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信息加工的传统根植于结构主义。推崇结构主义的学者试图确定认知进程中所使用的基本能力和加工过程。工程和传播领域同样受惠于本学派所运用的计算机类比法。信息加工学派旗帜下的心理学家对个体和发展中的差异与基本能力和加工过程之间的差异如何相互关联尤其感兴趣。一般来说,信息加工心理学家用实验和准实验的技术方法来进行研究。
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认知心理学:认知科学与你的生活(原书第5版) 1.3.2 联结主义的方法
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20世纪80年代早期,来自诸多不同领域的研究者开始探索其他可以用来解释认知且不同于信息加工范式的方法。他们所建立的体系被称为联结主义(connectionism),有时也称之为平行分配加工(parallel-distributed processing,PDP)。它将认知描述为一个由简单(而且常常是众多)加工单元联结所构成的网络(McClelland,1988),其名号也正由此而来。由于有时将这些单元同神经元进行对比,后者用来传递神经电位,并构成一切感觉和肌肉动作的基础,故有时我们也将联结主义模型称为神经网络(neural networks)(从技术上说,联结主义模型和神经网络模型之间还是有所区别的,但在此我们不做讨论)。
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在一个庞大的网络中,每一个单元都与其他单元联结。在任一时刻,每一单元都具有一定的活跃水平。而其具体的激活水平则有赖于来自环境和来自与该单元相连的其他单元的输入。两个单元之间的联结都是有权重的,既可以为正也可以为负。所谓正权重的联结就是一个单元可以激活或提升与之相连的单元的激活水平;而负权重的联结效果正好相反,它会导致相连单元活性的抑制或降低。
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信息加工方法与联结主义方法之间的一个主要区别在于它们假定认知加工发生的方式。在信息加工模型中,认知加工一般被看作以系列加工的方式进行的,即加工分不同的阶段(一个加工首先进行,然后将信息供给下一个加工过程,而下一个加工又会将信息传入再下一个加工过程)。与之相对,大多数(不是全部)联结主义的模型假设认知加工是以平行(或并行)的方式进行,可以同时进行许多不同的加工。
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联结主义的框架由此产生了众多不同的模型,它们的不同主要体现在所假设的单元数量、单元之间的联结数量及方式以及单元与环境的联系方面。然而,所有这些模型都具有的共同点是,无须假设一引导信息从一种加工或存储区流向其他加工或存储区的中央处理器的存在。取而代之的是,用不同的激活方式来解释不同的认知过程(Dawson,1998)。知识不是储存在不同的存储区中(如图1-2中描述的方框),而是储存于单元之间的联结当中。当新的联结方式得以建立,并由此改变了单元之间联结的权重时,学习便发生了。
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Feldman和Ballard(1982)在一篇早期描述联结主义特点的文章中提出,这一方法较之信息加工方法更符合大脑运作的方式。他们认为,人脑由许多神经元构成,它们以不同的复杂方式彼此相互联结。两位学者断言:
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联结主义的基本前提是,单个神经元不会传递大量符号化的信息。相反,它们通过与其他数量众多的相同单元的恰当联结来进行计算。这与盛行于计算机科学和认知心理学领域的有关智力的传统计算机模型是截然不同的(p.208)。
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Rumelhart(1989)更简洁地指出了问题的关键:“联结主义试图用大脑的类比来取代信息加工体系中的计算机类比(p.134)。”
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与信息加工方法一样,联结主义也从结构主义汲取有关认知是如何运行的思想。不过,信息加工心理学家注重的是计算机科学,而信奉联结主义的学者更偏向信息的认知神经心理学(对脑损伤的病人或不同寻常的大脑结构进行研究)和认知神经科学方面,并以此作为他们建立有关理论和模型的基础。在对待认知方面,相比联结主义而言,信息加工方法试图做出更为抽象、更具有符号水平的解释。联结主义模型更关心“符号下”(subsymbolic)水平:认知加工到底是如何被大脑执行的。作为一种比信息加工更新的范式,联结主义刚刚开始着手对个体和发展中的差异做出解释。大多数联结主义学者致力于运用以神经网络模型为基础的计算机编程,重复那些实验和准实验研究的发现。
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认知心理学:认知科学与你的生活(原书第5版) 1.3.3 进化论的方法
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人们具有的一些最为突出的认知能力和成就,在我们自己看来是理所当然的。最明显的两个例子就是我们正确感知三维物体的能力,以及理解和产生语言的能力。这些能力有时看来微不足道,再寻常不过了,因为三岁小童都能表现得很好。然而,从事人工智能研究的学者很快发现,编制程序让计算机执行哪怕是最为简单的同类任务都不是一件容易的事(Winston,1992)。
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那么为什么儿童能够完成这样的任务?为什么大多数人看来似乎能够不花什么力气就能轻易地执行这些任务,即使那些不见得是天才和特别聪明的人也如此呢?有些心理学家试图从进化论中去寻找答案(Cosmides & Tooby,2002;Richerson & Boyd,2000)。他们的观点大致如下:像其他动物的心理一样,人的心理也是一个生物系统,随着世代的更替而逐渐进化。和动物心理一样,它本身也遵循自然选择的法则。因此,为了应对我们的祖先所遭遇的环境变化,人的心理会以某些特定的而不是其他方式,对进化的压力做出反应,以适应和调整。进化心理学家Leda Cosmides(1987)指出,我们的祖先所经历的环境不仅仅是物理意义上的,而且还是生态和社会意义上的环境。
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按照这样的说法,人所具有的各种特定领域的能力皆是进化遗传使然。Cosmides和Tooby(2002)认为,人拥有“经过进化的大量不同性质的、确实发展了的、用于问题解决的程序,每一种都专门用来解决某一类或某一特殊领域的适应性问题(诸如语法的获得,求偶,讨厌某种食物,认路等)(p.147)”。换言之,人拥有针对某一特定情境或特殊类型问题的专门技巧和机制(包括认知机制)。
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Cosmides和Tooby(2000,2002)相信,我们祖先所面临的最为要紧的问题是一些社会性的问题,如建立和巩固社会联系等。为了实现这一目标,人们必须善于对花费和收益进行推算,并且能够识别社会交换中存在的欺骗。因此,进化论心理学家预计,当人们对欺骗行为进行推理时,其推理能力尤其会得到促进和发展,这也是我们将要在第11章中详细讨论的议题。
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总而言之,持进化论观点的心理学家相信,只有了解我们祖先所面临的生存进化压力,才能更好地理解这一系统。在他们看来,只要我们了解进化的力量是如何以某种特定的方向,而不是其他可能的方向塑造和规定人的推理系统发展的,再来解释该系统究竟是如何运作的就会容易得多。
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认知心理学:认知科学与你的生活(原书第5版) 1.3.4 生态学的方法
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研究人类认知的第四种方法是由心理学家和人类学家共同提出的,相比信息加工方法和联结主义的方法,它与进化论的方法拥有更多的相同之处。该方法的核心要旨是,认知不会独立于其广阔的文化情境而单独发生。所有认知活动都会受到文化以及它们所发生情境的规定和影响。
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该学派当代学者Jean Lave进行了一些令人兴奋的研究,很能反映生态学方法(ecological approach)的特点。Lave(1988)将“成人数学方案”(Adult Math Project)的结果描述为“一次关于日常数学实践的观察性和实验性调查”(p.1)。Lave、Murtaugh和De la Rocha(1984)对人们在日常生活中运用算术的情况进行了研究。在其中一项研究中,他们跟随在杂货店购物的人之后,分析人们如何以及何时计算“最佳购物方案”。结果发现,人们在不同的情境下运用的计算方法各不相同。这有点奇怪,因为在我们所处的文化中,学生接受的教导是对某一特定类型的所有问题都运用同样的专门公式加以计算,以获得有限数量的答案。为了加以说明,不妨比较一道3年级老师布置给学生的典型算术题:“布兰迪有8个贝壳,妮基有5个。他们两人共有多少个贝壳?”而下一个问题是由一位在杂货店购物的顾客提出并加以解决的,是关于她为家里买一周所吃的苹果数量的算术题:
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