包宗鑫

（赤峰学院 外国语学院，内蒙古 赤峰 024000）

概述在大脑模块系统的扎根符号操作

包宗鑫

（赤峰学院 外国语学院，内蒙古 赤峰 024000）

符号操作在人类认知方面起到重要作用，由于传统符号理论的缺陷，知觉符号理论在扎根认识论中产生，符号操作的实施通过仿真完成知识表征.Barsalou通过大量实验对于符号操作理论的实施进行了证明总结，同时对于语言符号操作也进行了探讨.本文阐述了相关实验证据，提出了实验所受的限制，最后对其进行了一定的评价和展望.

符号操作；大脑；仿真；知觉符号理论

现代认知科学的中心主题是人类智能之中的符号解读.人类大脑并不是简单地记录图像.图像的采集或记录也并不构成智能系统.图像内容的符号操作是智能行为的基础解读，是人工智能与人类智能的核心内容.

符号操作对智能系统进行了有力的经验解读.使用类型标记的结合，智能系统可以将各个组成部分图像归类到熟悉的类别（例如，分类的组成部分的形象为人和车）.从中可以推论得知预测分辨个体的行为，并选择有效的可采取的行动（例如，认为人可以说，汽车可以驱动）.符号知识可以进一步的分析个体图像并预测的属于他们的性质和关系（例如，确定一个人是一个成年男性，或两个人有相似的家庭）.这样的结论将进一步支持高级认知操作，如做一个决定（例如，采购买天然气或电动车），规划（例如，去周围的镇子给电动车充电），解决问题（例如，如果钥匙锁在车里怎样拿到钥匙）.符号操作还包括多种符号操作形式，这样一个智能系统可以构建复杂的符号表达（例如，结合词的含义在语言理解）.最后，通过建立抽象的概念，心理状态和心理活动，智能系统可以以元认知方式去进行解释.（例如，评价一个人的规划和决策策略）.

由于认知革命，语言符号和操作已被广泛认可.不仅在人工智能方面起到重要作用，并且在解释人类认知方面得到普遍应用.但是，由于传统的符号理论缺陷，研究者们认为传统的符号理论不适于高层次的认知，尤其是在神经网络系统与力学方面.

值得注意的是，一些神经网络研究人员已经意识到符号操作是在知识、语言、和思想方面实施较高层次的认知现象所必不可少的.但是传统理论中并不包括具体怎样实施符号操作.出于这个原因，神经网络研究人员开发了神经网络的符号操作.有趣的是，这些方法并没有被广泛普及，无论是心理学家，还是知识工程师都难以有效地实施.结果，他们都得继续使用传统符号操作理论.

一个替代符号操作的理论在扎根认知理论中产生.这不仅对于心理和神经方面是可行的，而且它提出了一种新的图像分析方法.基本上，这种方法发展的内容是从图像中提取.因此，符号可以绑定到区域的图像，从而建立类型标记映射.推论得出分类知识也以图像的形式，这样他们就可以被映射到感知.

扎根认知的大脑的模态系统的衡量标准是非模态符号是由体验形态转变为知识表征.体验一个类别时，情境模态产生在在视觉系统，听觉系统，运动神经系统，躯体感觉系统，等等.一旦情境模态中出现所有相关模态系统的一类，非模态符号代表概念的内容在大脑中转换为这一类别的知识表征.捕捉多模态情境是模仿代表一个词的意思.神经系统试图重演情境模态状态，这种再次进行的模仿可以被称为仿真，这是大脑试图模仿以往的经验.

关于仿真常常产生一些错误的理解.首先，这种结构往往被视为一个实例典型的经验主义理论.其次，这种结构通常被认为是一个无法演绎的记录系统.第三，这种结构往往被视为从外界的认识世界获取知识.原则上，具体的仿真是是基因决定的而不是从经验中获得的.它也不是一个记录系统，是可实施的演绎.并且不仅需要从外界的认识世界获取知识.而且，它可以从内省中，即，从内部知觉的影响，激励，本体，痛苦，快乐，认知状态，认知活动等获得丰富的知识.因为人类的大脑某种程度上能够感知内部状态，它抓住了这些情境和仿真在紧随的时机，正如它捕捉和模拟感知外部状态.在这些描述后，捕捉和模拟的内部状态显示抽象概念表征的核心，具体来说是人类的认知.调查结果表明，感知、行为和内省的大脑的模态系统是活跃在记忆，知识，语言和思想的较高的认知行为中.

下面的内容将描述预测、结合概念、和抽象概念怎样实施符号操作.

知觉符号系统理论的主要创新内容是使用图像内容作为实施概念及其解释功能的基本构建模块.通过具体类别的实例，连接神经元与类别的模态特征整合建立分布式多模态表征.知觉符号理论把这种多模态表征作为仿真器.

从概念上说，一个类型的仿真器的功能大致相当于一个在标准理论中的概念.具体说来，一个仿真器使具体类别实例的多模态概念与个别诠释能力合为一体.以汽车为例，关于车的样子的视觉信息，关于车的声音的听觉信息，感觉信息与情绪反应等把车看成为综合的仿真器.这个结果是一个分布式系统通过大脑的特征和联系区域积累这个类别的模态表征.

原则上，无限多的仿真器可以发展在内存中的所有形式的知识，包括对象，属性，设置，事件，行动，内省，等等.仿真器使在大脑中的存在符号操作的实施成为可能.接下来将说明如何使三个典型的符号功能仿真，即，预测，概念的结合和抽象概念的表征.

实施预测，智能系统首先必须区分类型.在知觉符号理论中，仿真器仿真区别自然实现类型标记的区别是预测中最基本的.这种区别可以进一步的解释各种现象有关的预测，包括预测类型标记，真实与虚假的命题，并解释自旋.类型标记预测的结果结合仿真器仿真.例如，结合汽车模拟器模拟汽车生产预测的实例是汽车类.此外，潜在的预测个体是无限的，从而产生自旋.因为无限期许多模拟器可以用来解释个体，无限期许多真实和虚假的解释是可能的.例如，一辆车可以被解释为一车，车辆，轿车，废弃的轿车，卡车（假），等.因此，仿真器仿真系统区分允许知觉符号理论实施典型符号功能相关的预测.

知觉符号理论如何实施概念结合，首先考虑一个仿真器的空间关系，“在上面”.一个仿真器可以对物体指出在知觉的重点对象比其他对象都具有较高的垂直位置（例如，直升机在医院）.每一个“在上面”的关系指出，选择性注意的重点是空间区域内的目标，滤出的对象，并捕捉模态信息的形状和大小的区域，它们之间的垂直距离，横向偏移，等等.随着时间的推移，“在上面”仿真器捕捉许多这样的对区域和空间之间的关系.“在上面”仿真器本身产生的概念组合.想象这个模拟器产生一个特定的仿真.接下来，想像这个直升机仿真器运行一个在仿真在“在上面”仿真器上方的仿真，而且医院仿真器运行仿真在较低的区域.由此产生的仿真表示直升机在医院的上方，从而实现概念组合，表示上述命题（直升机，医院）.无限的许多其他概念的组合，可以通过模拟不同类型的对象或事件“在上面”的的仿真实施，从而表达相关命题，如灯、桌子等.总的来说，这就是如何实现的概念组合.因为仿真器的代表组成情形和组成部分之间的关系，他们的仿真可以组合成复杂的，多元的仿真.就像一个有针对对象的绘图程序，知觉符号理论藻提取物体组成部分的情况并结合起来表示以前所经历的情况或与有所不同的情形.

鉴于大多数研究解决具体的概念（例如，汽车，鸟），相对的对于抽象概念（例如，真理，思想）知之甚少.抽象的概念可以对人类认知的本质提出深入的见解，并帮助生产日益复杂的智能计算给出了元认知能力.最近的Barsalou理论表明，抽象内容的一个主要功能是代表内省的状态.

对于预测、结合概念、和抽象概念经过实验的证明我们得出以下内容：

我们开始与神经的证据显示神经系统证明显示，人们表明不同模态的性质产生在相关的大脑行为模块.人们感知味觉，视觉，听觉，位置和机动性能，在大脑区域处理视觉，听觉，味觉，位置和运动信息分别成为行为.因此，特定类型的属性在各自的模态系统是与大脑行为活动相关的.虽然这些行为活动可能是附带现象，与非模态符号操作同时发生，实际上执行预测行为实验表明，这些行为活动影响预测进程.当一个预测性能转移到一个新的模式，相对保持在相同的方式.预测性能的形状和大小取决于性能同样影响时间验证性能和准确性.因为感性的变量影响的预测能力，这表明模态激活不可附带但是可以在实施预测中承担重演角色.

通过吴和巴瑟罗的实验，结果支持的结论是，人们操作仿真表示概念组合.当一个仿真显示闭塞的性质，它们产生多于阻隔时.阻隔影响概念组合甚至新的组合，这表明仿真正被在线构建代表他们.当结合一个启示性的修饰语的头部的名词并没有涉及任何无阻隔的内部性质，阻隔的效果没有产生.显然，更多的证据是必要的建立在仿真在概念组合中发挥核心作用.然而，初步证据表明一些可改进的是有可能得到纠正的.

与概念组合类似，非常少的研究涉及到在抽象概念中的仿真角色.，初始证据再次表明仿真的重要性.通过研究得出语言是抽象的概念，仿真应该是抽象概念表征的核心.因此Barsalou提出抽象概念是指在一个背景情况下的分布式核心内容，其中重点内容通常包括内省的状态，事件，以及它们之间的关系.实验与研究表明这些结果表明，人们使用仿真表示抽象的概念.当给一个表示抽象概念的词，在给定的词为一个抽象的概念，人们模仿在词义情况下发生的概念.显然，更需要进一步的证据证实这一发现.结合以往的证据表明人们使用仿真表征情境，南加州大学模拟人代表的情况下，然而，这是合理的假设，未来的证据将表明人们也在仿真情境下表达抽象内容.

这些支持知觉符号理论说明符号操作的发现显然是受到限制的.虽然大量的研究目前为止已经进行到预测环节，进一步的工作显然需要得出关于仿真实施符号操作的决定性的推断.鉴于对相概念结合和抽象概念的研究较之甚少，需要更谨慎的得出符号操作是怎样产生的结论.然而，初步证据表明知觉符号理论证明这些符号操作是可行的.

符号操作在语言与仿真的相互作用中产生

在处理符号操作本质的过程中，重点关注的是仿真.然而，人类行为中的符号操作不仅来自仿真也与语言与仿真的相互作用密切相关.语言系统在产生仿真的合成结构中似乎发挥主要作用.例如，句子的句法结构可以控制的检索，组合，和转型成分模拟的组合表示句子和文本.同样，语言和仿真之间的相互作用和模拟可以产生复杂的组成结构，然后依据几个组合有效地产生词组和递归嵌入结构，这是人类认知的特点.很多其他复杂的符号操作也可能产生于语言与仿真的相互作用.总的说来，语言通过仿真器提供了一个强大的仿真索引系统区域和操纵语言与思维中的仿真.最重要的是，这两个系统可能是实现强大的人类认知符号能力系统所必不可少的.两者共同产生的人类的符号能力.然而，相互作用的语言和仿真系统与其拥有的叹为观止的能力仍然有许多经验教训需要去认识和吸取.

认知科学理论中的一个核心问题是知识在头脑中如何表征的.扎根认知论是Barsalou(2008)提出的一种认知观.他认为，环境、情境、身体和大脑模块系统中的仿真构成了认知中核心表征的基础.同时Barsalou针对命题符号理论的不足提出了知觉符号理论.在本文中，对于大脑模块系统中的符号操作如何实施Barsalou进行了实验总结与论证.使认知科学得到了新的发展方向，相信关于以上理论的研究将有更为广阔的空间，我们期待Barsalou新的成果.

〔1〕Lawrence W.Barsalou,(2008)《Information Sciences》.

〔2〕谢久书，张常青，王瑞明，陆直.知觉符号理论及其研究范式.心理科学进展，2011.

〔3〕李莹,王瑞明,莫雷.物体隐含的形状信息对图片再认的影响.心理科学，2005.

〔4〕王瑞明,莫雷.知觉符号理论刍议.华东师范大学学报(教育科学版)，2010.

〔5〕伍丽梅,莫雷,王瑞明.情境模型的实质:命题符号与知觉符号之争.心理科学进展，2005.

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