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认知科学的动力学范式的论文 认知科学的动力学范式的论文 一．第三种竞争范式的提出 自80年代联结主义范式兴起以后，符号主义和联结主义成为认知科学的两大基本范式，由于两大范式建立在功能主义计算假设和联结主义假设之上，受到一系列质疑。随着最近十年一些有关动力系统理论文献的问世，一种新的关于认知科学的基础理论似乎在逐步形成，例如，格罗布斯（globus1992），罗伯特森（robertson1993），西伦（thelen）和斯密斯（smith1994）的文章和著作希望发展一种对认知更好的动态的理解进路。特别是冯#8226;盖尔德（vangelder）和波特（r.port）(1995)年出版了一本关于认知科学的动力理论的书：提出认知科学的动力学研究进路（it’sabouttime:anoverviewofthedynamicalapproachtocognition,mindasmotion:explorationsinthedynamicsofcognition,cambridge,ma,mit），被作为认知科学第三种竞争范式的宣言。此书引起了较大凡响,如华盛顿大学伊莱斯密斯（c.eliasmith）1996年发表了《第三种竞争范式：对认知的动力理论的批判性考察》，其后也有其他人的热烈讨论。 冯#8226;盖尔德针对80年代以后符号主义、联结主义范式所产生的困难，提出他的动力学假说（dynamicisthypothesis）。对于认知科学中的时间、构架、计算和表征等概念都提出了不同的解释。冯#8226;盖尔德把纽厄尔（newell）西蒙（simon）的计算主义假说或说物理符号系统假说： “自然的认知系统在物理符号系统的意义上是智能的。” 相关的，期望用动态眼光理解认知的还有丘奇兰德（churchland）和谢诺沃斯基（sejnowski），他们（1992）把所拥护的联结主义假说表述为“突现性是以系统的某种方式依赖于低层现象的高层结果”。他们承诺“通过构架的低层神经网络的作用能达到复杂的认知效果” “直觉过程是一种亚概念的（subconceptual）联结主义动力系统，它不接受完全的、形式化的、精确的概念层次的描述”。 “用亚概念网络把自然认知系统看作是动力神经系统是最好的理解。” 有一种假设认为，人意向性意识涌现于集群系统动力学，并由环境激发。 动力系统类包括任何随时间变化的系统，广泛用于对自然界的描述。动力论者期望勾画一类特殊的能恰当描述认知的动力系统。于是1995年冯#8226;盖尔德给出他的动力学假说（dynamicisthypothesis）： “自然的认知系统是某种动力系统，而且从动力学眼光理解认知系统是最好的理解。” 动力学假说是以数学的动力系统理论为基础描述认知的，用数学中的状态空间（statespace）、吸引子（attractor）、轨迹（trajectory）、确定性混沌（deterministicchaos）等概念来解释与环境相互作用的认知主体（智能体）的内在认知过程。用微分方程组来表达处在状态空间的认知主体（智能体）的认知轨迹。换句话说，认知是作为认知主体所有可能的思想和行为构成的多维空间被描述的，特别是通过在一定环境下和一定的内部压力下的认知主体的思想轨迹来详尽考察认知的。认知主体（智能体）的思想和行为都受微分方程的支配。系统中的变量是不断进化的，系统服从于非线性微分方程，一般来讲是复杂的，是确定的。 二．认知科学的几个动力系统模型 这些模型虽然不仅仅是动力学假设的应用实例，但被动力论的倡导者看作他们的范式的担当者。 1．循环原动力行为模型（cyclicalmotorbehaviormodel） 罗伯特森（1990）曾用动力学进路对cm（新生婴儿的自发的原动力行为中的循环）做了大致勾画。罗伯特森采集了大量的关于新生婴儿呈现的自发的原动力行为的数据。由于这些经验数据的有效性，这个动力系统模型cm是少有的几个能够充当动力系统模型的。而且许多人认为，这是一种可定量化的生理学行为的一种非隐喻的动力描述，恐怕较临床心理学的研究结果更能让人欣然接受。 罗伯特森后来过滤了观察状态空间，获得了带有少数自由度的一个理想的动力模型，似乎能够模拟cm的随机过程。但基于后来的研究，罗伯特森只能得出结论说是“我对cm的生物学基质清楚地知道的很少”。结果，至今还没有完美的动力系统模型。 因此罗伯特森说：“我们距离建立一种使状态变量和参数与生理学和环境因素有清楚对应的关于cm的动力系统模型的目标，还有相当长的路要走”。 2．嗅觉球状模型(olfactorybulbmodel) 斯卡德（skarde）和弗里曼（freeman）1987年的论文“为了了解世界大脑是如何制造混沌的”大致勾勒了这个模型并进行了