認(rèn)知科學(xué)的動(dòng)力學(xué)范式
一．第三種競(jìng)爭(zhēng)范式的提出
自80年代聯(lián)結(jié)主義范式興起以后，符號(hào)主義和聯(lián)結(jié)主義成為認(rèn)知科學(xué)的兩大基本范式，由于兩大范式建立在功能主義計(jì)算假設(shè)和聯(lián)結(jié)主義假設(shè)之上，受到一系列質(zhì)疑。隨著最近十年一些有關(guān)動(dòng)力系統(tǒng)理論文獻(xiàn)的問(wèn)世，一種新的關(guān)于認(rèn)知科學(xué)的基礎(chǔ)理論似乎在逐步形成，例如，格羅布斯（Globus1992），羅伯特森（Robertson1993），西倫（Thelen）和斯密斯（Smith1994）的文章和著作希望發(fā)展一種對(duì)認(rèn)知更好的動(dòng)態(tài)的理解進(jìn)路。特別是馮•蓋爾德（vanGelder）和波特（R.Port）(1995)年出版了一本關(guān)于認(rèn)知科學(xué)的動(dòng)力理論的書(shū)：提出認(rèn)知科學(xué)的動(dòng)力學(xué)研究進(jìn)路（It’sabouttime:Anoverviewofthedynamicalapproachtocognition,Mindasmotion:Explorationsinthedynamicsofcognition,Cambridge,MA,MIT），被作為認(rèn)知科學(xué)第三種競(jìng)爭(zhēng)范式的宣言。此書(shū)引起了較大凡響,如華盛頓大學(xué)伊萊斯密斯（C.Eliasmith）1996年發(fā)表了《第三種競(jìng)爭(zhēng)范式：對(duì)認(rèn)知的動(dòng)力理論的批判性考察》，其后也有其他人的熱烈討論。
馮•蓋爾德針對(duì)80年代以后符號(hào)主義、聯(lián)結(jié)主義范式所產(chǎn)生的困難，提出他的動(dòng)力學(xué)假說(shuō)（DynamicistHypothesis）。對(duì)于認(rèn)知科學(xué)中的時(shí)間、構(gòu)架、計(jì)算和表征等概念都提出了不同的解釋。馮•蓋爾德把紐厄爾（Newell）西蒙（Simon）的計(jì)算主義假說(shuō)或說(shuō)物理符號(hào)系統(tǒng)假說(shuō)：
“自然的認(rèn)知系統(tǒng)在物理符號(hào)系統(tǒng)的意義上是智能的。”
相關(guān)的，期望用動(dòng)態(tài)眼光理解認(rèn)知的還有丘奇蘭德（Churchland）和謝諾沃斯基（Sejnowski），他們（1992）把所擁護(hù)的聯(lián)結(jié)主義假說(shuō)表述為“突現(xiàn)性是以系統(tǒng)的某種方式依賴于低層現(xiàn)象的高層結(jié)果”。他們承諾“通過(guò)構(gòu)架的低層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的作用能達(dá)到復(fù)雜的認(rèn)知效果”
“直覺(jué)過(guò)程是一種亞概念的（subconceptual）聯(lián)結(jié)主義動(dòng)力系統(tǒng)，它不接受完全的、形式化的、精確的概念層次的描述”。
“用亞概念網(wǎng)絡(luò)把自然認(rèn)知系統(tǒng)看作是動(dòng)力神經(jīng)系統(tǒng)是最好的理解。”
有一種假設(shè)認(rèn)為，人意向性意識(shí)涌現(xiàn)于集群系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)，并由環(huán)境激發(fā)。
動(dòng)力系統(tǒng)類包括任何隨時(shí)間變化的系統(tǒng)，廣泛用于對(duì)自然界的描述。動(dòng)力論者期望勾畫一類特殊的能恰當(dāng)描述認(rèn)知的動(dòng)力系統(tǒng)。于是1995年馮•蓋爾德給出他的動(dòng)力學(xué)假說(shuō)（DynamicistHypothesis）：
“自然的認(rèn)知系統(tǒng)是某種動(dòng)力系統(tǒng)，而且從動(dòng)力學(xué)眼光理解認(rèn)知系統(tǒng)是最好的理解。”
動(dòng)力學(xué)假說(shuō)是以數(shù)學(xué)的動(dòng)力系統(tǒng)理論為基礎(chǔ)描述認(rèn)知的，用數(shù)學(xué)中的狀態(tài)空間（statespace）、吸引子（attractor）、軌跡（trajectory）、確定性混沌（deterministicchaos）等概念來(lái)解釋與環(huán)境相互作用的認(rèn)知主體（智能體）的內(nèi)在認(rèn)知過(guò)程。用微分方程組來(lái)表達(dá)處在狀態(tài)空間的認(rèn)知主體（智能體）的認(rèn)知軌跡。換句話說(shuō)，認(rèn)知是作為認(rèn)知主體所有可能的思想和行為構(gòu)成的多維空間被描述的，特別是通過(guò)在一定環(huán)境下和一定的內(nèi)部壓力下的認(rèn)知主體的思想軌跡來(lái)詳盡考察認(rèn)知的。認(rèn)知主體（智能體）的思想和行為都受微分方程的支配。系統(tǒng)中的變量是不斷進(jìn)化的，系統(tǒng)服從于非線性微分方程，一般來(lái)講是復(fù)雜的，是確定的。
二．認(rèn)知科學(xué)的幾個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)模型
這些模型雖然不僅僅是動(dòng)力學(xué)假設(shè)的應(yīng)用實(shí)例，但被動(dòng)力論的倡導(dǎo)者看作他們的范式的擔(dān)當(dāng)者。
1．循環(huán)原動(dòng)力行為模型（CyclicalMotorBehaviorModel）
羅伯特森（1990）曾用動(dòng)力學(xué)進(jìn)路對(duì)CM（新生嬰兒的自發(fā)的原動(dòng)力行為中的循環(huán)）做了大致勾畫。羅伯特森采集了大量的關(guān)于新生嬰兒呈現(xiàn)的自發(fā)的原動(dòng)力行為的數(shù)據(jù)。由于這些經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的有效性，這個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)模型CM是少有的幾個(gè)能夠充當(dāng)動(dòng)力系統(tǒng)模型的。而且許多人認(rèn)為，這是一種可定量化的生理學(xué)行為的一種非隱喻的動(dòng)力描述，恐怕較臨床心理學(xué)的研究結(jié)果更能讓人欣然接受。
羅伯特森后來(lái)過(guò)濾了觀察狀態(tài)空間，獲得了帶有少數(shù)自由度的一個(gè)理想的動(dòng)力模型，似乎能夠模擬CM的隨機(jī)過(guò)程。但基于后來(lái)的研究，羅伯特森只能得出結(jié)論說(shuō)是“我對(duì)CM的生物學(xué)基質(zhì)清楚地知道的很少”。結(jié)果，至今還沒(méi)有完美的動(dòng)力系統(tǒng)模型。
因此羅伯特森說(shuō)：“我們距離建立一種使?fàn)顟B(tài)變量和參數(shù)與生理學(xué)和環(huán)境因素有清楚對(duì)應(yīng)的關(guān)于CM的動(dòng)力系統(tǒng)模型的目標(biāo)，還有相當(dāng)長(zhǎng)的路要走”。
2．嗅覺(jué)球狀模型(OlfactoryBulbModel)
斯卡德（Skarde）和弗里曼（Freeman）1987年的論文“為了了解世界大腦是如何制造混沌的”大致勾勒了這個(gè)模型并進(jìn)行了一定程度的實(shí)驗(yàn)，這是一個(gè)基于嗅的神經(jīng)過(guò)程的考察，借助復(fù)雜動(dòng)力系統(tǒng)理論描述感受器官的神經(jīng)系統(tǒng)的各種復(fù)雜狀態(tài)、包括描述混沌神經(jīng)元活動(dòng)及其有規(guī)律的軌跡而提出的精致模型。蓋爾德和格羅布斯、巴頓（Bardon）紐曼（Newman）等都承認(rèn)它可以作為動(dòng)力系統(tǒng)模型。
3．動(dòng)力振動(dòng)理論模型（MotivationalOscillatoryTheory）
動(dòng)力振動(dòng)理論（MOT）是一個(gè)關(guān)于循環(huán)的動(dòng)力系統(tǒng)的模型。是馮•蓋爾德（1995）推薦作為動(dòng)力論假說(shuō)范例的一個(gè)簡(jiǎn)化的動(dòng)力系統(tǒng)模型，它是由……提出的。
但是這個(gè)系統(tǒng)最大的問(wèn)題就是如何正確選擇系統(tǒng)的參數(shù)。因?yàn)閷?duì)于動(dòng)力系統(tǒng)而言，是對(duì)初值敏感的，“改變動(dòng)力系統(tǒng)的一個(gè)參數(shù)就改變了它的整個(gè)動(dòng)力學(xué)”（vanGelder，1995，p.357）。
4．語(yǔ)言認(rèn)知的動(dòng)力學(xué)模型
5．關(guān)于意識(shí)的動(dòng)力學(xué)模型
……
三．動(dòng)力學(xué)認(rèn)知范式對(duì)表征的理解
表征是認(rèn)知科學(xué)最核心的概念之一。表征包括對(duì)象表征、問(wèn)題表征和知識(shí)表征等，還有內(nèi)隱表征和外顯表征，人的表征和機(jī)器表征，總之，表征被認(rèn)為是人類對(duì)自身和對(duì)外部世界表達(dá)式的媒介，特別是，知識(shí)表征是推理的前提。在計(jì)算主義框架下,知識(shí)表征是有效計(jì)算的媒介，是使計(jì)算機(jī)世界的信息溝通以及與人的世界的信息溝通成為可能的媒介。在我們今天普遍流行的認(rèn)知科學(xué)范式中最重要的就是表征與計(jì)算問(wèn)題，無(wú)論是作為“一種替代物”，“一組本體論承諾”，還是“一種媒介 ”（韋格曼（M.Wageman,1996）），抑或一種“被構(gòu)造出來(lái)的作為另一對(duì)象的替代物而存在的符號(hào)”(劉西瑞，2004)，大家都默認(rèn)著一個(gè)假定，“沒(méi)有表征就沒(méi)有人類認(rèn)知”。
動(dòng)力論的認(rèn)知范式與其他范式的一個(gè)重要區(qū)別是對(duì)表征的不同理解。符號(hào)主義模型是以符號(hào)表征為基礎(chǔ)的。聯(lián)結(jié)主義的表征是以網(wǎng)絡(luò)中的并行式表征或局部符號(hào)表征（Globus1992,ThelenandSmith1994;vanGelder1993,1995）為基礎(chǔ)的。但動(dòng)力論的認(rèn)知范式則宣稱，一個(gè)動(dòng)力模型應(yīng)當(dāng)是“無(wú)表征的”。
在對(duì)聯(lián)結(jié)主義范式的批判中，格洛布斯指出，“表征的過(guò)程實(shí)際上是在簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)中的（符號(hào)的）計(jì)算過(guò)程。 ”在真實(shí)的網(wǎng)絡(luò)中是無(wú)表征的，它們是變化的；是借助化學(xué)變化的自組織過(guò)程，因此談?wù)摫碚魇菦](méi)有意義的（Globus1992,p.302），類似的，vanGelder認(rèn)為“表征概念對(duì)于理解認(rèn)知是不充分的一種詭辯式的東西（sophisticated）（vanGelder，1993，p.6）.ThelenandSmith宣稱“我們根本不去建立什么表征 ”（ThelenandSmith1994，p.338）！動(dòng)力主義者認(rèn)為，對(duì)于恰當(dāng)解釋認(rèn)知，表征是完全不必要的。
實(shí)際上，布魯克斯（R.Brooks）就宣稱，將建造一種完全自動(dòng)的、能動(dòng)的行為者（創(chuàng)造物），它們與人類共存于世界上，并被人類認(rèn)可是有自己權(quán)利的智能存在。創(chuàng)造物在它的動(dòng)力環(huán)境中必須以隨機(jī)應(yīng)變的方式恰當(dāng)處理問(wèn)題。它們應(yīng)有多種目標(biāo)，能適應(yīng)環(huán)境，也能利用偶發(fā)環(huán)境。布魯克斯的方案是把復(fù)雜系統(tǒng)分解為部分來(lái)建造，再連接到復(fù)雜系統(tǒng)中。他所設(shè)計(jì)的機(jī)器人，是靠控制不同的層次直接與環(huán)境作用，因此他宣稱“根本不需要表征”（1991）。
因此,也有人攻擊動(dòng)力論范式，拒斥表征無(wú)非是對(duì)行為主義規(guī)劃的不成功表達(dá)的一種強(qiáng)烈暗示。說(shuō)它是“無(wú)表征的”，不如說(shuō)它是“在某種類型的非計(jì)算的動(dòng)力系統(tǒng)中存在狀態(tài)空間演化的”。
四．對(duì)認(rèn)知科學(xué)的動(dòng)力學(xué)范式的批判性考察
動(dòng)力系統(tǒng)理論對(duì)認(rèn)知行為的連續(xù)性提供了隨時(shí)間變化的自然主義的說(shuō)明。這是其他范式不能說(shuō)明的，其他范式一般來(lái)講是忽略時(shí)間概念的。但人類大腦與環(huán)境之間是隨時(shí)有信息交流的，而且是處在不斷變化的，暫態(tài)的連續(xù)的認(rèn)知是隨時(shí)間變化的。
動(dòng)力系統(tǒng)理論的優(yōu)勢(shì)是對(duì)認(rèn)知的描述是多元的，是一種經(jīng)驗(yàn)可檢驗(yàn)的理論，可以對(duì)描述認(rèn)知系統(tǒng)的微分方程進(jìn)行分析修正，也可以用已知的技術(shù)去解這些方程，比起其他理論，它是一種定量的分析，是理解認(rèn)知的一種確定性的觀點(diǎn)。另一優(yōu)勢(shì)是動(dòng)力系統(tǒng)的描述可以展示人類行為復(fù)雜的，混沌的特性。動(dòng)力論者認(rèn)為，如此對(duì)認(rèn)知的分析描述，應(yīng)當(dāng)是已經(jīng)找到了替代認(rèn)知科學(xué)中的符號(hào)主義、聯(lián)結(jié)主義的新范式。果真如此嗎
但是前面討論的一些模型外，至今有多少是成功的模型？
對(duì)于表征的理解受到質(zhì)疑.
如何保證動(dòng)力系統(tǒng)的各變量和參數(shù)的恰當(dāng)選擇？系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性問(wèn)題。
認(rèn)知的動(dòng)力系統(tǒng)雖然不是一種隱喻性的，而是一種定量的分析，但對(duì)于定量性描述的因素的選擇基于什么原則？
動(dòng)力學(xué)理論是否構(gòu)成同符合主義、聯(lián)結(jié)主義具有同樣競(jìng)爭(zhēng)力的第三種范式？
它是對(duì)于認(rèn)知的最有潛力和生命力的新范式？
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