人類符號化學習的生物演進基礎

周彩霞

摘要：符號化學習是人類特有的學習方式，要求大腦具備符號化認知及邏輯推理的能力，這些能力是與人腦共生演化的。綜合多學科研究成果可知，人類符號化學習的生物演進基礎包括：腦容量提升、發音器官完備、腦結構演進和人類神經系統的適應性優勢等四個方面。具備符號化學習能力在人類應對因社會交往復雜化而帶來的適應性挑戰方面顯得尤為關鍵。

關鍵詞：符號化學習認知大腦進化

1、符號化學習概述

學習是微觀經濟個體進行行為決策的重要環節。信息完全或不完全的背景下，經濟個體能夠觀察到彼此行動或接收彼此建議時，個體可能啟動某種機理向他人學習，進而做出判斷，然后表現出自己的決策行為。個體的學習形式或途徑主要有三種——干中學、觀察學習和建議學習。參考認知心理學理論及學習行為實驗的相關結果，我們認為，抽離三種學習方式的表象，人類社會學習實際上存在一個“親歷學習-->模仿學習-->符號化學習”的演進過程。親歷和模仿兩種學習方式較多地與具體思維相關，很多動物也具備類似的學習能力，本文不予討論。第三種學習方式涉及到個體對抽象概念化的邏輯運算調用，即使用經抽象概念后的可視符號化邏輯運算體系學習，又可以簡稱為符號化學習。

對人類使用符號進行的思辨探討可謂源遠流長，基督教思想家奧古斯丁將符號作為一種有意義的特殊的“表征”； 英國哲學家洛克認為：觀念是對事物符號化的結果，本質上是對所指的把握、綜合與解證；德國哲學家康德提出符號是人類的標記能力，即以當前事物為媒介，把預見未來事物的觀念與對過去事情的觀念聯結起來的認知能力。近現代符號學理論研究的是標示過程(sign processes)，即語言或非語言起記號指代作用的過程。法國結構人類學家列維?斯特勞斯認為，文化是人類心智積累性創造的一種共享的符號系統。文化人類學大師格爾茲等人進一步認為，盡管作為文化的“意義”和“符號”是一種觀念性的存在，但實際上它們是為社會成員所共有的“交流體系”，亦即某一群人所共享的、社會地傳承下來的知識和意義的公共符號體系。顯然，交流、共享及傳承都離不開個體間的相互學習。綜合已有社會學習及符號學理論研究成果，本文所指的“符號化學習”的內涵是：個體接受符號化信息，運用抽象思維的邏輯處理能力，進行運算建立新知識的學習。

2、符號化學習的生物演進基礎

個體學習方式的演進離不開相應的人類生物演進。符號化學習要求大腦具備符號化認知及邏輯推理的能力，符號化的學習能力是人類所特有的。有關人類大腦進化及認知能力進化的研究涉及到人類學、考古學、認知心理學、語言學和神經生物學等多學科理論。綜合Donald（1991），Deacon（1998），Klein and Edgar（2002）、汪丁丁（2005）、陳宜張（2008）等的研究，人類演化到具有符號化學習能力的基礎主要在于腦容量提升、發音器官完備、腦結構演進和人類神經系統的適應性優勢等四個方面。

2.1 腦容量的提升

腦容量提升是腦結構復雜化、功能提升的前提。根據考古學發現，300～400萬年前原始人腦量小于400毫升；約200萬年前，東非原始人類（手人）的腦量突破400毫升，手的使用對腦量增長有強烈影響，左右大腦不對稱性開始強化；約160萬年前出現的直立人腦量達800毫升；大約60萬年前，原始人類開始使用火。熟食的蛋白質更容易被吸收，能量利用率大大提高，進而加速了腦量的提升。約50萬年前，能人的腦量超過了1400毫升。

2.2 發音器官的完備

早期的四足猿以果類為食，無需發達的臼齒，臉部外突，嘴扁平，有獠牙，面貌猙獰，表情顯示為敵意，不善于社會交往；性秩序以暴力為優勝標準，雄性間難以形成長期合作關系，結果便是群體難以擴大，適應性差。由于氣候變化，導致四足猿不得不下樹與地面的貓科及犬科動物競爭覓食。由素食向雜食的食物結構性轉變改變了其面部的生理特征：吃生肉使得嚼肌發展，臼齒發達，面部骨骼逐漸垂直，鼻梁開始突出。直立人鼻腔垂直，喉結開始下降，逐步有了能夠正常發音的喉結、鼻腔、舌根和口形，進而為個體間的合作及語言的發展提供了必要前提。

2.3 腦結構演進與適應社會交往功能的“符號化”能力發展

Donald(1991)認為，導致大腦演進的主要因素是由于交往人群的擴大。基于現階段對大腦的認識可知，動物腦結構演化的較高級階段是出現了皮質和溝回。直至出現人類的前額葉（pre frontal lobe），即所謂的“新腦”（neo-cortex）。大腦皮質的主要功能是計劃和監督執行那些具有目的性的行為。此類計劃涉及社會認知，社會認知又以自我意識的存在為前提。“新腦”在原始人的演化階段主要功能為：制定遠途狩獵計劃，協調不同家庭成員，判斷信任程度和籌劃建立信任關系，并由此逐漸發展出語言和理性有關的其他功能。考古發現表明，大腦皮質特別是“新腦”的功能大約只有5萬年的歷史。為什么約5萬年前人類突然有了強烈的自我意識？Klein and Edgar(2002)依據東非考古發現提出，面對惡劣的生存環境，兩足猿社會必須要有足夠大的群體才能保證圍獵的成效。維持相互之間的信任、實現群體內及群體間的合作，成為實現群體生存的必要條件。相互交換“禮品”繼而符號化的信物（如花費大量時間打磨的“鴕鳥蛋”蛋殼圓片）應運而生，成為社會交往的工具。符號化信物的產生需要抽象能力足夠發達，兩足猿的符號化能力由此得到發展，并使語言成為可能。語言使“個人”成為人類社會的個體，具有了群體性，極大擴展了人類社會交往的范圍，反過來刺激了大腦的擴張，導致了人類腦量約5萬年前的最后一次突破。

腦神經外科學家W.Penfield(1975)將高級腦干和大腦皮層分成兩大系統，第一個系統是自主性機制、像計算機一樣的，包括感覺區和運動區；第二個是解釋性的、神智的機制，包括新的顳葉和前額葉皮層。額葉與顳葉相接，相接處發展成為語言中樞。語言中樞分為兩塊，一塊主司發音，一塊主司文字識別。額葉在頂部與頂葉相接，相接處有一中央溝回是感覺和運動的中心。在額葉、頂葉、顳葉三塊腦區相交處，即所謂“動-視-聽”聯合區域發展出大腦的“符號”功能——最重要的是語言和文字認知。由此，人類獲得了語言等“符號化”能力，滿足了人類社會交往的需要。

2.4 人類神經系統的適應性優勢

紐約大學腦科學研究中心主任Llinas認為：符號能力最初只是一些名為“中介神經元”的神經結構的功能。大腦皮質的多數神經元都是中介神經元。中介神經元不直接感受外部信號也不直接控制有機體動作，它們的功能是創造性地解釋環境刺激，即提供外界信號和有機體動作的“解釋”——放大信號、翻譯信號，以其他方式處理和調節來自感知神經元和動作神經元的信號。腦神經系統作為演化的產物，對人類生存具有非常奇特的適應性優勢，即“以不確定性應對不確定性”。 大腦在代謝方面的活動率，是其他組織在身體靜止狀態時活動率的十倍。個體的發展將人體最耗費能量的功能部位——新皮質層的神經元預留，等待個體在經歷的時候再作具體的各種連接。這表明個體會依照各自經歷建造自己的大腦。這種預留余地的可能性使人類具備了強大的學習能力，進而使得認知學習方式的演進成為可能。

3、結語

簡言之，人類以外的其他動物行為只包括簡單的條件反射或反應性行為。腦科學支持了人是符號動物，支持符號互動主義的共生演化思想，即人的符號能力是與人腦共生演化的（Deacon，1998）。大腦的進化是學習方式演進的生理學基礎，也就是使之具備了演進的可能及能力。外部環境的變化與大腦進化形成互動關系。演化過程可簡單概括如下：氣候變遷導致環境惡化==>生存壓力增加==>兩足猿覓食難度加大==>地面覓食及遠途狩獵需要分工及協調==>群體社會交往的需求提升==>符號化能力及語言能力產生==>與環境的互動，實現大腦結構與符號化能力的共同提升。

符號化的思考和語言是靈長類動物大腦變化的產物。這些變化擴展了由靈長類初生經原始人類得到很大發展的基本的注意力、認知和信息檢索能力。人類大腦在語言與邏輯處理能力發展后具備了無需親歷，僅依模擬、推理可能發生的狀況，即可進行預估評價的能力，或者說具備了盤算的能力。這些能力在應對因社會交往復雜化而帶來的適應性挑戰方面顯得尤為關鍵。對個體學習方式的深入研究將有助于更好理解制度變遷、投資者行為、消費行為、企業管理等方面的問題。

參考文獻

[1][英]洛克.人類理解論[M].北京:商務印書館,1981.

[2][德]康德.實用人類學[M].上海:上海人民出版社,2005.

[3][美]克利福德·格爾茨.文化的解釋[M].南京:譯林出版社,1999.

[4]李幼蒸.理論符號學導論（第3版）[M].中國人民大學出版社,2007.

[5]汪丁丁.制度分析基礎講義[M].上海:世紀出版集團,上海人民出版社,2005.

[6]Donald, Merlin. Origins of the Modern Mind: Three stages in the evolution of culture and cognition, Harvard University Press . 1991.

[7]Deacon, Terrence W. The Symbolic Species：The Co-evolution of Language and the Brain，W. W. Norton & Company, 1998.

[8]Klein，R. and Blake Edgar. The Dawn of Human Culture: A bold new theory on what sparked the “big band”of human consciousness，New York: John Wiley and Sons, Inc. 2002.