认知 人行为背后的思维与智能

可见，所有产生式活动都与短时记忆有关，这包括把信息存入短时记忆，从短时记忆提取信息，以及信息在短时记忆内部的变化和传递。以竖式加法运算为例，C-A产生式有以下几种基本方式（见表3-1）：

目标和指示是产生式条件的控制部分，也是最主要的部分。没有控制部分，计算就无法进行。如果目标改变，进行的方式也发生改变。复杂活动也可以按产生式程序的方式进行。

再举一个例子来说明这一过程。假定我们要解决的是由4个圆盘组成的河内塔问题。4个圆盘最大的为1号，依次为2号、3号、4号。最小的4号在最上面（见图3-1）。为解决这个问题，被试要做一系列动作，例如，当被试要把4号盘移到

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B柱的3号盘上面，他想到4号盘并将它移到3号盘上面，这是上述第一种从短时记忆提取信息并转到动作的产生式；注意到3号盘在B柱上是上述第二种获得感觉信息并将其转入短时记忆的产生式；事先已看到最小的4号盘在C柱上，并把它作为待移动的目标保存在记忆中，这是从短时记忆到短时记忆的第三种产生式；被试在短时记忆中将4号盘在C柱上的信息保持约1秒，还要把它转入长时记忆，这是第四种产生式。此外，被试过去可能解决过这种问题，记得假若把3号盘放到C柱上问题就不能解决了。这是把过去的经验（长时记忆）提取出来放入短时记忆的第五种产生式。通过上述例子很容易就能了解到，这五种动作是最基本的信息加工活动，它们都和短时记忆有关，是用来解决问题的。

在长时记忆里还有一个小部分程序部分（见图3-2）。长时记忆里存有许多数据，它们不仅包括动作，还包括从经验获得的关于世界的知识。这些数据在长时记忆中的组织方式和存储方式，以及怎样使它们恢复活动，即数据如何被提取，可以用EPAM程序来解释。一个组块是一个熟悉的单元，由于是熟悉的，对它本身的记忆就不要什么时间，需要做的只是在各组块之间建立联系。例如，记忆A←Z，因为A和Z都是已经熟悉的单元，所需要的就是在A和Z之间建立联系。建立A-Y联系需要8秒。假若记忆A-F-C三个连串的字母，在A、F之间和F、C之间都要建立联系，这就需要16秒。实验研究已经证实了这一点。如果进行系列学习实验，要记忆A-Z-F-B，在A、Z之间建立联系需8秒，F、B之间建立联系需8秒，这两个联系（A-Z和F-B)各为一个单元，再联系起来又要8秒，这样总时间就增多了。在长时记忆中，EPAM程序是先把单个刺激组成小组块，再组成高一级水平的、更大的组块，以这种方式进行存储。

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关于人脑如何以产生式进行活动，还有和EPAM理论相近似的其他一些理论，如安德森（J.Anderson）的“扩散激活理论”。安德森认为，在长时记忆里并没有独立的短时记忆的小盒子，而只有一个小的活动着的部分。例如，在做代数时，在长时记忆里过去的有关部分被激活了。被激活的这一小部分就相当于我们所说的短时记忆。在长时记忆中，一部分活动可以减弱，另一部分活动可以加强。长时记忆中被激活的部分会不断地扩散、变化，这就相当于从长时记忆中提取短时记忆。长时记忆和短时记忆这两种存储模型，以及安德森的“扩散激活”模型，对于解释一些记忆现象都是适合的。

联想

以往，人们都以为记忆是联想，例如，“北京”是一个组块，由它而联想到“长城”，再联想到“北大”。这种联想是双向的，由“北京”联想到“北大”；由“北大”也可以想到“北京”。但是新近的一些研究认为，学习的基本联想是单向的，例如对偶联系就是单向的，提出刺激词可以想到反应词；而提到反应词就很难想到刺激词。我们在学习外语时常有这种体会，看到“TheGreatWall”知道是“长城”，但问到“长城”的英文单词是什么，就不一定说得出来。因此，我们在学习外语时最好是两面学，要建立双向的联想。

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19世纪德国符兹堡学派曾做过复杂联想的实验，即给一个刺激词，要求被试回答在头脑里出现的第一个词。例如，主试说“动物”，大多数人脑子里出现的第一个词是“狗”。另一种实验是主试说一个词，让被试把按照一定方向联想到的词回答出来，这叫作指向性联想。若指定的方向是上一级，那么在刺激是“猫”时，回答就应该是“动物”；若指定的方向是下一级，回答就应该是“狸猫”、“白猫”或“老猫”等；当要求指向中间水平时，回答就应该是“狗”“兔”“鼠”之类的动物。由此可以想象到，在长时记忆中存储的数据不只是简单的联想，而且有带方向性的联想，即各种联系之间有上、中、下级的标号，这种标号指明了联系是什么性质的。简单联想只是第一个符号连接第二个符号，中间不必有标号，如X-Y。联想也可以是复杂的，如X代表黑板，关系为颜色，则Y就是黑色。这种方向性联想是数据在长时记忆中存储的基本形式。

记忆序列性材料是简单的联想，这种联想就是在头脑中把材料排列成一个简单的表。如果记忆复杂的材料，头脑中就会有两种结构：一种是序列性的；另一种是关系性的。关系性的结构对数学家来说，就是在X与Y之间按一定关系建立起联系，把这种关系用更一般的方式写出来就是R（X，Y）。如果用R(X，Y）可以表示某种逻辑关系，则在头脑中各种逻辑关系也可以保存起来。用计算机模拟人的思维模式，就是采用这种方法，即用记忆中表示相关结构的形式来保存各种信息。般常用的FORTRAN、ALGOL、PASCAL、BASIC等计算机程序语言还不适合以相关结构的形式来存储信息。现在又提出了表处理语言—LISP(List ProcessingLanguage)。这种表处理语言是在人工智能中模拟人的思维的最好的语言。

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人的长时记忆中的程序和有组织的数据，是按辨别网络来提取的。如果从记忆中回忆一些往事，这可能包括两种过程，或是一个一个地按序列进行的；或是同时进行的。如果是直接再认，那就是从长时记忆中很快地把有关信息提到短时记忆中来。例如，英文学得很好的人，如果给他看“cat”这个词，他第一步能认出“cat”是一个字词，第二步便能从长时记忆中根据联系很快地提取出“cat”的意义来，因而他看到“cat”就说是“猫”。有时对一些事物不能直接再认，这是因为失去了线索，不能立刻从长时记忆中把有关的信息提取出来，此时就必须通过其他线索，依靠联想去间接地进行搜索。例如在上例中，如果不能直接再认出“cat”这个词，便可以通过间接的方法去搜索，由于记得“cat”在英语课文中与“dog”一起出现过，又知道“dog”是“狗”，这样便联想到“cat”是“猫”了。由于搜索过程不同，再认的速度也不相同，可能需要5秒、10秒，甚至更长的时间，这取决于联想追踪的复杂程度。

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对于记忆结构曾做过许多实验研究。其中很多实验都是用“拼字图”（anagram）进行的。所谓拼字图就是把一个英文字词的字母排列次序打乱，要求被试认出原字词。例如“rctedeid”就是“directed”这个字词的拼字图。有的拼字图很简单，人们一看便可以想出怎样将字母重新排列成为一个单词。但是，要解答复杂的拼字图那是很困难的。例如，对由8个字母组成的拼字图就很难一次做对，往往是通过来回地尝试，多次重新排列才能做对。有时是先排出一小部分，从这一小部分就可以大概想到这是什么词了。在上例中，如先排出“irect”这五个字母，也就容易将其他三个字母也排上去而成为“directed”了。在回忆某种事物时，有时自己觉得已经想出了某些东西，但口里却不能明确表达出来，这种现象称为“舌尖现象”，或“话到嘴边现象”(tip of the tongue)。在解拼字图时也时常有这种“舌尖现象”。在美国，布朗（R.W.Brown）和麦克尼尔（D.McNeill）两人用拼字图对记忆的组织结构进行过很多的研究。

问题空间

认知心理学家之所以对记忆结构感兴趣，是希望通过对它的了解，能对人的更复杂的心理过程有所了解。人们日常生活中所进行的复杂的心理活动，有时也叫作“高级心理过程”。关于这种高级心理过程能否用简单的“机械学习”“刺激-反应”等规律进行解释，一直存在着争论。人在生活中解决复杂而又困难的问题，人认识和适应外界复杂的环境，像这样复杂的活动能否用实验室得出的基本知识加以解释，仍是一个问题。

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下面讲如何用一些基本的、简单的过程去解决人类的复杂问题，其解决的可能性已经达到了什么程度。

一道算术题可能包括加法、乘法等，这个课题的任务范围（taskdomain）包括一些数字和一些操作，如得出加法的“和”、乘法的“积”等。在这些操作中，答案正确时就是合法算子；答案错了就是不合法算子。在题“3十4=7”中，答案“7”是合法算子。合法的操作要求运算的题、数字、结果、过程都符合解答该题范围的规则。此外，数字本身也有一些特性：奇数、偶数；数量之间的关系有“>”“<”“=”等。因此，在提出一个课题时就要确定任务的领域。主试可用几种方式向被试交代任务的领域和范围。在这个例子中，主试首先要交代题中具体的数字、算子；被试则必须从过去经验中提取奇数、偶数，哪些数大、哪些数小，它们之间的关系，过去所会的加法、乘法等等。被试根据所提取的信息，以及数字之间的关系进行推理，产生了自己的问题空间（problem space)。

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因此，一个课题对主试来说是“任务领域、范围”；对被试来说则成为“问题空间”了。

被试从主试那里获得信息，知道了课题是什么、算子是什么，然后在自己头脑中转换为“问题空间”。当然，这个“问题空间”可能与主试所理解的“任务领域”不同，被试很可能对主试的一些指导语产生误解；也可能不懂主试所提出的要求；或者回忆不起来有关的知识。

为了具体说明什么是主试的“任务领域”和被试的“问题空间”，我们可以再举一下河内塔的例子。首先，主试要向被试呈现河内塔。被试看到了三根木棍和四个圆盘；然后被试又看到主试的示范，把圆盘从一根木棍上移到另一根木棍上，知道算子就是逆行移动。在这里， $\mathrm { P } _ { x }$ 和 $\mathrm { P } _ { y }$ 表示两根木棍，任务是圆盘从“P”移到“P”。最后，主试向被试说明规则，说明哪些操作是合法的，要遵循哪些条件。这些规则包括：

(1)一次只能移动一个圆盘。

(2)小的圆盘必须放在大的圆盘上面。

这时被试经历了三个步骤：认识课题，看主试示范，听主试讲清规则、条件。同时，被试也看到了课题的其他方面，如圆盘的大小不同、颜色不同，某个圆盘是在某根木棍上等。对于所有这些情况，被试可能全部都理解了，也可能仅注意到其中的一部分，而忽略了另一部分。被试可能忘掉了“必须一个一个移动”的规则；年龄小的儿童甚至会把整个河内塔端起来移过去；个别被试会认为颜色很重要，并根据颜色来移动圆盘。被试的这些理解上的偏差、错误等，就是被试的“问题空间”与主试的“任务领域”之间的差距。在问题解决实验中，主试必须把“任务领域”交代清楚，同时要了解被试的“问题空间”是否符合“任务领域”，两者有多大差别，有哪些不一致的地方。我们可以把主试的“任务领域”和要求视为“现实”，把被试的“问题空间”看作是他对现实的知觉。

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虽然有许多被试比主试更聪明，但主试的“任务领域”要比被试的“问题空间”更正确。因为主试在两方面占有优势，第一，课题是主试创造的，规则是他制定的，他可以“肯定”或“否定”一个动作；第二，主试在提出课题之前，他已经花了很长时间研究“任务领域”，而被试接触课题的时间则很短，只有几分钟。在心理学研究中，主试通常用标准化的课题来做实验，如采用“河内塔”这样的课题。这样标准化的课题许多人都研究过，人们较清楚地知道实验中被试会出现什么样的问题。但是，即使对这样简单的课题，被试也不会初次就能理解得像主试那样深刻，只有后来经过学习，有了经验，才能理解那些深刻的特征，主试在“任务领域”中的一系列信息才能变成为被试的信息。对于像河内塔之类的简单课题，虽然经过多年的反复研究，但在人类问题解决的课题方面仍不时会有新的发现。

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