、混沌與秩序??

混沌(chaos)，貌似隨機的事件的內在聯繫。混沌學著眼於發掘隱藏的模式，細微的差別，事物的敏感性(sensitivity)，和隨機事物的規則。其主題是控制，創造和微妙。混沌運動是不可積的動力系統中的運動。??

湍流是一種典型的混沌運動，流體的每一部分對其他部分都有影響，雜亂無章的水流從宏觀上看形成漩渦，這是一種自組織(self-organized)系統。互聯網也是一種動態開放、自發組織(spontaneously organized)的系統。??

分岔點標誌著隨機漲落由於反饋而被放大的點，互相連接的反饋環產生宏觀系統狀態的演變，當正負反饋結合(conjunct)，就會產生新的動態平衡(dynamic balance)，這些產生反饋的部分稱為奇異吸引子(strange attractor)。??

對於一般吸引子(common attractor)，在數學空間中繪製其行為時，會發現其具有重複性。當這些重複彼此間有細微差別——而差別間體現特定規則度(particular regularity)——稱為吸引子的奇異性(strangeness)，體現了系統的魯棒性(robustness)。整體的奇異吸引子潛藏著奇異吸引子之子集，體現了內在多樣性(internal diversity)。??

人腦的自相似褶皺由神經元的混沌自組織運動與遺傳程序所形成，是一種分形結構。將一張紙揉成紙團，其維度介於二維和三維之間。假設一條線不斷彎曲，以至於經過平面上的所有點，那麼在一定意義上，線就是平面，兼具一維和二維。??

耗散系統和保守系統的根本區別在於有無吸引子。熱力學第二定律第一次揭示了物理過程的不可逆性，普里高津認為，不可逆性——以及由此引發的正的熵增、和對稱性的破缺——是普適的。??

耗散論把宏觀系統區分為三種：與外界既無能量交換又無物質交換的孤立系；??

與外界有能量交換但無物質交換的封閉系；與外界既有能量交換又有物質交換的開放系；孤立系統永遠不可能自發地形成有序狀態，其發展的趨勢是「平衡無序態」；封閉系統在溫度充分低時，可以形成「穩定有序的平衡結構」；開放系統在遠離平衡態並存在負熵流時，可能形成「穩定有序的耗散結構」。??

耗散結構是在遠離平衡區的、非線性的、開放系統中所產生的一種穩定的自組織結構，由於存在非線性的正反饋相互作用，能夠使系統的各要素之間產生協調動作和相干效應，使系統從雜亂無章變為井然有序。??

例如，生物機體是一種遠離平衡態的有序結構，它只有不斷地進行新陳代謝才能生存和發展下去，因而是一種典型的耗散結構。人類是一種高度發達的耗散結構，具有最為複雜而精密的結構和嚴謹協調的有序化功能。??

耗散結構論認為，耗散結構的有序化過程往往需要以環境更大的無序化為代價，因此從整體上講，由耗散結構本身與周圍環境所組成的更大範圍的物質系統，仍然是不斷朝無序化的方向發展，仍然服從熱力學第二定律。由此可見，達爾文的進化論所反映的系統從無序走向有序，以及克勞修斯的熱力學第二定律所反映的系統從有序走向無序，都只是宇宙演化序列中的一個環節。??

協同論主要研究遠離平衡態的開放系統在與外界有物質或能量交換的情況下，如何通過自己內部協同作用，自發地出現時間、空間和功能上的有序結構。??

協同論認為，千差萬別的系統，儘管其屬性不同，但在整個環境中，各個系統間存在著相互影響而又相互合作的關係。其中也包括通常的社會現象，如不同單位間的相互配合與部門間關係的協調，企業間相互競爭的作用，以及系統中的相互干擾和制約等。協同論指出，大量子系統組成的系統，在一定條件下，由於子系統相互作用和協作， 這種系統會研究內容，可以概括地認為是研究從自然界到人類社會各種系統的發展演變，探討其轉變所遵守的共同規律。應用協同論方法，可以把已經取得的研究成 果，類比拓寬於其它學科，為探索未知領域提供有效的手段，還可以用於找出影響系統變化的控制因素，進而發揮系統內子系統間協同作用。??

協同論揭示了物態變化的普遍程式：「舊結構→不穩定性 →新結構」，即隨機「力」和決定論性「力」之間的相互作用把系統從它們的舊狀態驅動，並且確定應實現的那個新組態。由於協同論把它的研究領域擴展到許多學科，並且試圖對似乎完全不同的學科之間增進「相互了解」和「相互促進」。??

在自然界和人類社會活動中，除了漸變的和連續光滑的變化現象外，還存在著大量的突然變化，突變論認為，系統所處的狀態，可用一組參數描述。當系統處於穩態時，標誌該系統狀態的某個函數就取唯一的值。當參數在某個範圍內變化，有不止一個極值時，系統必然處於不穩定狀態。雷內托姆指出：系統從一種穩定狀態進入不穩定狀態，隨參數的再變化，又使不穩定狀態進入另一種穩定狀態，那麼，系統狀態就在這一剎那間發生了突變。突變論給出了系統狀態的參數變化區域。??

突變論提出，高度優化的設計很可能有許多不理想的性質，因為結構上最優，常常聯繫著對缺陷的高度敏感性，就會產生特別難於對付的破壞性，以致發生真正的「災變」。在工程建造中，高度優化的設計常常具有不穩定性，當出現不可避免的製造缺陷時，由於結構高度敏感，其承載能力將會突然變小，而出現突然的全面的塌陷。突變論不僅能夠應用於許多不同的領域，而且也能夠以許多不同的方式來應用。

五、認識演進的模式??

斯金納條件反射學習理論把重點放在外顯的行為之上，而不是放在需要、動機、需要的滿足等內部心理方面，強調環境條件和刺激，但並不否認人們具有需求、價值、信念；討論的重點是：先行的刺激一反應行為一行為的結果。此理論的核心是：如果一個人做出組織所希望的行為，那麼組織就與此相聯繫提供強化這種行為的因素；如果做出組織所不希望的行為，組織就應該給予懲罰，據此，就讓組織成員學習組織所希望的行為並促使組織成員矯正不符合組織要求的行為。此理論斷定，行為和誘因機制之間的時間間隔越短，以及誘因機制的價值越大，對行動的影響就越大。??

巴甫洛夫的實驗研究指出，條件反射不是天生的，而是後天所獲得的一種個體反應，並且它是在一定的條件下對一定的刺激所發生的一定反應，所以稱它為條件反射。條件反射是大腦皮層的機能，是在大腦皮層中形成了一種暫時神經聯繫。條件反射是一種信號活動，它可以使每一個個體更好地適應其生活條件，達到 與周圍環境取得更加精確的平衡這樣一種可能。??

巴甫洛夫指出「顯然，我們的一切培育、學習和訓練，一切可能的習慣都是很長系列的條件反射。」巴甫洛夫系統地研究了條件反射形成的基本規律和各種抑制（內抑制和外抑制）產生的規律。並以條件反射作為方法研究了高級神經活動過程的擴散和集中、相互誘導等運動規律和大腦皮層機能的系統性等，提出了著名的條件反射學說。??

組織系統越高級，功能耦合網越繁複，通過研究功能耦合網可以一窺系統。在此基礎上，讓·皮亞傑提出了結構主義。??

結構主義第一要素：整體對於部分來說是具有邏輯上優先的重要性。因為任何事物都是一個複雜的統一整體，其中任何一個組成部分的性質都不可能孤立地被理解，而只能把它放在一個整體的關係網路中，即把它與其它部分聯繫起來才能被理解。系統內部各要素之間的關係是相互聯繫、同時並存的，是共時性的。??

結構主義第二要素：結構具有自身的調整性，各個部分互相調節??

結構主義第三要素：結構各部分要滿足轉換規則。??

格式塔理論：人的心理意識活動都是先驗的「完形」，即「具有內在規律的完整的歷程」，是先於人的經驗而存在的，是人的經驗的先決條件。人所知覺的外界事物和運動都是完形的作用。人和動物的智慧行為是一種新完形的突然出現，叫做「頓悟」。??

兩個嫌疑犯作案後被警察抓住，分別關在不同的屋子接受審訊。警察知道兩人有罪，但缺乏足夠的證據。警察告訴每個人：如果兩人都抵賴，各判刑一年；如果兩人都坦白，各判八年；如果兩人中一個坦白而另一個抵賴，坦白的放出去，抵賴的判十年。於是，每個囚徒都面臨兩種選擇：坦白或抵賴。然而，不管同夥選擇什麼，每個囚徒的最優選擇是坦白：如果同夥抵賴、自己坦白的話放出去，抵賴的話判一年，坦白比不坦白好；如果同夥坦白、自己坦白的話判八年，比起抵賴的判十年，坦白還是比抵賴的好。結果，兩個嫌疑犯都選擇坦白，各判刑八年。如果兩人都抵賴，各判一年，顯然這個結果好。但這個帕累托改進辦不到，因為它不能滿足人類的理性要求。囚徒困境所反映出的深刻問題是，人類的個人理性有時能導致集體的非理性——聰明的人類會因自己的聰明而作繭自縛。??

單次發生的囚徒困境，和多次重複的囚徒困境結果不會一樣。博弈被反覆地進行。因而每個參與者都有機會去「懲罰」另一個參與者前一回合的不合作行為。這時，合作可能會作為均衡的結果出現。欺騙的動機這時可能被懲罰的威脅所克服，從而可能導向一個較好的、合作的結果。作為反覆接近無限的數量，納什均衡趨向於帕累托最優。??

羅伯特·阿克塞爾羅德探索了經典囚徒困境情景的一個擴展，並把它稱作「重複的囚徒困境」。在這個博弈中，參與者必須反覆地選擇他們彼此相關的策略，並且記住他們以前的對抗。阿克塞爾羅德邀請全世界的學術同行來設計計算機策略，並在一個重複囚徒困境競賽中互相競爭。最佳確定性策略被認為是「以牙還牙」，它是所有參賽程序中最簡單的，只包含了四行BASIC語言，並且贏得了比賽。這個策略只不過是在重複博弈的開頭合作，然後，採取你的對手前一回合的策略。更好些的策略是「寬恕地以牙還牙」。當你的對手背叛，在下一回合中你無論如何要以小概率（大約是1%~5%）時而合作一下。這是考慮到偶爾要從循環背叛的受騙中復原。當錯誤傳達被引入博弈時，「寬恕地以牙還牙」是最佳的。這意味著有時你的動作被錯誤地傳達給你的對手：你合作但是你的對手聽說你背叛了。??

通過分析高分策略，阿克塞爾羅德指定了策略獲得成功的幾個必要條件。??

最重要的條件是策略必須「友善」，這就是說，不要在對手背叛之前先背叛。幾乎所有的高分策略都是友善的。因此，完全自私的策略僅僅出於自私的原因，也永遠不會首先打擊其對手。??

成功策略的另一個品質是必須要寬恕。雖然它們不報復，但是如果對手不繼續背叛，它們會一再退卻到合作。這停止了報復和反報復的長期進行，最大化了得分點數。??

最後一個品質是不嫉妒，就是說不去爭取得到高於對手的分數（「友善」的策略必然不嫉妒，也就是說「友善」的策略永遠無法得到高於對手的分數）。??

因此，阿克塞爾羅德得到一種給人以烏托邦印象的結論，認為自私的個人為了其自私的利益會趨向友善、寬恕和不嫉妒。阿克塞爾羅德關於重複囚徒困境的研究的重要結論之一，是友善的傢伙能先完成交易。事實上，若作出得分數的李雅普諾夫函數，獲勝的程序得分數位於函數的窪的最低點。??

六、學習與記憶的過程??

理解大腦如何完成學習和記憶的研究的重大突破，始於一個姓名首字母為H.M.的人。H.M.被發現患有一種嚴重的難治性癲癇,醫生進行了切除他的顳葉內側部分的實驗性的手術治療，大大減輕了他的痼疾。然而,手術留給H.M.嚴重的健忘症。他只能記住最近幾分鐘發生的事情,不能形成明確的對於嶄新體驗的記憶。和他交談一段時間,然後離開房間，當你回來時,他記不得曾經見過你。??

儘管他不能記住新信息,H.M.卻對童年往事歷歷在目。從這些觀察中,研究人員得出結論,H.M.被移除的部分內側顳葉——包括海馬區區（hippocampus）和海馬區旁區（parahippocampal region）——扮演了至關重要的將短期記憶轉化為長期以至於永久記憶的角色。H.M.保留他手術前記憶的事實表明，內側顳區域本身並不是一個永久存儲的地址,而是扮演了組織永久存儲在大腦的記憶的角色。??

內側顳區域的大腦皮層（cerebral cortex）區域負責思維和語言，包括形成、組織、整合與檢索記憶的重要過程。關鍵在於，皮質能夠長期儲存人們了解的事實和事件,以及對這方面的知識在日常生活中經常使用的情況。??

我們每天學習和有意識地記憶事實和事件的能力稱為陳述性記憶（declarative memory）。研究者利用大腦功能成像已經確定了大腦皮層中一個支持陳述性記憶的大的區域網路。這些皮質區域扮演著複雜的知覺,運動,情感和認知的不同角色。??

當我們有新的經歷時,最初進入的信息稱為工作記憶（working memory）,它是瞬態形式的陳述性記憶。工作記憶依賴於大腦前額葉皮層以及其他大腦皮層區域。在動物身上的研究表明，前額葉皮層（prefrontal cortex）中的神經元支持與工作相關的信息記憶,在需要時可以結合不同的感官信息。當人們維護和操作記憶之樞時，人的前額葉皮層被高度激活。??

前額葉皮層內不同區域支持著執行功能（executive function）,如選擇、演練和監測長期記憶的信息檢索。為了這些功能,前額葉皮層也與一個大的負責信息編碼、維護和檢索特定類型的信息——例如視覺圖像、聲音、單詞，以及生命中的重要時刻——的後皮層網路聯繫。??

語義記憶（semantic memory）是一種包括一般的事實和數據的陳述性知識的存儲形式。儘管科學家們才剛剛開始理解皮質的組織性質，但是，他們普遍認為，在語義記憶,不同的皮質網路專門負責處理特定類型的信息,如人臉、房屋、工具、動作、語言,和許多其他種類的知識。使用正常人類的大腦進行功能成像研究，結果表明，這一區域內大型皮質區域能夠篩選不同類別的信息,比如動物的臉,或者單詞。??

我們的記憶發生在一個特定的地點和時間，這樣特定的個人經歷被稱為情景記憶（episodic memory）。人們普遍認為,內側顳葉區域在最初處理和存儲這樣的記憶過程中發揮至關重要的角色。研究表明,海馬旁區的不同部分分別處理時間、地點和特定事件的信息，而海馬區鏈接這些元素，然後綜合聯繫代表每種類型的細節的信息的皮質。

不同的大腦區域和系統協調不同形式的記憶。海馬區、海馬旁區、大腦皮層(包括前額葉皮層)，它們組成了一個系統，支持陳述、認知與記憶。而非陳述形式或執行記憶則由杏仁體（amygdala）、紋狀體（striatum）和小腦（cerebellum）存儲。

H.M.和其他健忘症患者的案例表明,某些類型的記憶在大腦由多個不同區域的存儲系統支持。非陳述知識（nondeclarative memory）,即知識如何去做某些事情——例如熟練的行為、學習習慣和表達——需要由基底神經節和小腦處理。小腦專門參與運動記憶的處理。杏仁體在情感存儲方面似乎發揮重要作用，包括情感的附加意義、中性刺激和事件。情緒記憶的表達需要下丘腦和交感神經系統的支持。因此,大腦似乎用不同方式處理不同類型的信息。??

記憶到底是怎樣存儲在大腦細胞?經過多年研究,很多證據支持這一觀點，即記憶涉及到持久的突觸的變化和神經元之間的連接。在動物實驗中,研究人員發現,這與大腦內的短期生化反應影響的強度有關。某些基因可能可以修改神經元突觸的強度和數量變化,來形成穩定的嶄新記憶。例如，對海兔（Aplysia californica）的研究表明,它可以將特定的化學反應及相關細胞結構的變化與幾種簡單形式的記憶相關聯。??

另一個重要學習和記憶的模型稱為長期勢差(long-term potentiation，LTP),即神經在突觸部分的反應後受到刺激的強度的量度。LTP發生在海馬區、大腦皮質，和其他參與各種形式的記憶的大腦區域，這一變化涉及N -甲基- d-門冬氨酸（N-methyl-d-aspartate，NMDA）受體。??

隨後的一系列化學反應在這一過程中起著至關重要的穩定作用。首先，鈣離子抵達突觸,激活環腺苷酸(cyclic adenosine monophosphate，cAMP)分子。這一分子又激活幾種酶,其中一些增加突觸受體的數量,使突觸對神經遞質更加敏感。此外,cAMP激活另一個分子,稱為cAMP反應元素結合蛋白(cAMP-response element binding protein，CREB)。在CREB的努力下，一系列的基因被激活,其中許多指導蛋白質合成。蛋白質中產生神經營養因子（neurotrophins）,激活突觸的增長，增強神經元的刺激響應性。??

許多研究表明,分子的級聯導致蛋白質的合成這一過程，或許在保持短期記憶和初始學習的過程中並非必不可少；然而,這種級聯對於長期記憶是至關重要的。此外,在轉基因小鼠身上的研究表明，改變NMDA受體特定的基因，可以顯著影響LTP的能力，同樣的研究表明,這些分子是記憶的關鍵。??

多種對人類和動物的記憶使科學家們得出這樣的結論，即不存在一個存儲記憶的大腦中心，它最有可能存儲在分散式的皮質處理系統中，參與感知、處理、分析和學習。簡而言之,大腦的各個部分最有可能以不同的方式襄助永久記憶的存儲。??

七、哥德爾定理??

理論科學與否的標準之一是能否證偽。如果一個假說存在著一個或一個以上的假說與之相抵觸，那麼這一假說就具有可證偽性。只有滿足可證偽性，理論才能在實踐中得到檢驗。如果與之抵觸的假說被證明為真，則該假說被證明為假，如果與之抵觸的假說被證明為假，則該假說也不一定真。??

有規律可循，那麼變數所在的可能性空間就有縮小的可能。發現規律的過程就是探索變數間的約束。人們將隨著科學的發展而發現更多地規律，現有的普遍規律也許將來會成為特殊，而人的意識則在螺旋上升。科學是由低級向高級展開的，人的認識是以人為中心，向更高更遠處延伸的。人從不把完全可控的客體當做研究對象，人類一時沒法控制，但又企圖控制的事物是人的第一批研究對象。??

把悖論性概念引入規定性結構，思維才能把握內在的運動，這是一種逼近真理的糾錯機制。如果理論沒有預見性，它不能推出超過原來提出理論時所依據的那些經驗事實之外的結論，那麼材料滾雪球般的自組織過程就中斷了，循環成為一個自我封閉的由事實上升為理論，再由理論回到原有事實的同義反覆，理論也難以自我改進。這時，由理論推出的（或說明的）事實仍是屬於原有範圍。如果一開始收集的材料是片面的（這幾乎不可避免），那麼我們根據理論思維來限定下一次研究收集材料範圍時，就陷入了一個不能有效擴大收集材料範圍的惡性封閉圈。這時理論是根據這些不完全的材料推導出來的，它很有可能是錯的，而由於錯誤的理論本身的規定使得人們在研究這個對象時總是看不到那些更為本質的材料。??

同樣，如果理論沒有清晰性和預見性，那麼在循環中，錯誤倒有可能積累起來，由感性認識向理性認識飛躍時，提出理論時發生的偏差也就不可克服了。為了克服這種偏差，唯一有效的辦法也是通過一次次的循環，把推出的結果和經驗事實不斷地比較，當出現不合時，就對理論修改並和經驗事實再一次比較驗證。理論在邏輯上越嚴格，推導過程和結論越清晰，它的結論就越容易和經驗比較，出現的誤差給與理論自我修改的動力也就越大。??

一切有效的邏輯推理都是遞歸過程，即在實現中又直接或間接調用自身，邏輯推導形式的定理集合必定是一個遞歸可枚舉的集合。??

哥德爾第一定理：任何無矛盾的公理體系，只要包含初等算術的陳述，則必定存在一個不可判定命題，用這組公理不能判定其真假。「無矛盾」和「完備」是不能同時滿足的。??

哥德爾第二定理：如果一個（強度足以證明基本算術公理的）公理系統可以用來證明它自身的相容性，那麼它是不相容的。??

簡而言之，完備的理論體系不可能是無矛盾的，無矛盾的理論體系不可能是完備的，自我肯定代表構架自身，自我否定代表超越構架，自我否定導致邏輯證明的不完備性，邏輯體系的發展動力，除了（基於因果性的）糾錯過程，還有內部不確定性，為了解決那些不完備的問題，必須引入新的理論，而新的理論又帶來新的不完備性，需要基本概念表達思維的精神，那就是不確定性。??

自然科學家是找到了具體而有效的方法來提高自然科學理論的預見性、清晰性的。這就是廣泛地應用形式化和數學語言。一個清晰的、有預見性的理論不一定是形式化的和數學化的，但一個數學化和形式化的理論往往是清晰的和有預見性的。自然科學各門類之所以要廣泛地運用數學，除了用數學精確地表達事物數量方面特徵外，更重要的是數學提高了理論的構造性，從而也使理論具有更大的清晰性和預見性，理論上的任何含糊其詞都可以被數學的嚴格排除。??

實際上，數學化和形式化除了使理論具有高度的清晰性外，對提高理論的預見性促使科學家去開拓那些原來根本想像不到的經驗事實也是至關重要的。科學家認為，必須用儘可能簡單和儘可能少的假說來 說明更多的經驗，一個理論越符合「邏輯簡單性」原則，它就越美，也越可能「真」。確實，「邏輯簡單性」原則在一定程度上是對理論構造性、預見性和清晰性程度的衡量。??

同樣，在社會科學研究中，任何一個社會科學家都是把理論建立在對經驗材料的分析的基礎上，並儘可能在理論構成中運用邏輯，使自己的理論成為嚴密。社會科學家也同樣明白理論必須受實踐的檢驗，要用經驗來證明，並同樣期待著自己的理論有著預見性，能指導我們的實踐。??

近代科學建立三百餘年來，自然科學家們已經成功地建立了一套保證實現經驗→理論→檢驗→組織更廣泛的材料→新的理論的循環的方法，形成了共同的科學規範，它制約著科學家們的行為。這樣，就使得這種循環不僅在某一個科學家個人研究中自覺地進行，而且還應在整個科學領域內廣泛地進行。自然科學家有的從事理論研究，有的從事實驗研究，但他們都很理解自己在這整個認識論程序中的位置。實驗科學家鑒別理論科學家的設想，而理論科學家總是想盡辦法去推出新的觀點，指導實驗科學家的實驗。推進這一循環已成為整個科學共同體自覺的事業。??

這一點，在目前的社會科學研究中做得是不夠的。很多理論家雖然明白理論要用實踐來檢驗，但他們在研究中往往忽視從經驗到理論再從理論到經驗這一反覆循環。他們常常忽視理論必須要具有材料之外的結論。他們很少用這種新結論去組織材料，從新的角度去分析材料，並通過一次一次循環避免材料的片面性和理論的失誤。社會科學理論的構造性、清晰性、認識論上的預見性都還不能和自然科學理論相比，科學研究的程序並沒有成為社會科學家切實可行的方法。主要的困難在於，社會科學對象不能象自然科學研究對象那樣形式化、數學化，社會科學家往往找不到切實可行的方法來提高自己理論的構造性、清晰性和預見性。??

八、從圖靈機到互聯網??

圖靈的基本思想是用機器來模擬人們用紙筆進行數學運算的過程，他把這樣的過程看作下列兩種簡單的動作：在紙上寫上或擦除某個符號；把注意力從紙的一個位置移動到另一個位置；而在每個階段，人要決定下一步的動作，依賴於此人當前所關注的紙上某個位置的符號和此人當前思維的狀態。??

為了模擬人的這種運算過程，圖靈構造出一台假想的機器，該機器由以下幾個部分組成：??

1、一條無限長的紙帶，被劃分為一個接一個的小格子，每個格子上包含一個來自有限字母表的符號，字母表中有一個特殊的符號表示空白。紙帶上的格子從左到右依此被編號為 0,1,2,... ，紙帶的右端可以無限伸展。??

2、一個讀寫頭，可以在紙帶上左右移動，它能讀出當前所指的格子上的符號，並能改變當前格子上的符號。??

3、一套控制規則，它根據當前機器所處的狀態以及當前讀寫頭所指的格子上的符號來確定讀寫頭下一步的動作，並改變狀態寄存器的值，令機器進入一個新的狀態。??

4、一個狀態寄存器，它用來保存圖靈機當前所處的狀態。圖靈機的所有可能狀態的數目是有限的，並且有一個特殊的狀態，稱為停機狀態。??

注意這個機器的每一部分都是有限的，但它有一個潛在的無限長的紙帶，因此這種機器只是一個理想的設備。圖靈認為這樣的一台機器就能模擬人類所能進行的任何計算過程。??

開始的時候將輸入符號串從左到右依此填在紙帶上，其他格子保持空白（即填以空白符）。M 的讀寫頭指向第 0 號格子，M 處於狀態 q0。機器開始運行後，按照轉移函數 δ 所描述的規則進行計算，然後將讀寫頭向左移動一個格子。若在某一時刻，讀寫頭所指的是第 0 號格子，但根據轉移函數它下一步將繼續向左移，這時它停在原地不動。若在某個時刻 M 根據轉移函數進入了狀態 qaccept，則它立刻停機並接受輸入的字元串； 若在某個時刻 M 根據轉移函數進入了狀態 qreject，則它立刻停機並拒絕輸入的字元串，對於某些 q,x， δ（q,x) 可能沒有定義，如果在運行中遇到下一個操作沒有定義的情況，機器將立刻停機。??

馮·諾依曼率先提出，在計算機上實現類似生物細胞的效用，以研究自組織現象，即細胞自動機（cellular automata）模型，這是圖靈機的進一步發展，它能方便地模擬（simulate）吸引子，自組織和混沌現象。??

計算機的工作方式:自頂向下逐步求精。??

計算機的組成：??

存儲器（RAM － Random Access Memory）：存儲程序指令和數據，包括隨機存取存儲器和只讀存儲器（Read Only Memory）??

中央處理器（CPU － Central Processing Unit）：又可細分為控制器（CU）和運算器（ALU），即，CPU = CU + ALU。??

輸入輸出設備（I/O － Input / Output）：也稱外部設備，負責對數據和程序進行輸入與輸出。??

計算機設計者把計算機可以完成的動作編輯成一個機器指令表，並為每種動作賦予一個二進位代碼，通常由指令碼（操作碼）和內存地址（操作數）來構成。通過機器指令來編寫的程序稱為機器語言程序。??

編譯程序系統：??

編譯：將高級語言源程序轉換為彙編語言源程序（目標程序）??

連接：將目標程序轉換為機器指令程序（可執行程序）??

執行：執行可執行程序，得到所需的結果??

面向對象程序設計方法的特點：??

將數據以及對這些數據進行操作的方法放在一起，形成一個相互依存、不可分離的整體——對象。??

通過對事物的抽象找出同一類對象的共同屬性(靜態特徵)和行為(動態特徵)，從而形成類。類是面向對象程序設計方法中的程序主體，類中的大多數數據只能用本類的方法進行處理，以保障程序模塊的獨立性以及數據的安全性。類通過一個簡單的公共對外介面與外界發生聯繫，對象與對象之間通過消息進行通訊。??

面向對象程序設計的三大特徵是：封裝性、繼承性、多態性。??

在1994年網景瀏覽器發布之前，互聯網對於用戶來說只是文字，那一年，《時代》周刊如此解釋互聯網不能成為主流：「它並非為商業設計，也不能優雅的容忍新用戶。」轉過年來的1995年的《新聞周刊》標題《互聯網？呸！》則更為直截了當。面對尼古拉斯·尼葛洛龐帝在那一年提出的人們將在互聯網上購買書籍和報紙的預言，勞倫斯實驗室的著名物理學家克里夫德·斯托爾則評論：「bullshit」。那時，建造了互聯網世界硬殼的程序員——他們多為Unix的擁躉——將互聯網視作非商業的、開放的公共場所。如今，網路規模擴大的速度遠不及其價值增加的速度。今日互聯網的財源滾滾，實際上是二十年來由每個用戶個體推動的自下而上的改革——而不是自下而上的革命或自上而下的改革——的結果，其基礎是互聯網面向每一個用戶的特性。??

在網路世界中，複製品又會產生新的複製品，速度更快，門檻更低，更重要地，複製品可以被不斷強化，因為它是開放的。混雜的信息在此過程中匯聚成信息流，相互的流動形成雲端。如果某樣事物是免費的，那麼它就會無所不在，它的地位就會倏忽反轉。免費的人工智慧技術和網路上的免費公共內容一樣，更能滿足商業和科學的需求，並且很快就能自給自足。真正的人工智慧不太可能誕生於獨立的電腦上，而將誕生於互聯網中，猶如人不能自絕於社會。人工智慧就像所有雲端化的事物一樣，同時為世界各地的用戶提供服務，隨著人們的使用而自我改進，將在這一項目的經驗用於另一項目，匯聚成一條智能的河流。正如麥克盧漢提出，新媒介最初的形態，是模仿它所取代的媒介。數字化媒介如同可隨著容器形狀而變形的流體，提供了更多的可能，釋放出更大的創造力。??

九、自然科學和社會科學的統一??

心理學是連通自然科學與社會科學的顯例，心理學並非不同於那些在學習、記憶、動機、需要和個性上膾炙人口的實例，這往往給讀者這樣的印象，即心理學只是使用常識。這種印象有時是心理學家刻意宣傳的結果。例如,當心理學教科書講授「學而時習之」這樣的道理時，讀者不太會去洞悉此言的深刻含義。??

與此同時,讀者也會相反地感覺心理學家經常故弄玄虛。因此,人們常說,一個心理學家往往徒勞無功。也許在某種程度上,讀者的這種感覺是有道理的，但與此同時,對人們的感受進行正確的闡釋是有必要的。??

語言是人類的最突出的能力之一,是一個涉及許多組件——包括感測功能和記憶網路——的複雜系統。儘管科學家們對此業已進行諸多研究——涵蓋正常人和因中風而失去語言能力的人——但語言的神經基礎語言至今尚未完全釐清。??

人們知道,若左腦的不同區域受損，會導致不同種類的語言障礙或失語症。左額葉損傷會導致遲滯型失語症,如布羅卡氏失語症（Broca』s aphasia）——語言能力受損的綜合征，包括緩慢至於遲滯的語音輸出，和複雜單詞或句子結構的缺乏。相比之下,聽覺型失語症是一種幸運,儘管對於這類患者，結構複雜的句子可能難以理解。??

左顳葉損害可以產生流利性失語,如韋尼克氏失語（Wernicke』s aphasia）——聽到演講的理解能力受損，而語音輸出雖然有正常的流暢性和速度,卻充斥著錯誤的語音、混用的辭彙和莫名其妙的胡言亂語。??

兩個半球的顳葉受損可能導致詞聾（word deafness）,無法理解深奧的詞藻，而韋尼克氏失語可以理解口語片段和單詞。詞聾患者——儘管能夠聽到聲音甚至識別語音中的感情色彩、抑或說話者的性別——卻是「充耳不聞」,甚至缺乏理解單詞的能力。??

關於失語症的研究導出了有關語言的神經基礎的幾個結論。研究人員一度相信所有的語言能力僅由左腦負責。然而，識別語音和文字涉及左右顳葉。相比之下,表達是由左腦主導的，其功能依賴於額葉區域和左顳葉——這裡似乎是重要的訪問適當的單詞和語音的「指針」。??

最近的發現表明尚存在和語言有關的其他結構。例如,似乎是大腦中間部分的偽顳葉參與對單詞的訪問。此外,前顳葉可能作為一個地址,來理解語句可能參與哪些方面。??

最近的工作也發現，感覺器官通過腦迴路通達左後顳葉,這一迴路意味著語音識別和語音產生系統之間的轉換。這條通道參與語言發展，支持語言的短期記憶。雖然理解語言在大腦中是如何實現的還遠遠沒有完成，現在業已有幾種技術在這一重要領域取得顯著突破。

建構主義注重的以心理學為基礎把心態，期望，知識，信念等作為基本因素來解釋行為，代表了一種認知取向。它在對事物嚴謹邏輯的分析過程中，拒絕純粹按照物質的思維方法，而是努力尋找現象背後的心理和文化因素。然後觀察現象和原因間複雜的互動關係，強調心理和文化為基礎的重要性。?

科學處理一般現象。當事物和事件映入科學家的眼帘，他們的研究應該有助於改善人們在這個星球上的生活。如果是這樣,那麼心理學應該處理常見的特徵。常見的不一定是簡單的。科學家研究和探討常見的事件,但他分析的是系統。針對這一點,他的構想通常基於系統地比較和分析。此外,例如一個心理學家研究學習過程,他必須考慮這樣做的動機。記憶在學習中似乎是一個簡單而統一的進程，然而從科學的角度來看並非如此。讀者會發現心理學家已經創造了一個術語「強化」來解釋學習動機之間的關係。讓我們用化學舉一個簡單的例子，對於外行,水只是水，但對於化學家，水是H2O。外行的方法是經驗，科學家的方法是解釋，後者解釋前者的經驗。實現這一目標的前者是經常發現不足。讀者現在可以理解為什麼他會覺得心理學似乎只是常識,卻同時讓人困惑。??

另一點是，我們準備著在物理學、化學或地質學承認我們所知有闕，即使這些科學被用來處理身邊的事情。但當涉及到心理學時，我們羞於承認自己的無知。每一個人都被認為是某種形式上的心理學家。正是這一事實常常讓我們覺得,我們知道心理學，和心理學家不會去做的事情。人們很難對自己保持客觀。不幸的是,與其他科學,心理學不得不面對這些孤芳自賞的研究對象。一旦讀者意識到克服他對心理學的偏見和克服主觀主義是一體兩面，讀者就將會這樣做。??

即使是對自然科學最一般的規範，在運用到社會科學研究時，還必須作出適合社會科學特點的改造。結合社會科學的特點，從自然科學中抽出的科學研究的一般規範，都需要根據材料自組織和理論自我改進機制進行某種改造。可以想像，它不僅僅是把自然科學方法引進社會科學，而且社會科學的方法也對自然科學研究產生著日益深刻的影響，在兩方學科尋求統一方法理論的努力下，把科學研究的一般方法發展到一個新的高度，一個能包容自然科學和社會科學更大的發展空間和一個更高的層次上去。這對自然科學本身方法的發展，也具有深遠的意義。??

從認識論上看，從科學研究最一般的程序來看，自然科學方法和社會科學方法是可以統一的，而且也是必須統一的，只可能存在著科學和偽科學的分界線，而不可能有不同研究對象和學科之間絕對的分界線。哲學的總結是不可少的，但是我們不能用哲學來代替科學方法，來代替科學研究本身。??

十、從人腦到人工智慧??

人工智慧（artificial intelligence，簡稱AI）的方向：??

利用計算機強大的運算性能對大量數據進行分析，結合運籌學與控制論，從近乎無數中方案中幫助人們選出最優;??

利用計算機網路模擬人類的神經網路和認知(物質轉化為意識的嘗試)，讓計算機模仿人類那樣思考，而其計算能力又遠高於人類。??

兩次人機大戰，前者是「深藍」的思路，後者是「阿爾法狗」的思路。??

美國斯坦福大學的Roth認為：??

「所謂機器人是一種與人，其他動物或機器聯合做事的機器，它有自動和半自動的兩形式。機器人和其他自動化機器不太容易區別清楚，但它改變快，商品傾向較強，其含義也隨時間的推移而改變」。??

美國K.J.Waldron提出如下定義：??

「所謂機器人是一種具有較多自由度，靠與機構有介面的主動系統進行決策和控制運動的機械。這裡所提的主動系統是指工業機器人中計算機控制的伺服驅動器，或是指遙控操作機中，作為系統一部分的控制操縱桿的操作者。」??

另一位科學家Wolovich給出的定義是：??

「機器人是可再編程的多功能操作機，用各種編程的動作完成多種作業，用於搬運材料、工件、工具和專用裝置。」??

機器人是一種在計算機控制下的可編程的自動機器。根據所處的環境和作業的需要，它具有至少一項或多項擬人功能，如抓取功能或移動功能，或兩者兼而有之，另外還可能程度不等的具有某些環境感知功能（如視覺聽覺觸覺接近覺等）以及語言功能乃至邏輯思維，判斷決策功能等，從而使它能在要求的環境中代替人進行作業。??

1950年，美國著名科幻小說家阿西莫夫在他的小說《我是機器人》中，提出了著名的「機器人三守則」：??

機器人必須不危害人類，也不允許它眼看人將受傷害而袖手旁觀；??

機器人必須絕對服從於人類，除非這種服從有害於人類；??

機器人必須保護自身不受傷害，除非為了保護人類或者是人類命令它做出犧牲。??

機器人是一種典型的集成技術，它的覆蓋面非常之廣，什麼合用就用什麼。現在新材料、生化技術、新能源、下一代互聯網和MEMS技術等已經成為機器人技術的新寵。以機器人技術為代表的集成技術，其發展與進步一定會得益於一系列的核心技術的逐步成熟。就集成技術本身而言，最關鍵的就是系統設計和尋找應用的突破點。??

第一代機器人主要是指只能以「示教——再現「方式工作的順序控制機器人，以1962年AMP公司和Unimation公司的「Versatran」與「Unimat」為起始產品。目前國際上商品化、實用化的機器人大都屬於第一代機器人，但是它們的技術進步也是很顯著的。它依靠人們給與程序，進行多種重複操作。由於其不具有感測器的反饋信息，因此不能在作業過程中從外界不斷獲取信息來改善自身的行為品質，故其應用範圍和精度受到限制。??

第二代機器人具有一定的感覺裝置，能獲取作業環境、操作對象的簡單信息，通過計算機處理、分析，能作出一定的推理，對動作進行反饋控制，表現出低級的智能。由於其信息處理系統的龐大與昂貴，第二代機器人目前只有少數可以普及應用。??

第三代機器人是指具有高度適應性的自製機器。它具有多種感知功能，可進行複雜的邏輯思維，判斷決策，在作業環境中獨立行動。??

在未來，化學家將能藉助人工智慧在數以百萬計的化學物質中進行選擇，決定將哪些物質用來反應，以產生需要的產物，或者篩選出效率更高的催化劑。律師將能藉助人工智慧在堆積如山的文件中尋找有價值的證據；金融家將能藉助人工智慧分析股票的漲落以及如何分配本金使獲利最大；人們將能藉助智能演算法合成出個性化的音樂，VOCALOID將更加栩栩如生；洗衣機自動識別衣物，確定最優的洗滌方案；自動駕駛汽車在考慮行車速度前優先考慮司機和行人的安全。??

圖形處理器（GPU）是為了滿足快速處理圖片的需求而添加的並行式晶元，到了2009年，吳恩達率先提出GPU可以並行運行神經網路，而如今，這已經被當做常規技術進行使用。當神經網路中的某一「末梢」被發現能夠觸發下一層網路的反應，就像手指碰到了開水，那麼這一結果將被傳遞到下一層級進行解析，就像「被燙著」的信號被傳給大腦，指令人將手指縮回。2006年深度學習演算法的發明，大大加快了傳遞信號的速度。??

如果把人工智慧比作一台汽車，那麼學習型演算法和大數據就分別是它的引擎和燃料。我們可以教授人工智慧玩遊戲的方法，那就是讓它學習和模仿我們是如何玩遊戲的，這將更有助於發揮計算機驚人的運算能力的優勢。人工智慧將把人類從重複乏味的繁重勞動中解放出來，而使得人可以將更多精力花在那些獨特而富有創造性的勞動上，首先是提高人類的生活品質，這是人工智慧無法替代人類之處。其次，人工智慧更有可能開拓那些以人類的能力不可能完成的勞動和那些人類希望達成卻不知其步驟的勞動。??

十一、大腦的力量：通向智能的道路??

多數時候，電腦或手機是不會察覺我們正在使用它們而做出響應的，一種發展的方向是，電腦和手機通過追蹤人眼的動作來判定人們想要用它們做什麼，或者通過採集人的指令聲音而明白自己該怎樣做。進而，網頁的擁有者可以知道讀者的目光在網頁的哪一部分停留目光的時間更長。交警也可以利用這一技術，偵測駕駛員是否走神。設備被用來識別人臉，並深入到眼睛的虹膜層面，作為新的身份驗證方式。進一步，設備可以被用來偵測人的表情——以掃描特定點的肌肉變化的方式——然後作出響應，例如，在你用電腦閱讀一本英文書時，當你的目光掃過某個生詞，你會表現出困惑的神情，此時電腦將能顯示這個詞的釋義。又例如，如果你在看一部電影的某個橋段時顯示出無聊的神情，電腦將能夠自動跳過這一橋段。??

嵌入式的微型傳聲器、攝像機、感測器給計算機提供的形象化特徵為的是讓設備能夠聽到我們、看到我們、感受到我們，語音識別是目前進展最快的一部分。智能設備的晶元與雲端相連，將用戶在現實世界中的行為投射到虛擬世界中，將可以從在用戶看來庸常的海量數據中感受到用戶的溫度。互動頻率的增加會使用戶更加欣賞設備的互動式特徵，例如，智能襯衫可以測量出用戶的姿勢並以量化方式記錄下來，使得布料按照用戶喜歡的方式伸展。更加大膽的想法是，將晶元直接植入人腦，以增益人的感知機能，或曰讓人類跳進感知技術自身，其全過程是反覆的沉浸-跳出式體驗。??

在屏幕中，圖象浮動於文字之上，複製和粘貼、點擊超鏈接和觀看附帶的視頻成為簇新的形式。材料的革新、虛擬現實和增強現實技術的發展將使得屏幕以更加多樣的方式在我們的生活中扮演不可或缺的角色。??

智能手機的巨大成功推動屏幕質量的提升，使得虛擬現實倏忽間成為現實，其清晰度和友好性大大增強。現場感和互動效果是虛擬現實技術的兩個亮點。在未來，光場投射技術可能取代屏幕呈現，用戶將無需佩戴眼罩等設備，投射的場景可以與你身處的場景疊加，即增強現實。投射的場景不會因為觀察者與之距離的改變而模糊或變形，並呈現出栩栩如生的立體感。成熟的可視化技術的竅門在於可檢索性，電子技術和演算法程序的革新推動信息被不斷壓縮。??

攜帶型設備能夠追蹤用戶，以量化信息的形式存儲進雲端，這種流動信息被稱為生活流（lifestream）。生活流是按時間順序排列的文檔流，是一種新型的計算機組織方式，那就是以基於時間順序的流替代桌面。不同用戶的生活流當然會有交叉，從而使得流從宏觀上顯現出意想不到的性質。社交網路中的時間線設置是生活流思想的體現。但更重要的是，生活流是主動的、有意識的追蹤，這條溪流的流速快慢是由用戶來決定的。被動的、無意識的追蹤，這種信息流動被稱為生活記錄（lifelogging），由於大部分內容永遠都用不上，生活記錄是一個包含巨大浪費的低效過程。由於計算、存儲和感測設備十分廉價，這種浪費的代價很低，但是，對於計算和存儲的創造性浪費可以發掘出新的價值。??

創新也是可以外包和「眾包」的，進一步說，自我價值的實現越來越有賴於集體的配合。在文明社會中，匿名如同重金屬離子，是維持細胞生命的必須成分，但過量的重金屬離子卻是致命的。在網路上匿名意味著不必對自己所說的話負責，這同樣是一把雙刃劍。??

知識的增加伴隨的是未知領域的增加，如同圓的半徑越大，周長也越大。信息量的增加帶來的是人們對於無法獲取足夠有效的信息的擔憂日益增加，科技具有的顛覆性越強，它生成的問題也就越具有顛覆性，人工智慧、量子計算、基因操控將接二連三地釋放具有爆炸性的問題。密歇根大學的一項研究顯示，當要求學生只能用圖書館中的資料查找幾個問題的答案時，解決一個問題需要22分鐘，而上網搜索只需要7分鐘，時間的節省本身就意味著生產力。??

物聯網的設計是用來追蹤數據，這個世界上持續增長最快的就是信息量，其中大部分沒有被追蹤。我們會生產出生產信息的信息——元信息，這導致了信息量的飛升。巨大的量的積累會產生質變，如同大量微觀粒子運動的不確定性在宏觀上表現為我們可以認為恆常的物理定律，用概率論來闡釋的微觀粒子的運動在宏觀上可以以因果長鏈來描繪。??

共享使得參與者的集體影響力超過個體之和，如同比起周密的計劃，改進的市場方案會取得更顯著的效果。共享、協作、開放、免費所發揮的力量比我們預想的還要大。我們可以通過挖掘那些看似「無價值」的事物——例如朋友圈，通過共享而激發它的潛能。長期以來，人們不認為140字能表達什麼，而社交網路——例如微博——顛覆了這一點，使得我們真切體會到「星星之火可以燎原」在當前語境下的含義。共享使得那些看似粗糙的事物變得精細和高效，儘管它不能解決所有的問題，但卻是解決問題的首要方案。??

當信息的河流變得廣闊而湍急以至於泥沙俱下時，有效的過濾當然是必要的，搜索引擎就是強力的過濾器。信息的豐富和善變導致了注意力的缺乏，靜得下心、沉得住氣、耐得住寂寞，在現代社會更顯重要。過濾也會被應用到個性化的定製（customization）過程中，所有被當做商品的事物都可以被過濾掉。在網路上，廣告的擺放位置與其含有的關鍵詞的價值、廣告商願意支付的費用和讀者點擊廣告的表現水平——與當時當地密切相關——相匹配。??

結語??

囿於自己的小圈子可能導致信息的同質化，即你和你身邊的人，其信息來源都是相似的，因而對於不同的聲音缺乏了解。坐井觀天也是在為自己設限，約束自己潛能的激發與增長。不同的可能性排列組合、人際的互動與交流、思想的碰撞與分享，會迸發更加優秀的方案。??

共享也意味著點對點化，意味著產品的細分和個性化和實現模式的多樣化。大規模合作和海量的實時社會互動發展了個體用戶不可能達到的行為，如同組織可以完成細胞不能完成的事。科技可以通過發明新的組織框架來達成看似不可能的事，超鏈接、WiFi和全球衛星定位服務都是通過技術形成的連接關係。??

科技是人類社會發展的催化劑。科學方法——或曰科技本身的流程——比科技的進展更加重要。當下，我們正在由一個「名詞世界」進入到「動名詞世界」，始終正在進行一個動態的流變（deformed flowing）的發展過程，產品變成生產者端的流程和消費者端的服務。由「名詞世界」向「動詞世界」的變化，意味著我們創造的系統——猶如從非生物變成生物——不僅要面對外部的干擾，其自身運行的過程中也將產生逐步積累的熵增。??

工業流程對高溫高壓的偏愛使得工廠離居民區越來越遠，從而推動工廠的大規模化和中心化；同樣，數字科技也會因信息傳播門檻的降低而偏好廉價複製。在科技變遷的過程中，我們不要只看到孕育的艱辛和分娩的陣痛，而忽略了寶貴得多的新生、成長、希望、傳承和未來。??

我們的工具越複雜，意味著它的熵增越劇烈而迅速，就越需要更多的人照料，因為，如果迅速積累的熵增不能得到有效的管理，那麼終有一日，它將破壞掉生成熵的工具本身的框架；這個時間變得越來越短，意味著我們越來越需要對於變化做出迅速的、積極的和有成效的應對，從總體的結果而言，就是搶在熵增破壞掉這一框架之前做出對框架的革新。例如，軟體升級和更新的速度越來越快，而拖延升級的破壞性也越來越大。未來的科技將是無盡的升級，迭代的速率越來越快，淘汰的流程正在加速。??

互聯網的飛躍有時讓我們聯想到相變，即大量分子狀態的連續變化導致宏觀物態在某一點發生突變。在最初，這個全面互聯的平台還像是我們現實世界的延伸，但事實上，如同溫度和壓力慢慢升高，我們會到達一個臨界點，「越過山丘」，我們會進入一個全新的狀態。當「山丘」的另一側是不可知的，我們稱這一臨界點為奇點。我們的未來或許將由超級智能的勝利奠定，當我們創造出的人工智慧能夠創造出比它自身更加智能的人工智慧時，它能夠一代一代、以級聯的方式生產越來越智能的人工智慧。人工智慧將與人們共生，形成複雜的依存關係，我們的創造終將使得我們自己變得更好。如果我們現在的生活是固態的，那麼，我們不妨說，我們將來的生活是液態的。??

我們或許苦惱於現有的領域已被耕耘，從而頓挫創造的勇氣和熱情，但是，真正的開拓者會在他腳下這片土地不斷奮鬥，這樣的努力將使我們的子孫後代在未來——例如三十年後——站上比我們更高的平台，而當他們在那時回望歷史，或許他們也將發出「三十年前滿地是黃金」的感嘆——就像我們回望歷史一樣；反之這也說明，我們對於歷史上的人和事往往不必苛求，是因他們無法站在他們身後的更高平台上俯瞰自己的作為，如同沒有人能抓著自己的頭髮把自己提起。??

因此，我們所處的時代就是最好的時代，我們腳下的土地就是一片沃野。科技的發展，社會的開放，交流的便捷，積極的環境，是我們這個國家在五千年的漫長歷史中從未有過的。對於未來的中國，主要的責任者就是我們，就是我們活著的各位。我們每個人對自己的未來、我們所有人對中國的未來負有不可推卸的責任，未來的中國就取決於我們此時此刻的選擇。

著作權歸作者所有

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