认知 人行为背后的思维与智能

目标递归策略仅需如下四个产生式就能解决问题。

$$
\mathrm { G O A L . R E C U R S I O N }
$$

$$
\mathrm { P } _ { \mathrm { i } } \mathrm { G } = \mathrm { M } ( k , \mathrm { C } ) { } \mathrm { M } ( k , \mathrm { C } ) , \mathrm { R E M O V E } ( \mathrm { G } )
$$

$$
\mathrm { P _ { 2 } G } \mathrm { = M P Y R ( 1 , C ) } \mathrm { } \mathrm { M ( 1 , C ) } , \mathrm { R E M O V E ( G ) }
$$

$$
\mathrm { P } _ { 3 } \mathrm { G } { = } \mathrm { M P Y R } ( k . \mathrm { C } )
$$

$$
\ J { \bf { \Psi } } { \bf { \Psi } } { \bf { > } } \mathrm { R E M O V E } ( \mathrm { G } )
$$

$$
\mathrm { S T O R E } [ \mathrm { G } = \mathrm { M P Y R } ( k - 1 . \mathrm { O } ) ]
$$

$$
\mathrm { S T O R E } [ \mathrm { G } = \mathrm { M } ( k . \mathrm { C } ) ]
$$

$$
\mathrm { S T O R E } [ \mathrm { G } = \mathrm { M P Y R } ( k - 1 . \mathrm { C } ) ]
$$

$$
\mathrm { P _ { 4 } { } S T O R E [ G = M P Y R ( N . G O A L P E G ) ] }
$$

产生式是存在短时记忆中的信息，即要达到的目标与分目标。产生式右侧是相应的动作。程序中的第一个产生式是：如果在短时记忆中的目标是移动第k本书到位置C，那么相应的动作就是将第k本书移到C，并从记忆中去掉这个目标。第二个产生式是：如果目标是将仅由第一本书构成的金字塔移到C那么就把第一本书移到C，并从记忆中去掉这个目标。第三个产生式是整个方法的核心，如果在短时记忆中的目标是把由k本书（k可以是5、4、3、2）构成的金字塔移到位置C，相应的动作是从记忆中去掉这个目标，而存入三个新的目标：

(1)将由k—1本书构成的金字塔从原来的位置移到除C以

第三章 问题解决

99

外的另一个位置。

(2)将第k本书移到C。

（3）将由k—1本书构成的金字塔移到C。

这种方法会给短时记忆造成很大的负担，因为每执行一个产生式都从短时记忆中去掉一个目标而存入三个新目标。最后的产生式是存入总目标，即把整个金字塔移到C的位置上。

为了理解上述产生式系统，我们可以按照这个产生式系统，像计算机一样，把整个过程执行一遍，并用纸记下每一步存入短时记忆的东西，核对一下目标是否都写进去了，短时记忆中的每一步是否都完成了。如果我们完全机械地按这些产生式规则动作，就可以解决河内塔问题。

当执行上述三个产生式时，它们的动作不是对外部世界发生作用，而是对内部信息进行安排。第一个和第二个产生式是根据目标执行动作，第三个产生式是产生新的目标。这种方法是内部指导的，因为三个产生式都没有使用外部的信息，它们只是使用了短时记忆中的内部信息。这是目标递归策略的产生式系统。

下面介绍知觉策略，其产生式系统如下：

$$
\mathrm { P E R C E P T U A L S T R A T E G Y }
$$

$$
{ \mathrm { P } } _ { 1 } : { \mathrm { S } } { = } \mathrm { S O L V E D } { \to } { \mathrm { H A L T } }
$$

$$
{ \mathrm { P } _ { 2 } } : { \mathrm { S } } { \mathrm { = D O N E { \mathrm { - } } R E M O V E ~ G O A L } }
$$

认知

100

$$
\begin{array} { r l } & { \mathrm { P } _ { 3 } : \mathrm { S } = \mathrm { C A N } , G = \mathrm { M } ( k , \mathrm { A } ) } \\ & { \qquad \mathrm { M } ( k , \mathrm { A } ) , \mathrm { R E M O V E ~ G O A L } } \\ & { \mathrm { P } _ { 4 } : \mathrm { S } = \mathrm { C A N T } , G = \mathrm { M } ( k , \mathrm { A } ) \cdot } \\ & { \qquad \mathrm { F I N D ~ L A R G E S T ~ B L O C K E D } } \\ & { \qquad \mathrm { S E T ~ G O A L ~ M ( B L O C K E D , O ) } } \\ & { \mathrm { P } _ { 5 } : \mathrm { G O A L ~ M ( { k , A } ) \mathrm { T E S T } M ( { k , A } ) } ] } \end{array}
$$

在知觉策略中，短时记忆存储两种信息，一种是关于当前目标的信息（在这种策略中，同一时期只有一种策略）；另一种是眼睛接受当前的刺激所得到的信息。上面的第一个产生式：如果我们看到所有的书都已经到达目标位置，就可以在短时记忆中存入“问题已经解决”这个信息，过程将中止。第二个产生式：如果我们短时记忆中的目标是把最大的一本书移到某位置，而我们看到这本书已经在那里了，此目标的动作已经完成于是这个目标就从短时记忆中取消掉。第三个产生式：如果短时记忆中的目标是将第k本书移到A，同时又看到我们能够合法地做这个动作，在短时记忆中存入“这个动作是可以做的”这个信息，于是就进行这个动作，并取消目标。第四个产生式：在短时记忆中已经有把第k本书移到A的目标，但是由于在k上面有其他的书挡着，不能做“这个动作”，因而就要把这个信息存入短时记忆。这时就提出一个新目标：移走最大障碍。为了移动整个系统，此后还需要其他相应的产生式。第五个产生

第三章问题解决

101

认知

式：当提出要移动第k本书到A的位置时，就去移动k到A。

在解决整个问题的过程中，最重要的一点是，我们怎样得到“问题已经解决”、“目标已经达到”、“这个动作可以做”或“这个动作不能做”的信息，这些信息又是怎样被存到短时记忆里的。我们是通过观察这些书的情况，来检查是否能完成每一个目标的。

实际上，这里只有两个问题：一个是目标是否已经完成了，另一个是我们能否做下一步。如果我们有了目标，但不知道能否实现，那么就应观察客观刺激的当前状态，以取得短时记忆中还没有的信息，指导下一步的动作。所以，以上的产生式系统可以归结为三个产生式：

$$
\begin{array} { r } { \mathrm { T E S T } [ \mathbf { M } ( x , \mathbf { A } ) ] : \mathrm { D O N E } } \\ { \mathrm { C A N } } \\ { \mathrm { C A N } } \\ { \mathrm { C A N T } } \end{array}
$$

整个系统的操作可以分成两部分：动作的执行和从外部获得新信息。这些部分构成短时记忆的信息通路（见图3-13）。

102

在这个系统中，主要是短时记忆中信息的操作：哪一步能做，哪一步不能做；排除一个目标或树立一个新目标；或者执行一个动作。整个系统的中心部分是短时记忆，当短时记忆的信息不够用时，可以从外界刺激中增加新的信息，使得操作能够进行，产生动作。

通过介绍目标递归策略、知觉策略、产生式系统和过去介绍过的EPAM辨别系统，我们可以粗略地了解如何用计算机模拟人的思维。我们从心理学的角度研究人类信息加工过程，利用人类思维过程的心理学理论建立一个产生式系统，以此用计算机模拟人的思维。

我们要考虑两个概念：解像力（resolution power）和微粒大小(grain size)。这两个概念都是摄影技术的术语。我们用照相机照相时，假定外界对象非常细致，而照相机镜头质量不够好，外界物体的像通过镜头就会丢掉信息，照出的相片不会很清晰，我们说这架照相机镜头的解像力较差。或者，如果我们用的胶卷的微粒太大，外界物体的细节也记录不到底片上。因此我们用计算机编产生式程序模拟人的思维活动时，程序写得越周密，就越能细微地模拟人的思维活动。

例如，目标是要把最小的书挪到A位置，人作出决定到完成这个动作需要一两秒。程序的下一步是把第一个目标排除掉，换成新目标，可能需要三四秒。我们写一个产生式描述这个行为，它的解像力应能分析出1\~5秒内的活动。它的微粒大小单位是1\~5秒。产生式需要写得很细致才能描述5秒以内的细节。如果我们要写一个EPAM辨别系统程序，来模拟人的机械学习能力，这种产生式的操作需要10～100毫秒。为了描述10毫秒的细微活动，EPAM程序必须编写得很细致，在辨别网络的节点上花很大力量。为了解决河内塔问题，我们只需描述到5秒范围内的活动。可见，EPAM程序的微粒越细致，它的解像力就越强。根据我们所要描述的解决问题的细致程度和已有信息，我们可以建立一个细微粒、高解像力的系统，或是一个比较粗糙的大微粒、低解像力的系统。这正像原子物理学家所要建立的理论的解像力要达到十亿分之一秒的精度，而天文学家可能只要求达到以十年为单位的精度。

第三章 问题解决

103

认知

104

第四章口语记录分析

口语记录指的是记录被试在实验时，对自己思维活动进程所做的叙述，或在实验之后，记录他对主试提问所做的回答。当人去学习一件全新的事物时，他所能报告出来的过程的完整性如何？

口语记录与内省

口语记录指的是记录被试在实验时，对自己思维活动进程所做的叙述，或在实验之后，记录他对主试提问所做的回答。

有几种不同的口语记录，一般是依据记录的时间来划分的。当时口语记录是指记录被试在完成任务过程中的言语表达，这种方法是我们在认知心理学中经常使用的方法。追述口语记录是在完成任务后，记录被试对自己解决问题时的内心活动作出的描述。还可以从另一个角度把口语记录分为有结构的和无结构的。我们给被试指定一个方向，让他口述关于这方面的心理活动，然后加以记录，叫作有结构的口语记录。有结构的口语记录可以是当时的，也可以是追述的。无结构的口语记录是事先不给被试任何指示或框框，让他描述自己的心理活动。认知心理学所搜集的口语记录主要是当时的，同时也是无结构的。

19世纪末20世纪初冯特（W.Wundt）提出的所谓内省法是给被试一个明确的指示，让他报告自己头脑中的活动、形象或心理状态。在不同的实验室里用内省法得出的结果是不一样的。不同的被试又可以给出不同的报告，同时又没有核对报告是否正确的方法。所以内省法不是一个科学的方法。科学研究的一个基本前提就是材料必须客观，即不依观察者的观点为转移。科学研究的另一个前提是所得的结果可以重复，即在不同的实验室里所得的结果应该是一致的。客观性和可重复性是一切科学研究的基本要求。科学能取得如此巨大进步也是由于这两种基本要求。而内省法的结果既不客观又不能重复。遗憾的是心理学家常常把内省法和其他科学方法混淆在一起，因而多年来没有把口语记录法当作科学的方法。用口语记录法所做的实验报告要发表是很困难的。

第四章口语记录分析

107

尼斯贝特（R.E.Nisbett)和威尔逊（T.D. Wilson）曾在美国的《心理学评论》（Psychological Review)杂志上发表了一篇文章，批评用口语记录方法进行的研究。他们说，口语报告是不可靠的，不能反映行为的原因。这种批评是不恰当的，因为他们没有考虑怎样正确利用口语报告，也没有考虑到口语报告有不同的方式和不同的类别。人确实不能可靠地报告他的行为的原因，如果被试的口语报告可以成为行为的理论，那就不需要心理学了。因为心理学家的任务就是要解释人的行为。原子物理学家不会认为宇宙射线记录器会制造出一个宇宙结构的理论。宇宙射线记录器只能提供一些数据，物理学家依靠这些数据来建立理论。同样，被试的口语报告并不给出理论，它只是数据。但是这些数据却是理论的依据，通过这些数据可以建立理论。物理学家之所以能从宇宙射线记录器所得的数据建立理论，是因为他事先已经有一些关于辐射的知识和看法。同样，心理学家也可以用已有的知识，如信息加工模型，对口语记录获得的数据进行解释并提出或改进理论。

认知

108