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认知:人行为背后的思维与智能

核心提示: 本书是著名心理学家和人工智能开创者赫伯特•西蒙关于人类认知的作品。本书介绍了人的认知结构,包括注意力、记忆等方面,然后分析了人们思维过程中问题解决的途径和策略。

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认知:人行为背后的思维与智能

作者:赫伯特·西蒙  

内容简介

本书是著名心理学家和人工智能开创者赫伯特•西蒙关于人类认知的作品。本书介绍了人的认知结构,包括注意力、记忆等方面,然后分析了人们思维过程中问题解决的途径和策略。书中进一步分析了对于复杂问题,专家和普通人不同的心理表征,以及应该如何应对复杂问题。最后,作者介绍了学习的基本原理和过程,并说明如何探索发现新规律。无论是关注人工智能还是关注心理学的读者,本书都是不可多得的经典读物。

作者介绍

赫伯特•西蒙(Herbert A.Simon)

心理学家,决策管理大师,诺贝尔经济学奖获奖者,人工智能之父。

他曾先后在加州大学伯克利分校、伊利诺伊理工大学和卡内基-梅隆大学任教。他在卡耐基-梅隆大学开创了组织行为和管理科学两大学术领域的研究,指导并帮助该校研究生院成为美国最好的商学院之一。他在心理学领域造诣高深,曾荣获美国心理学会杰出贡献奖和终身成就奖。他率先提出“决策模式理论”这一核心概念,为当前受到极大重视的决策支持系统(DSS)奠定了理论基础。由于他在人工智能、人类心理识别等方面的卓越研究,他曾荣获计算机科学最高奖——图灵奖及国际人工智能协会杰出研究奖。

西蒙的研究成果涉及科学理论、应用数学、统计学、运筹学、经济学和企业管理等方面,在所有的这些领域中他都发挥了重要的作用,正如诺贝尔奖颁奖词所说:赫伯特•西蒙的科学成就远超过他所教的任何一门学科——政治学、管理学、心理学和信息科学。

目 录

第一章绪论 /

科学理论的层次和规律 /

心理学的派别 /

认知心理学的任务和方法 /

物理符号系统 /

人类智能的计算机模拟 /

第二章人类认知系统的结构 /

人脑的基本机能 /

注意分配机制 /

EPAM系统 /

系列加工与平行加工 /

遗 忘 /

第三章问题解决 /

产生式系统 /

联 想 /

问题空间 /

问题解决的途径 /

问题解决的策略 /

问题解决策略的产生式系统 /

第四章口语记录分析 /

口语记录与内省 /

口语报告的用途 /

口语记录的分析技术 /

附录Ⅰ解决河内塔问题的口语记录示例 /

附录Ⅱ解决物理问题的口语记录示例 /

第五章语义丰富领域 /

专家的知识 /

专家的直觉 /

心理表征的作用 /

物理直觉问题 /

对问题的理解 /

问题同型 /

结构不合理的问题 /

第六章学习 /

学习的基本原理和分类 /

学习过程 /

第七章概念的形成 /

概念的归纳 /

顺序模式 /

归纳推理和演绎推理 /

第八章发现过程 /

材料驱动归纳 /

理论驱动归纳 /

结束语 /

致谢 /

参考文献和计量单位换算表 /

精彩样章

认知心理学是心理学研究的新方向。它的主要理论是信息加工理论,因此又可称为信息加工心理学。信息加工理论研究人如何注意和选择信息,对信息的认识和存储,利用信息制定决策、指导外部行为等。信息可能来自外部环境,也可能是身体内部的生理和心理状态,信息加工心理学借用计算机科学、语言学和信息论的概念来说明人的认识能力和适应行为,包括各种心理过程和智能行为。信息加工理论是现代实验心理学的主导方向,在知觉、记忆、注意、语言、思维、问题解决等方面都作出了贡献。

认知心理学受心理学史上行为主义和格式塔心理学的影响,继承了行为主义的经验主义和操作主义的方法论。但是,行为主义的理论和方法在研究人的内部过程方面遇到了困难,必须用其他的理论方法对其加以补充,因而认知心理学又接受了格式塔心理学对内部过程的研究。它不仅把知觉、表象、记忆等基本内部过程作为研究的对象,而且把决策、策略、计划等高级心理活动也纳入自己的研究范围,特别是利用口语记录,对问题解决过程进行了研究。

认知心理学的产生也受到心理学以外的其他科学的影响。20世纪通信技术的迅速发展,要求通信工程师描述通信系统的特性和规律。心理学家看到信息通道的特性和人类认知过程的相似性,因而利用通信技术与信息论的概念和规律来描述人类系统。克劳德·香农(Claude Shannon)等人把人的认识过程看成信息通道处理信息的过程,研究了有机体传递信息的过程及其限制。从此,输入、输出、编码、译码、噪音、信息等概念就被移植到心理学中。与此同时,诺姆·乔姆斯基(Noam Chomsky)把语言学和心理学结合起来,形成了心理语言学。这一学说改变了传统的行为主义的语言学习理论,提出语言的掌握不仅是一种积累的过程,而且有某种先天的内在规律性;语言的结构规则的内化是语言学习的基础,在语言的理解和发生中深层结构起主要作用。认知心理学依据心理语言学的理论,研究人的言语过程的心理结构和智力操作,因而概念掌握、理解过程、语义知识等都属于认知心理学研究的范围。

对认知心理学诞生起更大作用的是计算机科学。本书作者赫伯特·西蒙(Herbert ASimon)教授在计算机科学和心理学的结合方面作出了卓越的贡献。他和艾伦·纽厄尔(Allen Newell)提出的“物理符号系统”的假设开辟了一条新思路。这一系统把人类所具有的观念、概念、能力以及脑内加工的过程看作物理符号的事件,这样就可以把人的心理事件置于物理事件的同样理论体系中来加以探讨。任何物理系统的事件、过程或操作,只要能用符号的形式表示,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。从此,符号和符号处理不再是不可捉摸的抽象的东西,而是可以客观描述和研究的具体过程了。

赫伯特·西蒙教授在研究具体事件的计算机科学和研究抽象事件的心理学之间架起了一座桥梁,发展了不同学科之间的类比思想,促进了科学发现。如果不同学科之间的类比是合理的,那么,从一个已知的系统就可以加深对一个不甚清楚的系统的理解。计算机是一个人工装置,其运转特性是已知的。计算机输入符号,进行编码,与内部存储的模式进行匹配,作出决定,给出符号输出;心理学家则利用计算机知识建立人的认知模型:接受信息、编码和存入记忆,利用记忆材料作出决定,指导外部行为。物理符号系统的假设说明了在人工系统或人脑系统中智能和知识的存在。这一假设是信息加工心理学的理论基础,心理学家根据这一假设来建立关于心理活动或脑的机制的理论。这一假设正在经受理论和实验的检验。心理学的研究也扩展了计算机科学的研究范围。根据信息加工心理学的研究成果,可以设计计算机程序来模拟人的心理过程,特别是思维、问题解决等高级心理活动。认知心理学和计算机科学的结合,产生了人工智能的新学科。由于赫伯特·西蒙在这方面的开拓性研究,因而被认为是认知心理学和人工智能的创始人之一。

认知心理学在20世纪80年代初被介绍到中国来。1983年春天,赫伯特·西蒙教授应中国科学院的邀请,到中国科学院心理研究所进行科研合作,其间他又在北京大学系统地讲授了认知心理学。全部讲座共30讲,历时3个月。北京和外地的心理学、哲学、计算机等专业的科学工作者和研究生参加了听讲和讨论。在这次讲演中,赫伯特·西蒙教授从理论上讲解了认知科学的基本观点,介绍了一些实际应用的问题,阐述了科学理论的层次和规律、物理符号系统、满意的原则等理论问题,还介绍了EPAM 程序、启发式搜索、产生式系统、手段目的分析、口语记录分析等。在最后阶段,他又讨论了语义丰富领域的高级思维过程,如表征、概念的获得、问题解决等,并特别讲了人工智能研究中的进展、关于创造发明的研究以及计算机进行创造发明的可能性。赫伯特·西蒙教授所讲的许多内容是在别处没有发表过的,我们把这个讲座的内容整理成书,以介绍给更多的中国读者。

赫伯特·西蒙教授是中国学术界的老朋友,他一向致力于中美友好和促进中美学术交流。他是美中学术交流委员会的主席。1972年以来,他作为美国计算机科学代表团、美国心理学代表团的成员,以及应中国科学院的特邀,先后十次来我国访问。他多次对中国心理学界、计算机科学界、管理科学界演讲,与同行进行接触并交流学术思想,已为大家所熟悉。

赫伯特·西蒙教授曾荣获1978年诺贝尔经济学奖,他的贡献是对经济组织内的决策程序进行了开创性的研究,他的思想已成为现代企业经济学和管理学研究的基础。决策理论是应用了运筹学、统计分析和计算机程序,吸收了社会学和心理学等行为科学的思想而发展起来的。赫伯特·西蒙还荣获了1975年图灵奖。图灵(Alan Turing)是英国著名数学家,他以首先设想人工智能计算机而著名于世。赫伯特·西蒙获得此奖是由于他把心理学、计算机科学和决策理论结合起来,开创人工智能研究,取得了卓越成就。赫伯特·西蒙还获得了美国心理学会杰出贡献奖和美国总统科学奖。赫伯特·西蒙除1943年获得芝加哥大学政治学博士学位外,还在世界各地多所大学获得了名誉博士学位。赫伯特·西蒙教授在美国卡内基梅隆大学心理学和计算机科学任教多年。1985年中国科学院心理研究所授予他名誉研究员称号。他是天津大学、中国科学院管理学院的名誉教授。他还是大约20个科学学会的会员。从赫伯特·西蒙的经历不难看出他渊博的知识背景,以及在当代极为活跃的边缘科学前沿的创造性贡献。正是出于这个原因,人们把他誉为当代最著名的博学家。

本书虽然是讲认知心理学的,但所涉及的知识面极广,包括科学哲学、一般自然科学、计算机科学等。赫伯特·西蒙教授在北京大学讲演时由我们担任口译,后来我们将之整理成书,书稿最后由赫伯特·西蒙教授亲自审定。即便这样,由于我们知识水平的限制,译稿必有一些错误,甚至会有未能正确表达作者原意的地方,希望读者给予指正。在编译过程中得到北京师范大学部分同志的帮助,赫伯特·西蒙教授审稿时得到了张国骏同志的帮助,特在此致谢。我们相信,这本书的出版,将使中国广大读者得到裨益。

来源:中国人民大学出版社