推动认知科学发展：历程与未来展望

认知科学是20世纪世界科学标志性的新兴研究门类,作为探究人脑或心智工作机制的前沿性尖端学科,已经引起了全世界科学家的广泛关注。根据奥尔登大学认知科学研究所所长席勒尔(E.Sheener)的意见,“认知科学”(Cognitive Science)一词于1973年由朗盖特·系金斯开始使用,20世纪70年代后期才逐渐流行。1975年,“斯隆基金会”(Alfred P.Sloan Foundation,纽约市的一个私人科研资助机构)开始考虑对认知科学的跨学科研究计划给予支持,该基金会的资助一直持续至今,对这门新学科的制度化起了重要的作用。斯隆基金会通过组织第一次认知科学会议并确立研究方案,在推动认知科学方面起了决定性作用。

1.认知科学

认知科学是关于心智研究的理论和学说。1975年,由于美国著名的斯隆基金的投入,美国学者将哲学、心理学、语言学、人类学、计算机科学和神经科学六大学科整合在一起,研究“在认识过程中信息是如何传递的”,这个研究计划的结果产生了一门新兴学科——认知科学。当前国际公认的认知科学学科结构如图2-9所示。

认知科学是研究自然智能实体和人工智能实体与环境相互作用而产生智能及其规律的交叉科学领域,由计算机科学、数学、技术科学、脑科学、心理学、教育学、人类学、哲学等学科交叉综合而成。认知科学经过40多年的发展,已经得到世界各国的普遍重视。近年人类学的研究成果证明,从动物到人的进化过程中,认知能力及其脑结构和功能基础是人与类人猿差别的最重要标志。认知科学是当代科学发展的前沿,是引导人类各种创新活动的科学基础,对它的许多研究成果既不能轻视,也不能过分夸大。例如,作为认知科学分支的人工智能永远不能将人脑的复杂功能原理全面仿真出来,只能实现人脑智能中某一部分功能。人工智能不管怎样发展,都不会成为人类的对手。

认知科学有两个基本的假设:第一个假设认为人类的认知能力是一种计算能力,认知科学把人的认知能力与计算机进行比对,遵照每种认知能力的计算结构,认为人的认知能力是一种信息处理能力,把对外界的知觉、听觉、视觉、嗅觉等转化成信息进行输入,通过处理这些信息得出输出结果。第二假设是计算机对符号化信息的程序化操作,即第一步怎么做,第二步怎么做,先怎么做再怎么做等,有一套操作程序。需要注意的是,信息的处理是程序化的,符号是实体的表示。比如,我们看到的红、黄、绿三种颜色,处理的时候把红色用“01”表示,把黄色用“10”表示等,这些符号代表了实体。现实世界中的一切信息都转化成符号表示,大脑记忆的东西都是一些类似于这样的符号,所有的信息处理都是把外部信息转化成一种符号放入大脑里进行处理,计算机就是对这些符号进行处理操作。(www.xing528.com)

图2-9　认知科学学科结构

2.认知科学的未来愿景

认知科学尚未成熟,作为一个独立的学科,也尚未得到足够的统一和整合。对于认知科学的未来愿景有两种认识:首先,认知科学研究将要破解人类心智的奥秘,它的最终目标是要制造出一种人工神经网络系统。根据塞尔(John R.Searle)的人工智能模型,目前的计算机系统是没有智能的,而人工神经网络系统却是具有人类大脑功能的智能系统。只需设想一下人工神经网络系统在现代科学技术和人类现实生活中可能的应用,认知科学的重要性是不言而喻的。其次,在21世纪的4个带头学科NBIC中,认知科学是最重要的,它是4个带头学科中的带头学科。认知科学与纳米技术、生物技术、信息技术结合在一起,再加上社会科学的发展,将会从根本上改变人类的生存方式,甚至改变我们的物种。