心理学是研究心理现象的发生、机制和规律的科学。心理现象是脑的机能,是对现实世界的主观反映。言语功能是人类特有的。对人类自身特有功能的探索,是人类科学发展历程中一个意义最重大的、最富有吸引力的问题,但同时也是空前复杂的和极具挑战性的问题。
本文集反映了作者自20世纪80年代初以来的一部分主要的研究工作。这些研究工作大体上可以分为三个方面。第一,心理学作为认知科学的一个重要成员,积极参与我国的人工智能研究工作。第二,记忆的结构与句子理解的研究。第三,语言认知过程中的抑制机制的研究。本书的研究为我国心理科学走向21世纪作出新的贡献。
这本文集反映了作者自20世纪80年代初以来的一部分主要的研究工作。这些研究工作大体上可以分为三个方面。第一,心理学作为认知科学的一个重要成员,积极参与我国的人工智能研究工作。第二,记忆的结构与句子理解的研究。第三,语言认知过程中的抑制机制的研究。心理学是研究心理现象的发生、机制和规律的科学。心理现象是脑的机能,是对现实世界的主观反映。言语功能是人类特有的。对人类自身特有功能的探索,是人类科学发展历程中一个意义最重大的、最富有吸引力的问题,但同时也是空前复杂的和极具挑战性的问题。
计算机能思维吗?
在当今的世界上,计算机已经成了我们人类的好帮手。我们的很多工作,都是靠着计算机的帮助来完成的。由于计算机代替了人们的许多脑力劳动,所以,人们也把计算机形象地称为“电脑”。那么,这种“电脑”能像人的大脑那样思维吗?这是不少人都很感兴趣的问题。有的人认为,计算机能够进行思维,甚至思维的能力会超过人类,有的却认为计算机不能思维,而且永远也不可能具有思维的能力。那么,究竟计算机能不能思维呢?
一、什么是思维
要回答这个有趣的问题,首先我们要搞清楚什么叫“思维”。从心理学上来说,思维是对客观事物的概括的、间接的认识。所谓概括的认识,是指它所反映的并不是个别的事物,或者事物的个别特征,而是一类事物的共同特征。比如,把麻雀、燕子和鸽子等这一类有羽毛、有翅膀和会下蛋的动物概括起来,统称为鸟,就是因为它们有很多共同特征。另外,思维的概括性还表现在它是事物之间内部联系的反映。比如,经过多次观察,人们认识到物体摩擦必然会生热;气体承受的压力越大,它的体积越小等等。这些规模性的认识,都是人类思维的结果。
所谓间接的认识,是指思维并不是直接地反映现实,而是通过其他媒介来间接地认识客观事物。比如,早晨起来,我们推开窗户,看见外面到处都是水,就会想到,昨天夜里可能下过雨了。在这里,“夜里下过雨”,就是通过“外面到处都是水”这个媒介推断出来的。总之,人类的思维是一个过程,它包括分析、综合、比较、抽象和概括等几个环节。而思维过程是通过一定的思维形式表现出来的,概念、判断和推理就是思维的基本形式。
根据上面说的这些关于思维的定义和解释,我们有理由认为,计算机是能够思维的。因为思维的这些基本功能,计算机也是可以实现的。
二、人工智能使机器变得聪明
计算机能够进行思维,这要归功于一门新兴的科学。这门科学叫做“人工智能”。人工智能是研究和设计有智能的计算机系统的科学。这种计算机系统,可以完成那些需要人的智能才可以完成的工作。比如,理解自然语言,学习知识,进行推理,解决难题等等。人工智能研究的目标,是要深入了解人的智能的性质和结构,然后把智能装到机器里边,使机器变得聪明起来,从而更好地为人类服务。
人工智能虽然是一门很年轻的学科,但是,近些年来,这门学科的发展十分迅速。现在,科学家们已经研制出了很多能够完成某种智能行为的计算机程序。这些程序能够对代表客观事物的符号进行分析、综合、比较、抽象和概括,从而作出判断和推理,达到认识客观事物的目的。比如,科学工作者们已经研制成功很多“专家系统”。这些专家系统实际上是一些计算机程序。不过,这些计算机程序能够在人类专家作业的水平上,解决化学、生物学、地质学和医学等方面的某些复杂问题。例如,不少医疗专家系统就能够帮助或者代替著名的医生诊治疾病。国外有一个著名的医疗专家系统,可以用来诊治血液感染病,可以给医生提供治疗方案。只要把病人的姓名、年龄、病史、症状和有关的化验结果输入给计算机,这个医疗专家系统就能够根据它自身所具有的医学知识进行判断和推理,并且在这个基础上作出诊断,开出药方。如果医生对它作出的诊断有疑问,还可以追问计算机,问它是根据什么对病人作出这样的诊断的。这时候,计算机就会把自己得出这个结论所作的一步一步的判断推理过程,也就是把自己的“思路”告诉医生,使医生信服。我国的科技工作者也已经研制出了一些医疗专家系统,其中有西医的,也有中医的。例如,中国科学院成都计算机应用研究所和成都中医学院等单位共同研制的“中医计算机诊疗系统”,就能够诊断治疗麻痹症、胃病、脱发等许多种疾病,具有中医辨证施治的特点。目前,这个医疗专家系统已经诊治了一万多个病例,效果非常好,受到了中医专家们的高度赞扬。 人工智能研究的另一个重要方面,是使计算机理解人的自然语言。这种计算机装配有“自然语言理解系统”。它能够跟人进行对话,回答人们提出的问题,领会人给它发出的指令,或者把一种语言翻译成另一种语言等等。中国科学院心理研究所曾经研制出一个计算机理解汉语的系统。它能够运用自己所掌握的一些有关动物的常识,跟人进行对答,并且具有一定的推理能力和正确运用汉语语法的能力。比方说,问它:“什么是鸟?”它经过对一些具体的鸟的特征进行分析和比较以后,把这些鸟的共同特征概括起来,接着回答:“鸟是有羽毛、有翅膀的卵生动物。”这就等于给鸟下了一个大致的定义。如果问它:“麻雀、燕子和鸵鸟都有翅膀吗?”它会回答:“它们都有翅膀。”这说明,这个计算机已经知道用代词去代替几个具体的名词。
我们知道,人类智能的一个最突出的特点,是具有学习的能力,能够通过学习,不断地充实自己的知识。那么,计算机有没有这种能力呢?科学家们已经作了一些有趣的尝试,使计算机能够进行学习。比如,让计算机通过例子来学会解二元一次联立方程。计算机通过学习,还可以学会下象棋,并能够跟人对弈,而且常常会击败对手。特别是下跳棋的计算机系统,棋艺已经达到了很高的水平,曾经战胜过跳棋世界冠军。另外,专家们还研制出一种能够发现定律的计算机系统。比如,国外有一个叫做“培根”的计算机系统,只要给它提供一定的数据,它就能够对这些数据进行分析和解释,从而发现某些科学定律。
由此可见,由于人工智能科学的发展,计算机在一定程度上是能够进行思维的。不然的话,它就没有办法完成前面说到的那些复杂的智力活动。不过,应该指出,计算机之所以能够进行思维活动,是因为科学家们把进行思维所需要的知识以及思维的方法都装到计算机里面去了。所以说,计算机的思维,还是离不开人的创造性劳动的,也就是说,计算机的思维是一种人造的思维。
三、心理学对人工智能的发展有重要意义
那么,怎么样才能把进行思维所需要的知识及有关的心理机制装到计算机里面去呢?这首先需要了解和研究人的记忆和思维规律,然后再模拟人的心理过程,使机器变得聪明起来。这种做法,在人工智能研究中被叫做“心理学途径”。可见,心理学和人工智能的关系是十分密切的。很多著名的心理学家都直接或间接地参与了人工智能的研究工作,他们的研究成果对于人工智能的发展,具有重要的意义。
应该看到,人工智能作为一门科学,还处在幼年时期。因此,目前计算机的思维能力也是很有限的,它的智能水平还是比较低的。但是,我们相信,随着科学技术的发展和心理学研究的不断深入,计算机的思维能力也将不断提高。也有人认为它的思维能力在某些方面还可能会超过人类。可是,不管计算机的思维能力发展到什么样的水平,归根到底,它们仍然是人创造出来的,是人造的思维。它们永远是人类智慧和劳动的一部分。P12-15
在我国,由于种种原因,心理学经历了一段不短的坎坷路程,直到20世纪70年代末,心理学的教学和研究工作才逐渐得到恢复。此后,由于广大心理学工作者孜孜不倦的工作和锲而不舍的努力,心理学才逐渐地为社会和民众所理解、认可,并得到政府的重视。
这本文集反映了本人自20世纪80年代初以来的一部分主要的研究工作。这些研究工作大体上可以分为三个方面。
第一,心理学作为认知科学的一个重要成员,积极参与我国的人工智能研究工作。当时,人工智能研究在我国还刚刚起步,心理学也尚处在百废待兴的状态。但是,李家治先生以敏锐的思想认识到心理学对于人工智能研究发展的重要意义,毅然带着我闯进了这块高科技的学术园地。然而,当时的条件是极其困难的,既无资金,也无设备。为了学习并掌握Basic和LISP等计算机编程语言,我们就骑着自行车风里来雨里去从不间断。自己单位没有计算机,就跑到北京计算中心去上机。记得初到北京计算中心时,看到机房里的计算机竟然有六七个大衣柜那么大。现在想起来着实颇有感慨。但是,尽管条件很差,却阻挡不住我们的工作热情。我们采用语义网络作为模型,研制成了我国第一个实验性的自然语言理解系统,并获得有关学术界的高度评价。其时,《光明日报》、《计算机世界》及《科技报》等多家报刊对我们的研究工作均进行了报导。随后,我们又对计算机理解古汉语以及计算机学习等问题进行了初步的探索。这些工作及其成果,从一个侧面说明了心理学家在人工智能研究的发展中,可以作出自己的贡献,证实了人工智能研究中“心理学途径”的现实意义。
第二,记忆的结构与句子理解的研究。这里,记忆的结构是指语言知识和世界知识在人的记忆中的存储方式,以及与此相联的这些知识的利用过程。它们在知觉、再认、语言理解及人类其他复杂的认知活动的探索中有重要的意义,也与认知科学的其他研究领域有着十分密切的关系。因而,它不但受到心理学工作者的重视,认知科学其他领域的科学家对此也很关注。关于语言认知过程的研究,可以在不同的层面上进行,一是字词加工的层面,二是句子理解的层面,三是篇章理解层面。当时国内关于汉语认知的研究,在字词层面上做了大量的工作。我们则着手从句子加工这个层面上探讨语言认知过程。这在当时也算是一个特色。这方面的工作包括:不同类型句子加工的时间模式;汉语语义记忆提取的初步探索;句子加工与语义记忆结构的实验研究;记忆的再构现象及其发生的心理基础;句子先提述的参与者在可提取性上的优势现象;句子不同成分的可提取性;指代者对其先行词可提取性的影响以及有关阅读理解过程中的预期推理的研究等。
第三,语言认知过程中的抑制机制的研究。事实上,有效的认知活动不仅需要激活有关的目标信息,同时还需要抑制那些与目标信息无关的干扰信息。抑制机制在语言理解及其他各种认知活动中具有重要的作用。语言理解的速度和准确性均可能与抑制机制有关;个体在语言理解能力上的差异,也可能在于其抑制机制效率上的不同。探索人类的语言理解过程,仅仅关注激活机制是不够的,必须对语言理解过程中的抑制机制给予足够的重视和认真的探索。这一部分的工作就是在上述这种观念的驱动下进行的。其中既包括句子加工水平上的抑制机制,也包括词汇加工水平上的抑制机制;既涉及歧义消解过程中抑制机制,也涉及个体理解能力与抑制机制效率的关系等。
上述几个方面的研究工作,看起来彼此之间的内在联系或许不够紧密,但它们却真实地反映了我在这段时期中的学术研究历程。
心理科学是一门年轻的学科,至今只有一百多年的历史。心理学是研究心理现象的发生、机制和规律的科学。心理现象是脑的机能,是对现实世界的主观反映。言语功能是人类特有的。对人类自身特有功能的探索,是人类科学发展历程中一个意义最重大的、最富有吸引力的问题,但同时也是空前复杂的和极具挑战性的问题。当初年轻的心理学工作者,已渐渐年迈,为心理科学事业的发展做了所能做的工作,现在已逐渐退出学术研究的舞台。心理科学未来的发展,寄希望于现在的年轻的心理学工作者。
中国科学院前院长卢嘉锡院士在1996年视察心理研究所时曾题词:“人类的幸福和社会的进步离不开心理科学”。祝愿心理科学在不久的将来会有更生气勃勃的发展,为社会的进步和发展,为人类生活质量的提高作出更大的贡献。
陈永明
2005年6月 写于北京
1955年,我抱着一种求知若渴的激动心情,从工厂的车间踏进了当时被称之为中国最高学府的北京大学的校门,开始了心理学的学习生涯。到今天,我与心理学相随已整整半个世纪了。
50年来,我在心理学这块学术园地里学习、耕耘,从不敢懈怠。我时时提醒自己,既然已选择了心理学园地当一个园丁的角色,就得用自己的毕生精力贡献于我国心理科学事业的发展。回顾自己所走过的学术历程,纵然谈不上有多大的成就,但在学术前辈们的督促和指导下没有虚度此生。
这本文集搜集的是近20年来我所从事的一些主要的学术研究工作。它们基本上反映了我在这段时间里学术生涯的轨迹。
与其他许多科学的研究工作一样,心理科学的实验研究工作往往也不是个人所能实现的。本文集虽然冠名为“陈永明卷”,但其中所包括的研究工作,决非纯属我个人的劳动。事实上,这里既包含着我的恩师李家治先生的心血,也包含着我当时的博士生崔耀教授、杨丽霞教授和周治金教授等人的辛勤劳动。应该说,这本文集是我们共同的劳动结晶。
衷心地感谢北京师范大学出版社为我提供这个机会,促使我有决心认真地回顾一下自己曾走过的一段学术研究的历程,审视一下自己所做过的研究工作,了解自己的长处和不足。
最后,感谢北京师范大学林崇德教授和出版社周雪梅女士为此书的出版所给予我的支持和帮助。
陈永明
2005年6月于北京