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阿历克斯·鲁伊维特，真空吸尘器制造商，1955
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原子能做动力的真空吸尘器大概在10年内就会成为现实。
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未来学中有一个预测毫无疑问将会是正确的，那就是，在未来，今天的未来学家看上去将会很傻。谁也不知道人工智能最终将达到什么程度，它将经历无数次实践中的变迁，而这些变迁只有参与其中者才能知晓。而无可争议的是，计算机能够变得智能化。
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科学理解与技术成就松散地联系着。我们对于髋骨和心脏的深入了解已经有一段时间了，人工髋骨已经很常见，而人工心脏还无从捉摸。当我们在人工智能中试图寻找计算机和心智的线索时，一定要谨记理论与应用之间的陷阱。如果要给计算机启示下的心智研究贴上合适的标签，自然计算要比人工智能更恰当。
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心智计算理论已经悄悄地侵入了神经科学的领地：对大脑和神经系统的生理学研究。信息处理是大脑的基本活动，这个观点已经渗透到这个领域的各个角落。信息处理使得神经科学家对神经元比对胶质细胞更感兴趣，尽管胶质细胞在脑中占据更多的空间。神经元的轴突（长长的输出纤维），跨越长长的间隔高保真地传播信息，当它的电信号在突触被转化为化学信号时（神经元之间的连接），信息的物理形式发生了变化，而信息本身则保持不变。正如我们将看到的，每个神经元上的树突（输入纤维）似乎在执行着基本的逻辑和统计操作，这些操作构成了计算的基础。信息理论术语，诸如“信号”“编码”“表征”“转换”和“处理”充斥在神经科学的语言中。
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信息处理甚至还界定了这个领域内的合理性问题。视网膜成像是颠倒的，我们是怎么样设法正过来看世界的呢？如果视觉皮层是在脑的后部，为什么我们感觉上不是在脑袋后面看呢？为什么被截肢者可能会感觉到他原来长肢体的地方会有虚幻的肢体呢？为什么我们对绿色立方体的感受来自既不是绿色的也不是立方体形状的神经元呢？每个神经科学家都知道这些是伪命题，但为什么它们是伪命题呢？因为它们是关于大脑的特性的，而这些特性同信息的处理和传递没什么两样。
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如果一个科学理论只是同它所解释的事实和所启迪的发现一样出色，那么心智计算理论的最大卖点就是它对心理学的影响了。斯金纳和其他行为主义学者坚持认为，所有关于心智活动的探讨都是徒劳的空谈；只有刺激-反应才能在实验室和实地进行研究。实际却恰恰相反。在20世纪五六十年代，计算的观点被纽威尔和西蒙以及心理学家乔治·米勒（Geogre Miller）和唐纳德·布劳德本特（Donald Broadbent）引入之前，心理学乏味、乏味、又乏味。那时的心理学课程设置包括生理心理学，即反射；感知，即哔哔声；学习，即小白鼠；记忆，即无意义的音节；智力，即智商；人格，即人格测试。自那以后，心理学把历史上最深刻的思想家们思考的问题带到了实验室，并得到了数千个发现，遍及心智研究的各个方面，这在几十年前是做梦都想不到的。
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这种繁荣源于由心智计算理论设定的心理学的一项核心研究方略：发现心理表征的形式（心智使用的符号铭文）和获得表征的过程。柏拉图说，我们被拘禁于一个山洞中，只能通过投射在洞内墙壁上的影子来获知这个世界。头盖骨就是我们的山洞，心理表征就是影子，内部表征的信息就是我们对这个世界的一切所知。打个比方，设想一下外部表征是怎么工作的。我的银行对账单上每笔存款只列出一个总额。如果我存了几张支票和一些现金，我就无法证实某张支票是否在其中；那个信息在表征中被抹去了。另外，表征的形式决定了它能推出什么，因为可以被机器替代的蠢笨小人唯一能回应的就是符号及其安排。我们对数字的表征非常重要，因为对数字执行加法只需要几个无人驾驶般的操作：查找加法表中的条目，然后传送数字。罗马数字用不了，除非用作标签或装饰，因为加法运算用罗马数字做太复杂，而乘法和除法运算根本就算不了。
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确定心理表征是心理学中通往严谨之路。许多对行为的预测期望都有种空想的感觉，因为它们解释心理现象是在使用觉得同样神秘的另一种心理现象。为什么人们觉得这个任务比那个更麻烦？因为这个任务“更困难”。为什么人们把关于一个东西的概念用到另一个东西上？因为这些东西很“类似”。为什么人们注意这件事情而不是那件事情？因为这件事“更突出”。这些解释都是诡辩。困难、类似和突出都处于观察者的心智中的，而这正是我们应该去解释的。计算机发现去记住《小红帽》的主要内容比记住一个20位的数字要难，而你觉得记数字比记主要内容要难。你发现两个用报纸揉成的球很相似，即使它们的形状完全不同；还发现两个人的脸不一样，尽管它们的形状几乎完全相同；靠夜空中的星星导航的候鸟觉得晚上不同时段的星座位置差异很大，而这些我们几乎是注意不到的。
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但如果我们再往下跳到表征这一层，我们会发现更坚实的一种实体，它可以被严格地清点和匹配。如果一个心理学理论有任何好处的话，它应当预测出，“困难”任务所需的表征比“简单”任务所需表征的、包含有更多的符号或引发更长的“小幽灵（后台程序）”连锁链；它应当预测出两个“相似”东西的表征比“不相似”东西的表征有更多相同的符号和更少相异的符号；“突出的”实体应当比它们附近的实体有更多不同的表征，“不突出的”实体应当有相同的表征。
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认知心理学的研究一直在尝试在人们记忆、解决问题、识别物体和从经验中概括时，通过测量人们的报告、反应时间和所犯的错误来确证心智的内部表征。人们概括归纳的方式可能是揭示心智使用很多心理表征的最明显的标志了。
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假设你要花一段时间才能学会阅读一种镶着彩边的新式时髦字体。你练习阅读了一些单词，现在已经和阅读其他字体的速度一样快了。现在你看到一个熟悉的单词，你没练习过——比方说“elk”（麋鹿）。你需要重新学习这个单词是个名词吗？你需要重新学习怎样发这个词的音吗？你需要重新学习它指向的对象是个动物吗？这个指向的对象看上去怎样？它重吗？有呼吸吗？它给孩子喂奶吗？当然不用。但你这项平庸的才能说明一件事。你对于单词“elk”的知识不会与字母的外形直接相联系。如果是的话，那每次你看到新的字母时，你的知识将不会自动匹配到这些字母，直到你学会了它们，建立了全新的联系。现实中，你的知识一定是连接到了一个节点、一个数字、一个记忆中的地址或是心理字典中的一个条目，来代表抽象单词“elk”，这个条目在如何打印或发音方面一定是中性的。当你学会了新的铅字体，你就创造了一种对于字母表字母的、新的视觉触发器，它触发了旧的“elk”条目，所有连接这个条目的东西都马上可用了，而无须你再把对“elk”所知的一切东西重新一条一条地与新字体的“elk”连接起来。这就是我们所知的，你的心智包含的心理表征如何具体对应到抽象的单词条目，而不仅是单词打印时的形状。
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这些飞跃以及它们所暗示的内部表征，是人类认知的标志。如果你学会“wapiti”是麋鹿的另一个名字，你会将把所有与单词“elk”连接的事实迅速转移到与“wapiti”的连接上，而无须再次一个一个地重新焊接。当然，转移的只是你的动物学知识，你不会指望“wapiti”的发音会和“elk”一样。这说明你的表征水平是具体到单词背后的概念，而不是单词本身。你对于有关麋鹿的知识是挂在概念上的；单词“elk”和“wapiti”也挂在概念上，拼写“e-l-k”和发音[elk]则挂在单词“elk”上。
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我们已经从字体向上移动了，现在我们来向下移动吧。如果你已经习得铅字是白纸上的黑墨粉，你就不用再因为是红纸白墨而重新学习。这揭示出，表征是依据视觉边界的。任何颜色毗邻其他任何颜色都被视为一个边界，边界界定笔画，对笔画的布置组成了一个字母数字式的字符。
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与一个像麋鹿这样的概念相连接的各种心理表征，可以被表示为一张图（见图2-1），有时它被称为语义网络、知识表征或命题数据库。
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图2-1 elk的语义网络
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这是我们保留在大脑中的海量多媒体字典、百科全书和“如何做”操作手册中的零星碎片。我们心智中到处都是这些一层接一层的表征。比如说，我请你用你想用的任何字体风格写出单词“elk”的印刷体，但是要用左手（如果你是右撇子），或者用你的脚趾在沙地上写，或者用牙齿咬着一根光笔来画。你写出的字会很烂，但认得出来。你可能需要练习来使动作变得流畅，但你不需重新学习组成字母的笔画，更不用说每个英语单词的字母顺序和发音了。这种技能转移一定进入了确定几何轨迹的运动控制的表征层，但不是完成这一动作的肌肉收缩或肢体移动层。动作轨迹将被更低层次的附属器官控制程序转化为实际的运动。
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或者回忆一下本章前面莎莉逃离着火大楼的例子。她的欲望一定已经被逃离险境的抽象表征所占据，而不是跑离烟雾的表征，因为欲望可能会被不是烟的其他标志所引发（有时，烟也不能引发它），她的逃离也可以通过许多种行动来完成，而不只是奔跑。但是她的行为反应就在那个地方、那个时候汇聚在一起。莎莉当时的心智一定是模块化的：一部分她评估风险，另一部分决定逃到哪儿，还有一部分解决怎样逃的问题。
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对心语和其他由各个部分组成的表征的组合学，解释了人类思维和行动具有无穷无尽的组成部分。组成它们的几个元素和几条规则能够产生几乎无穷尽的不同表征，因为潜在表征的数量是随规模而呈指数级递增的。语言是一个明显的例子。比如说，你在一句话中开始的那个词有10种选择，第二个词也有10种选择（这样两个词的开端就有100种选择），第三个词也有10种选择（三个词的开端有1000种选择），以此类推。（事实上，10是在组成一个合乎语法的合理句子时，每一个点的可供单词选择数量的约略几何平均值。）稍微做点算数就知道，有20个或更少单词的句子（并不特别长）的数量大约是1020：一个1后面跟着20个0，或者一亿兆，又或者自宇宙诞生以来以秒为单位的时间量的100倍。我举这个例子不是为了让你对语言的海量印象深刻，而是要让你惊叹于思维的浩瀚。语言，毕竟不是狂喊乱唱：每个句子表达的都是一个独特的观点。没有两个完全同义的句子，所以人们除了那些各种各样无可言喻的思维之外，还能享有大约一亿兆个不同的，可言喻的思维。
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这种思维结构的无穷组合性体现在人类活动的许多领域。年轻的约翰·斯图尔特·密尔惊慌地发现，音符的有限数量再加上一个音乐作品的最长实际篇幅，就意味着世界将很快就把全部旋律都用光。当他陷入这种愁思时，勃拉姆斯、柴可夫斯基、拉赫曼尼诺夫和斯特拉文斯基还没有出生，更不用说整个拉格泰姆、爵士、百老汇音乐剧、电声蓝调、乡村和西部、摇滚、桑巴、瑞格舞，还有朋克这些体裁了。我们任何时候都不大可能很快出现旋律匮乏，因为音乐是组合性的：如果一个旋律的每个音符都有，比方说，平均8种选择，就会有64对音符，512种3个音符的花样，4096种4个音符的乐句，以此类推，连乘出数以兆兆计的音乐作品。
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我们日常对于知识的轻松归纳是一种证据，说明我们大脑中有几种数据表征。心智表征可以通过心理学实验室表现出来。心理学家用巧妙的技术，就可以抓住心智从一个表征转向另一个表征的活动过程。心理学家迈克尔·波斯纳（Michael Posner）和同事们给出了一个很好的展示。志愿者们坐在一个屏幕前面，看到一对字母迅速一闪而过：比如AA。他们被要求当看到字母相同时按一个键，不同时（比如AB）按另一个键。有时相同的字母都是大写或都是小写（AA或aa），也就是说它们在外形上是完全一样的。有时一个是大写，一个是小写（Aa或aA）；他们是字母表中的同一个字母，但外形不一样。当字母外形一样时，人们按键的速度和准确性要比字母外形不同时更好，大概是因为人们把字母当作视觉形式来处理，因而能够只根据它们的几何、模板风格来进行匹配。当一个字母是A而另一个字母为a时，人们需要把它们转化成它们是相同的一种格式，权称为“字母a”；这种转化增加了约1/10秒的反应时间。但如果一个字母一闪而过，另一个几秒钟后也接着闪过，它们是否外形相同就没有关系了；A-接着-A和A-接着-a反应时间都一样。迅速模板匹配不再可能出现了。很显然，在几秒钟后，心智自动将一种视觉表征转化为一种字母表征，抹去了关于它几何形状的信息。
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这种实验室花招揭示出人脑使用至少4种主要格式的表征。一种格式是视觉影像，就像一个二维的、图像般马赛克中的模板。（视觉影像将在第4章讨论。）另一种是语音表征，在我们心智中就像播放磁带一样的一段音节，计划准备嘴部的运动并想象着音节听起来怎么样。这个像串一样的表征是我们短期记忆的重要组成部分，就像当我们查到一个电话号码时，心里默念几遍，这样记住的时间就足以拨打这个号码了。语音短期记忆持续1～5秒，可以容纳4～7个“组块”。（短期记忆是用组块而不是用声音来衡量的，因为每个组块可以是一个标签，指向长期记忆中一个更大的信息结构，比如一个词组或句子的内容。）第三种格式是语法表征，包括名词和动词，词组和从句，词干和词根，音素和音节。所有的都安排到层级树之中。在《语言本能》中，我解释了这些表征如何确定什么进入句子中，人们如何用语言进行沟通和文字游戏。
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第四种格式就是心理语言，这是一种思维语言，我们的概念性知识栖居其中。当你读完一本书，你忘掉了关于句子的构词和字体，以及它们在哪一页之类的几乎所有东西。你拿走的是它们的内容或要旨。（在记忆测试中，人们自信地“认出”他们从未见过的句子，如果这些句子是对他们所见过句子的意思阐释。）心理语言是抓住其中内容或要旨的介质。我在识别叔叔的产出系统的公告板中用到一些心理语言，在上一张图语义网络的“知识”和“概念”层次中也用到一些。心理语言是心智的通用语，心智模块之间通过心理语言进行信息交流，使我们能够描述我们所看到的，想象我们听到的描述，执行指令，等等。这种交流事实上能在脑的解剖中看到。将我们的记忆置入长期储存的海马及连接结构，容纳负责决策的回路的额叶，都不是直接连接到处理原始感觉输入（边缘和颜色的马赛克以及音高的不断起伏变化）的脑区域。相反，绝大多数输入纤维携带的是神经科学家称之为“高度加工”的输入，这些输入来自于离最初感觉区域往下走一站或好几站地的区域。输入的组成则包括物体代码、单词代码和其他复杂概念的代码。
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