数学联邦政治世界观
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SEP:心灵的计算理论(四)

4.3 Systematicity and productivity

Fodor and Pylyshyn (1988)对取消论的联结主义提出了一个得到了广泛讨论的批评。他们认为联结主义模型在系统性与生产性这两点上是失败的,除非联结主义模型实现了一个经典模型。因此,联结主义并不是CCTM的一个可行替代方案。最好的情况是,它提供了一个低层次的描述,在图灵式计算与神经科学描述间的裂谷上搭建了一座桥梁。

该论证激起了众多的回应与反驳。一些人认为,神经网络可以在不实现任何类似于经典计算架构的情况下展现出系统性(Horgan and Tienson 1996; Chalmers 1990; Smolensky 1991; van Gelder 1990)。一些人认为Fodor and Pylyshyn夸大了系统性(Johnson 2004)或生产性(Rumelhart and McClelland 1986),特别是对于不属于人类的动物来说(Dennett 1991)。这些议题,以及其他更多地由Fodor and Pylyshyn的论证引发的议题,在现有文献中已得到了深入的研究。进一步讨论见Bechtel and Abrahamsen (2002: 156–199) )、Bermúdez (2005: 244–278),、Chalmers (1993)、Clark (2014: 84–86)以及词条 the language of thought hypothesis、 connectionism。

Gallistel and King (2009) 提出了一个相关的但截然不同的生产性论证。他们强调了心灵计算的生产性,而不是心灵状态的生产性。通过更加细节性的经验案例研究,他们认为非人类动物可以提取、存储和检索关于周围环境的详细记录。例如,西丛鸦(Western scrub jay)记录了,它在哪储存了食物;每个地方储存了什么样的食物;什么时候它储存了食物;以及某个储存点的食物是否已经耗尽(Clayton, Emery, and Dickinson 2006)。该鸟可以访问这些记录,并在各种各样的计算中用到它们:计算某个储藏点的食物是否已经腐烂了;计算从一个点到另一个点的路径,以及如此等等。实际上,一只鸟能够执行的可能的计算的数目是无穷的。

CCTM通过假设一个可以在可寻址读/写存储器中存储与检索符号的中央处理器,来解释了心灵计算的系统性。当需要的时候,中央处理器可以从记忆中检索任意的未经预测的符号组合。Gallistel and King论证道,相反,联结主义很难容纳这种心灵计算的生产性。虽然Gallistel and King并未注意区分取消论和实现论的联结主义,但我们可以把他们的论证总结为如下:

• 取消论的联结主义无法解释:生物体如何将被存储的记忆(例如食物储存点的位置)结合起来以服务于计算性目的(例如计算从一个储存点到另一个储存点的路径)。实际上无穷多可行的可能组合都或许能派上用场,而我们又无法事先预测在未来的计算中哪些信息片段必须被组合起来。唯一计算上可行的解决方案就是将符号存储到可以随时访问的读/写存储位置中——而取消论的联结主义拒绝这种方案。

• 实现论的联结主义者可以假设符号被存储到了读/写记忆中,正如被一个神经网络所实现的那样。然而,由联结主义者通常提出的记忆的实现机制是不可信的。现有的提案主要是一个想法的变种:一个可以允许反响活动(reverberating activity)在回路中传播的循环神经网络(Elman 1990)。但有许多原因说明了为什么反响回路模型对于解释长期记忆来说是无望的。例如,神经系统中的噪音会使得信号在几分钟内迅速衰减。因此,迄今为止,实现论的联结主义者并没有提供一个关于读/写记忆的可信模型[2]。

Gallistel and King总结道,CCTM比取消论或实现论的联结主义更适合解释大量的认知现象。

批评者从不同的角度攻击了这种新的生产性论证,其主要集中在Gallistel and King所引用的经验案例研究上。Peter Dayan (2009)、John Donahoe (2010)与Christopher Mole (2014)认为生物学似然的神经网络模型可以容纳至少其中一些案例研究、Dayan and Donahoe认为,经验上充分的神经网络模型可以免除任何类似于读/写记忆的东西。Mole认为,在某些情况下,经验上充分的神经网络模型能够实现由Gallistel and King假定的读/写记忆机制。关于这些根本性议题的争论将继续持续到遥远的未来。

4.4 Computational neuroscience

计算神经科学(Computational neuroscience)通过计算模型来描述神经系统。虽然这种研究计划建立在对个别神经元的数学建模上,但是计算神经科学所有的独特关注点是,相互连接的神经元所组成的系统。计算神经科学通常将这些系统建模为神经网络。在这样一种意义上,它是联结主义的一个变种、分支、或后裔。然而,绝大多数计算神经科学家并不自认为是联结主义者。在联结主义与计算神经科学见存在着这样一些不同:

• 由计算神经科学家采用的神经网络相比于由联结主义者们采用的那些将更具有生物学现实性。计算神经科学的文献充斥着关于放电频率(firing rates)、动作电位(action potentials)、调谐曲线(tuning curves)等等的讨论。这些概念在联结主义研究中充其量只发挥了有限作用,Rogers and McClelland (2014)中讨论了在后者中的大部分研究。

• 计算神经科学在很大程度上是由关于大脑的知识所驱动的,并且它也赋予了神经生理学数据(例如细胞记录)相当大的重要性。联结主义对这些数据的重视程度要低很多。后者的研究则主要是由关于行为的数据所驱动的(尽管最近的联结主义著作在某种程度上开始更频繁地引用了神经生理学数据)。

• 计算神经科学通常将神经网络的个别节点当作是对实际神经元的理想化描述。相比之下,联结主义者则只是将节点视为类似于神经元的处理单元(Rogers and McClelland 2014),同时,对这样一些单元究竟如何映射到实际的神经生理学实体上的问题保持中立。

人们或许会说计算神经科学主要关心的是神经计算(由神经元系统执行的计算),而联结主义则主要关心的是受到神经计算的启发而得到的抽象计算模型。但联结主义与计算神经科学间的分界线仍然非常松散。关于计算神经科学的概述,见Trappenberg (2010)或Miller (2018)。

同神经科学的严肃哲学接触至少可以追溯到Patricia Churchland的Neurophilosophy (1986)。丘奇兰德成为了其主要的倡导者之一(Churchland, Koch, and Sejnowski 1990; Churchland and Sejnowski 1992)。Paul Churchland (1995, 2007)以及其他人(Eliasmith 2013; Eliasmith and Anderson 2003; Piccinini and Bahar 2013; Piccinini and Shagrir 2014)也加入到了她的行列中。所有这些学者都支持关于心灵计算的理论研究应该从大脑开始,而不是从图灵机或者其他来自于逻辑与计算机科学的不合适的工具开始。她们同样认为神经网络建模应该努力实现比联结主义模型通常所能达到的更高的生物学现实性。Chris Eliasmith (2013)通过神经工程框架(Neural Engineering Framework)来发展了这种神经计算的视角,这一框架使用了来自于控制论(control theory)(Brogan 1990)的工具来弥补计算神经科学的不足。他的目标是关于大脑的“逆向工程”,旨在为认知现象建立大规模的,生物学上合理的神经网络模型。

计算神经科学在一个核心层面上不同于CCTM与联结主义:它放弃了多重可实现性。计算神经科学家们援引的是具体的神经生理学性质与进程,所以他们的模型不能同样适用在,(比如说)一个足够不同的硅基生物上。因此,计算神经科学牺牲掉了最初吸引哲学家们加入到CTM中的关键特征。计算神经科学家将会回应说,鉴于这种牺牲提供的对神经生理学基础的洞察,那么这种牺牲就是值得的。但是许多计算主义者担心,过于关心神经学基础会导致我们为了神经元而丢失了关于认知的全局性视野。神经生理学细节是十分重要的,但难道我们不同样需要,悬置了这些细节的一个额外的抽象层面的计算描述吗?Gallistel and King (2009)认为,近视般地聚焦在我们当前对大脑的了解,导致了计算神经科学忽视掉了像导航、空间与时间学习等等核心认知现象。类似地,Edelman (2014)抱怨说,神经工程框架采用了大量神经生理学细节来代替了令大家满意的心理学解释。

部分地是为了回应这种担忧,一些学者提出了综合性的认知计算神经科学(cognitive computational neuroscience),其将心理学理论同神经实现机制相连接(Naselaris et al. 2018; Kriegeskorte and Douglas 2018)。基本思路是用神经网络模型阐明,在大脑中心灵进程是如何被实例化的,从而将多重可实现的认知描述建立在神经生理学基础上。一个很好的例子是最近关于贝叶斯推断的神经实现的工作(例如Pouget et al. 2013; Orhan and Ma 2017; Aitchison and Lengyel 2016)。研究者们阐述了各种心灵进程的(多重可实现的)贝叶斯模型;他们搭建了生物学上合理的神经网络,其执行或近似的执行了被假定的贝叶斯计算;并评估了这些神经网络在多大程度上能够同神经生理学数据相契合。

尽管在联结主义与计算神经科学间存在着不同,但这两个运动都提出了许多相似的议题。特别是4.4节中与系统性与生产性的论证也将会以类似的形式出现。

5 Computation and representation

哲学家与认知科学家们以不同的方式在使用术语“表征”。在哲学当中,最主要的用法是将表征同意向性联系在一起,即心灵状态的“关于性”。当代哲学家通常引入表征内容(representational content)这一概念来阐明意向性。一个表征性心灵状态拥有着一个以某种方式表征世界之所是的内容,所以我们可以问世界是否确实是那个样子。因此,具有表征内容的心灵状态,相对于像真值、准确性、满足性等等这样的属性来说就是语义上可评估(semantically evaluable)的。例如说:

• 信念是某种可以为真或为假的东西。若马克龙是法国人,则我的信念“Emmanuel Macron is French”为真,反之为假。

• 知觉状态可以是某种准确或不准确的东西。仅当一个红色球体确实在我面前时,则我对“as of a red sphere”的知觉经验是准确的。

• 欲望可以是某种得到满足或未得到满足的东西。当我吃了巧克力,则我的欲望“to eat chocolate”得到了满足,反之该欲望则被挫败了。

信念拥有真值条件(在什么情况下它们为真的条件),知觉状态拥有精确性条件(在什么情况下它们是精确的条件),而欲望则有满足性条件(在什么情况下它们得到了满足的条件)。

在日常生活中,我们经常会通过信念、欲望,以及其他带有表征内容的心灵状态来预测与解释行为。我们通过这些状态的表征性属性来识别这些状态。当我说“Frank believes that Emmanuel Macron is French”时,我就指定了Frank信念为真的条件(顾名思义就是,马克龙是法国人)。当我说“Frank wants to eat chocolate”,我就指定了Frank欲望得到满足的条件(顾名思义也就是,Frank吃了巧克力)。所以在民间心理学(folk psychology)中意向性描述起着至关重要的作用,即,通过心灵状态的表征性属性来识别心灵状态的描述。科学心理学(scientific psychology)是否应也采用这样的意向性描述,这是当代心灵哲学中富有争议的话题。

意向实在论(Intentional realism)是关于表征的实在论。最小程度上,这种立场会支持表征性属性是心智的一个真正方面。通常,这种立场还会认为科学心理学应在恰当的时候自由地援用意向性描述。意向实在论是一个非常流行的立场,Tyler Burge (2010a)、Jerry Fodor (1987)、Christopher Peacocke (1992, 1994)以及许多学者都支持这一立场。对意向实在论的一个著名论证援引了认知科学实践。该论证主张说意向性描述在认知科学的许多核心领域扮演着重要角色,例如知觉心理学与语言学。比如说,知觉心理学描述了感知活动是如何将感觉输入(如视网膜刺激)转化为对远端环境的表征(对远端形状、大小与颜色的知觉表征)。这种科学通过援引表征性属性(如,同具体的远端形状、大小与颜色的表征性关系)来识别知觉状态。在一个更广的科学实在论的视角下,知觉心理学取得的解释性成就打开了一条通往意向的实在论道路。

取消论则是一个强形式的,关于意向的反实在论。取消论者将意向视为模糊的、语境敏感的、兴趣相关的、解释上肤浅的或者是以其他方式成问题的东西。该立场建议科学心理学摒弃掉表征内容。一个早期例子是W.V. Quine的《语词与对象》(Word and Object) (1960),在其中蒯因寻求用行为主义式的刺激-反应心理学来代替意向性心理学。Paul Churchland (1981)是另一位著名的取消论者,他想用神经科学来代替意向性心理学。

在意向实在论与取消论间还有着其他的中间立场。Daniel Dennett (1971, 1987)承认意向性话语在预测上是很有用的,但他怀疑心灵状态是否实际上真的拥有表征性属性。根据丹尼特,那些采用了意向性描述的学者并不是字面意义上断言了心灵状态具有表征性属性。他们仅仅是采取了“意向性的立场”。Donald Davidson (1980)支持了与此相邻的一个解释论立场。他强调了在通常的解释性实践中,即,我们去解释其他另一些人的心灵状态或言语行为的实践中,意向性归属起着至关重要的作用。同时,他质疑意向性心理学以后能否在成熟的科学理论中找到属于自己的一席之地。戴维森和丹尼特都声称自己持有关于心灵状态的实在论立场。然而,这两位通常都被解读为有意的反实在论者(特别是丹尼特常常被解读为关于意向性的工具论者)。这种习惯解读的其中一个原因或许涉及到解释的不确定性(indeterminacy of interpretation)。假定说,行为证据允许对一个思考者的心灵状态做出两种相冲突的解释。追随于蒯因,戴维森与丹尼特都说,对于哪种解释是正确的问题,“并没有任何关乎于此事的事实”。这个结果表明他们对意向性的立场是不够实在论的。

在有关CTM的哲学讨论中,关于意向性的争论占用重要地位。接下来让我们看一些重点内容。

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