概述在大腦模塊系統的扎根符號操作

包宗鑫

（赤峰學院 外國語學院，內蒙古 赤峰 024000）

概述在大腦模塊系統的扎根符號操作

包宗鑫

（赤峰學院 外國語學院，內蒙古 赤峰 024000）

符號操作在人類認知方面起到重要作用，由于傳統符號理論的缺陷，知覺符號理論在扎根認識論中產生，符號操作的實施通過仿真完成知識表征.Barsalou通過大量實驗對于符號操作理論的實施進行了證明總結，同時對于語言符號操作也進行了探討.本文闡述了相關實驗證據，提出了實驗所受的限制，最后對其進行了一定的評價和展望.

符號操作；大腦；仿真；知覺符號理論

現代認知科學的中心主題是人類智能之中的符號解讀.人類大腦并不是簡單地記錄圖像.圖像的采集或記錄也并不構成智能系統.圖像內容的符號操作是智能行為的基礎解讀，是人工智能與人類智能的核心內容.

符號操作對智能系統進行了有力的經驗解讀.使用類型標記的結合，智能系統可以將各個組成部分圖像歸類到熟悉的類別（例如，分類的組成部分的形象為人和車）.從中可以推論得知預測分辨個體的行為，并選擇有效的可采取的行動（例如，認為人可以說，汽車可以驅動）.符號知識可以進一步的分析個體圖像并預測的屬于他們的性質和關系（例如，確定一個人是一個成年男性，或兩個人有相似的家庭）.這樣的結論將進一步支持高級認知操作，如做一個決定（例如，采購買天然氣或電動車），規劃（例如，去周圍的鎮子給電動車充電），解決問題（例如，如果鑰匙鎖在車里怎樣拿到鑰匙）.符號操作還包括多種符號操作形式，這樣一個智能系統可以構建復雜的符號表達（例如，結合詞的含義在語言理解）.最后，通過建立抽象的概念，心理狀態和心理活動，智能系統可以以元認知方式去進行解釋.（例如，評價一個人的規劃和決策策略）.

由于認知革命，語言符號和操作已被廣泛認可.不僅在人工智能方面起到重要作用，并且在解釋人類認知方面得到普遍應用.但是，由于傳統的符號理論缺陷，研究者們認為傳統的符號理論不適于高層次的認知，尤其是在神經網絡系統與力學方面.

值得注意的是，一些神經網絡研究人員已經意識到符號操作是在知識、語言、和思想方面實施較高層次的認知現象所必不可少的.但是傳統理論中并不包括具體怎樣實施符號操作.出于這個原因，神經網絡研究人員開發了神經網絡的符號操作.有趣的是，這些方法并沒有被廣泛普及，無論是心理學家，還是知識工程師都難以有效地實施.結果，他們都得繼續使用傳統符號操作理論.

一個替代符號操作的理論在扎根認知理論中產生.這不僅對于心理和神經方面是可行的，而且它提出了一種新的圖像分析方法.基本上，這種方法發展的內容是從圖像中提取.因此，符號可以綁定到區域的圖像，從而建立類型標記映射.推論得出分類知識也以圖像的形式，這樣他們就可以被映射到感知.

扎根認知的大腦的模態系統的衡量標準是非模態符號是由體驗形態轉變為知識表征.體驗一個類別時，情境模態產生在在視覺系統，聽覺系統，運動神經系統，軀體感覺系統，等等.一旦情境模態中出現所有相關模態系統的一類，非模態符號代表概念的內容在大腦中轉換為這一類別的知識表征.捕捉多模態情境是模仿代表一個詞的意思.神經系統試圖重演情境模態狀態，這種再次進行的模仿可以被稱為仿真，這是大腦試圖模仿以往的經驗.

關于仿真常常產生一些錯誤的理解.首先，這種結構往往被視為一個實例典型的經驗主義理論.其次，這種結構通常被認為是一個無法演繹的記錄系統.第三，這種結構往往被視為從外界的認識世界獲取知識.原則上，具體的仿真是是基因決定的而不是從經驗中獲得的.它也不是一個記錄系統，是可實施的演繹.并且不僅需要從外界的認識世界獲取知識.而且，它可以從內省中，即，從內部知覺的影響，激勵，本體，痛苦，快樂，認知狀態，認知活動等獲得豐富的知識.因為人類的大腦某種程度上能夠感知內部狀態，它抓住了這些情境和仿真在緊隨的時機，正如它捕捉和模擬感知外部狀態.在這些描述后，捕捉和模擬的內部狀態顯示抽象概念表征的核心，具體來說是人類的認知.調查結果表明，感知、行為和內省的大腦的模態系統是活躍在記憶，知識，語言和思想的較高的認知行為中.

下面的內容將描述預測、結合概念、和抽象概念怎樣實施符號操作.

知覺符號系統理論的主要創新內容是使用圖像內容作為實施概念及其解釋功能的基本構建模塊.通過具體類別的實例，連接神經元與類別的模態特征整合建立分布式多模態表征.知覺符號理論把這種多模態表征作為仿真器.

從概念上說，一個類型的仿真器的功能大致相當于一個在標準理論中的概念.具體說來，一個仿真器使具體類別實例的多模態概念與個別詮釋能力合為一體.以汽車為例，關于車的樣子的視覺信息，關于車的聲音的聽覺信息，感覺信息與情緒反應等把車看成為綜合的仿真器.這個結果是一個分布式系統通過大腦的特征和聯系區域積累這個類別的模態表征.

原則上，無限多的仿真器可以發展在內存中的所有形式的知識，包括對象，屬性，設置，事件，行動，內省，等等.仿真器使在大腦中的存在符號操作的實施成為可能.接下來將說明如何使三個典型的符號功能仿真，即，預測，概念的結合和抽象概念的表征.

實施預測，智能系統首先必須區分類型.在知覺符號理論中，仿真器仿真區別自然實現類型標記的區別是預測中最基本的.這種區別可以進一步的解釋各種現象有關的預測，包括預測類型標記，真實與虛假的命題，并解釋自旋.類型標記預測的結果結合仿真器仿真.例如，結合汽車模擬器模擬汽車生產預測的實例是汽車類.此外，潛在的預測個體是無限的，從而產生自旋.因為無限期許多模擬器可以用來解釋個體，無限期許多真實和虛假的解釋是可能的.例如，一輛車可以被解釋為一車，車輛，轎車，廢棄的轎車，卡車（假），等.因此，仿真器仿真系統區分允許知覺符號理論實施典型符號功能相關的預測.

知覺符號理論如何實施概念結合，首先考慮一個仿真器的空間關系，“在上面”.一個仿真器可以對物體指出在知覺的重點對象比其他對象都具有較高的垂直位置（例如，直升機在醫院）.每一個“在上面”的關系指出，選擇性注意的重點是空間區域內的目標，濾出的對象，并捕捉模態信息的形狀和大小的區域，它們之間的垂直距離，橫向偏移，等等.隨著時間的推移，“在上面”仿真器捕捉許多這樣的對區域和空間之間的關系.“在上面”仿真器本身產生的概念組合.想象這個模擬器產生一個特定的仿真.接下來，想像這個直升機仿真器運行一個在仿真在“在上面”仿真器上方的仿真，而且醫院仿真器運行仿真在較低的區域.由此產生的仿真表示直升機在醫院的上方，從而實現概念組合，表示上述命題（直升機，醫院）.無限的許多其他概念的組合，可以通過模擬不同類型的對象或事件“在上面”的的仿真實施，從而表達相關命題，如燈、桌子等.總的來說，這就是如何實現的概念組合.因為仿真器的代表組成情形和組成部分之間的關系，他們的仿真可以組合成復雜的，多元的仿真.就像一個有針對對象的繪圖程序，知覺符號理論藻提取物體組成部分的情況并結合起來表示以前所經歷的情況或與有所不同的情形.

鑒于大多數研究解決具體的概念（例如，汽車，鳥），相對的對于抽象概念（例如，真理，思想）知之甚少.抽象的概念可以對人類認知的本質提出深入的見解，并幫助生產日益復雜的智能計算給出了元認知能力.最近的Barsalou理論表明，抽象內容的一個主要功能是代表內省的狀態.

對于預測、結合概念、和抽象概念經過實驗的證明我們得出以下內容：

我們開始與神經的證據顯示神經系統證明顯示，人們表明不同模態的性質產生在相關的大腦行為模塊.人們感知味覺，視覺，聽覺，位置和機動性能，在大腦區域處理視覺，聽覺，味覺，位置和運動信息分別成為行為.因此，特定類型的屬性在各自的模態系統是與大腦行為活動相關的.雖然這些行為活動可能是附帶現象，與非模態符號操作同時發生，實際上執行預測行為實驗表明，這些行為活動影響預測進程.當一個預測性能轉移到一個新的模式，相對保持在相同的方式.預測性能的形狀和大小取決于性能同樣影響時間驗證性能和準確性.因為感性的變量影響的預測能力，這表明模態激活不可附帶但是可以在實施預測中承擔重演角色.

通過吳和巴瑟羅的實驗，結果支持的結論是，人們操作仿真表示概念組合.當一個仿真顯示閉塞的性質，它們產生多于阻隔時.阻隔影響概念組合甚至新的組合，這表明仿真正被在線構建代表他們.當結合一個啟示性的修飾語的頭部的名詞并沒有涉及任何無阻隔的內部性質，阻隔的效果沒有產生.顯然，更多的證據是必要的建立在仿真在概念組合中發揮核心作用.然而，初步證據表明一些可改進的是有可能得到糾正的.

與概念組合類似，非常少的研究涉及到在抽象概念中的仿真角色.，初始證據再次表明仿真的重要性.通過研究得出語言是抽象的概念，仿真應該是抽象概念表征的核心.因此Barsalou提出抽象概念是指在一個背景情況下的分布式核心內容，其中重點內容通常包括內省的狀態，事件，以及它們之間的關系.實驗與研究表明這些結果表明，人們使用仿真表示抽象的概念.當給一個表示抽象概念的詞，在給定的詞為一個抽象的概念，人們模仿在詞義情況下發生的概念.顯然，更需要進一步的證據證實這一發現.結合以往的證據表明人們使用仿真表征情境，南加州大學模擬人代表的情況下，然而，這是合理的假設，未來的證據將表明人們也在仿真情境下表達抽象內容.

這些支持知覺符號理論說明符號操作的發現顯然是受到限制的.雖然大量的研究目前為止已經進行到預測環節，進一步的工作顯然需要得出關于仿真實施符號操作的決定性的推斷.鑒于對相概念結合和抽象概念的研究較之甚少，需要更謹慎的得出符號操作是怎樣產生的結論.然而，初步證據表明知覺符號理論證明這些符號操作是可行的.

符號操作在語言與仿真的相互作用中產生

在處理符號操作本質的過程中，重點關注的是仿真.然而，人類行為中的符號操作不僅來自仿真也與語言與仿真的相互作用密切相關.語言系統在產生仿真的合成結構中似乎發揮主要作用.例如，句子的句法結構可以控制的檢索，組合，和轉型成分模擬的組合表示句子和文本.同樣，語言和仿真之間的相互作用和模擬可以產生復雜的組成結構，然后依據幾個組合有效地產生詞組和遞歸嵌入結構，這是人類認知的特點.很多其他復雜的符號操作也可能產生于語言與仿真的相互作用.總的說來，語言通過仿真器提供了一個強大的仿真索引系統區域和操縱語言與思維中的仿真.最重要的是，這兩個系統可能是實現強大的人類認知符號能力系統所必不可少的.兩者共同產生的人類的符號能力.然而，相互作用的語言和仿真系統與其擁有的嘆為觀止的能力仍然有許多經驗教訓需要去認識和吸取.

認知科學理論中的一個核心問題是知識在頭腦中如何表征的.扎根認知論是Barsalou(2008)提出的一種認知觀.他認為，環境、情境、身體和大腦模塊系統中的仿真構成了認知中核心表征的基礎.同時Barsalou針對命題符號理論的不足提出了知覺符號理論.在本文中，對于大腦模塊系統中的符號操作如何實施Barsalou進行了實驗總結與論證.使認知科學得到了新的發展方向，相信關于以上理論的研究將有更為廣闊的空間，我們期待Barsalou新的成果.

〔1〕Lawrence W.Barsalou,(2008)《Information Sciences》.

〔2〕謝久書，張常青，王瑞明，陸直.知覺符號理論及其研究范式.心理科學進展，2011.

〔3〕李瑩,王瑞明,莫雷.物體隱含的形狀信息對圖片再認的影響.心理科學，2005.

〔4〕王瑞明,莫雷.知覺符號理論芻議.華東師范大學學報(教育科學版)，2010.

〔5〕伍麗梅,莫雷,王瑞明.情境模型的實質:命題符號與知覺符號之爭.心理科學進展，2005.

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