情感和认知活动相互作用

认知科学是20世纪世界科学标志性的新兴研究门类，它作为探究人脑或心智工作机制的前沿性尖端学科，已经引起了全世界科学家们的广泛关注。一般认为认知科学的基本观点最初散见40年代到50年代中的一些各自分离的特殊学科之中，60年代以后得到了较大的发展。根据奥尔登大学认知科学研究所所长席勒尔（E Sheener）的意见，“认知科学”（Cognitive Science）一词于1973年由朗盖特•系金斯开始使用，20世纪70年代后期才逐渐流行。1975年，“斯隆基金会”（Alfred P Sloan Foundation，系纽约市的一个私人科研资助机构）开始考虑对认知科学的跨学科研究计划给予支持，该基金会的资助一直持续至今，对这门新学科的制度化起了重要的作用。因为斯隆基金会通过组织第一次认知科学会议并确立研究方案，在推动认知科学方面起了决定性作用。

　　认知科学是一门相当年轻的学科，然而却为揭示人脑的工作机制这一最大的宇宙之谜作出了不可磨灭的贡献。但是，认知科学尚未成熟，作为一个独立的学科，也尚未得到足够的统一和整合。对于什么是认知科学，也还存在着很大的分歧。1978年10月1日，“认知科学现状委员会”递交斯隆基金会的报告，（席勒尔，仕琦译，1989）把认知科学定义为“关于智能实体与它们的环境相互作用的原理的研究”。然后，该报告作者们沿着两个方向展开这一定义。第一个是外延的：列举了人认知科学的分支领域以及它们之间的交叉联系。列举的分支领域有计算机科学、心理学、哲学、语言学、人类学和神经科学。第二种展开是内涵的，指出共同的研究目标是“发现心智的表征和计算能力以及它们在人脑中的结构和功能表示”。以上对认知科学的界定集中体现了“符号处理”或“信息处理”范式，但是随着20世纪80年代中期联结主义重新崛起之后，关于认知科学的定义也就出现了及其微妙的变化。但是，符号主义和联结主义二者的争执主要影响到的认知科学定义的内涵，而对其外延却是没有什么影响的，因为这两种范式都能包含上面所提及的认知科学的分支学科。

　　对认知科学范围的了解，还可以从认知科学的内容上来看，到目前为止认知科学所涉及的主要内容，有感知觉（包括模式识别）、注意、记忆、语言、思维与表象、意识等。这似乎都是心理学家们所关注的问题，但其实也同样是哲学家、语言学家、计算机科学家、神经生理学家、人类学家们所关心的内容。只是不同专业背景的研究者，对这些同一个问题，所采取的具体研究方法不同罢了。我国学者李伯约指出，人工智能、认知心理学和心理语言学是认知科学的核心学科，神经科学、人类学和哲学是认知科学的外围学科。

　　由于认知系统的复杂性，对它要进行多维度的研究，认知科学需要运用多门学科所使用的工具和方法，从完整的意义上对认知系统进行全方位的综合研究。可以说，认知科学迄今为止所取得的成就，是与其跨学科的研究方法紧密联系在一起的。但是跨学科的研究方法，也给认知科学带来了不少问题和挑战。

　　认知科学是研究人类感知和思维信息处理过程的科学，包括从感觉的输入到复杂问题求解，从人类个体到人类社会的智能活动，以及人类智能和机器智能的性质。认知科学是现代心理学、信息科学、神经科学、数学、科学语言学、人类学乃至自然哲学等学科交叉发展的结果。

　　认知科学的兴起和发展标志着对以人类为中心的认知和智能活动的研究已进入到新的阶段。认知科学的研究将使人类自我了解和自我控制，把人的知识和智能提高到空前未有的高度。生命现象错综复杂，许多问题还没有得到很好的说明，而能从中学习的内容也是大量的、多方面的。如何从中提炼出最重要的、关键性的问题和相应的技术，这是许多科学家长期来追求的目标。要解决人类在21世纪所面临的许多困难，诸如能源的大量需求、环境的污染、资源的耗竭、人口的膨胀等笛单靠现有的科学成就是很不够的。必须向生物学习，寻找新的科技发展的道路。

　　一、知觉信息的表达和处理

　　知觉信息的表达是知觉研究的基本问题，是研究其它各个层次认知过程的基础。知觉过程是从那里开始的？外在物理世界的那些变量具有心理学的知觉意义？作为知觉的计算模型计算的对象是什么？这些围绕知觉信息表达的问题是建立任何知觉和跟知觉有关的学说和理论模型，无论是人类的还是计算机的，都必须首先回答的问题。知觉信息表达的研究可以有不同层次的问题，包括诸如知觉组织的问题、知觉学习的问题、知觉动态记忆的问题、以及面孔识别的问题等。

　　将在计算理论层次、脑的知识表达层次和计算机实现层次上，把认知神经科学实验研究和计算机视觉研究结合起来，将对上述科学问题提出崭新的理论（或思想）和解决的方法。

　　二、学习提升智能

　　学习是基本的认知活动，是经验与知识的积累过程，也是对外部事物前后关联地把握和理解的过程，以便改善系统行为的性能。

　　学习的神经生物学基础是神经细胞之间的联系结构突触的可塑性变化，已成为当代神经科学中一个十分活跃的研究领域。突触可塑性条件即在突触前纤维与相联的突后细胞同时兴奋时，突触的连接加强。1949年，加拿大心理学家Hebb提出了Hebb学习规则，他设想在学习过程中有关的突触发生变化，导致突触连接的增强和传递效能的提高。Hebb学习规则成为连接学习的基础。神经网络是由具有适应性的简单单元组成的广泛并行互连的网络。Kohonen提出自组织映射网络。Haken根据协同形成结构，竞争促进发展的规律，将协同的非线性动力理论与神经网络有机结合，提出了协同联想记忆网络。Amari提出用微分流形和统计推理来研究神经网络。在Amari理论的基础上史忠植等提出了一种神经场模型，由场组织模型和场效应模型构成。

　　感知学习是发生在感知水平上的学习，主要研究如何从低级的传感器输入的原始数据获取相关的抽象数据。感知学习主要考虑通过视觉和听觉的学习，研究从非结构与半结构信息到结构信息变换方法，研究图像的语义描述及其快速提取技术，研究感知学习中的注意机制与元认知等。

　　认知学习理论认为在人的行为背后都有一个相应的思维过程，行为的变化是可观察的，并且通过行为的变化也可以推断出学习者内心的活动。在认知学习理论中，如Ausubel提出的有意义学习理论（又称同化理论），其核心思想是获得新信息主要取决于认知结构中已有的有关观念；意义学习是通过新信息与学习者认知结构中已有的概念相互作用才得以发生；由于这种相互作用的结果，导致了新旧知识意义的同化。Gagne提出的信息加工学习理论则将学习过程类比成计算机的信息加工过程，学习结构由感受登记器、短时记忆、长时记忆、控制器、输出系统组成，认知过程可分为选择性接收、监控、调节、复述、重构。在这个信息加工过程中，非常关键部分是执行控制和期望。执行控制是指已有的学习经验对当前学习过程的影响，期望是指动机系统对学习过程的影响，整个学习过程都是在这两个部分的作用下进行的。

　　内省学习是一种自我反思、自我观察、自我认识的学习过程。在领域知识和范例库的支持下，系统能够自动进行机器学习算法的选择和规划，更好进行海量信息的知识发现。

　　内隐学习就是无意识获得刺激环境复杂知识的过程。在内隐学习中，人们并没有意识到或者陈述出控制他们行为的规则是什么，但却学会了这种规则。在80年代中期之后，内隐学习成了心理学界、尤其是学习和认知心理领域最热门和最受关注的课题，成了将对认知心理学的发展产生深远影响的最重要课题之一。内隐学习具有以下三个特点：

　　内隐知识能自动地产生，无需有意识地去发现任务操作的外显规则；

　　内隐学习具有概括性，很容易概括到不同的符号集合；

　　内隐学习具有无意识性，内隐获得的知识一般不能用语言系统表达出来。

　　三、语言开启智能之门

　　人类进化过程中，语言的使用使大脑两半球功能分化。语言半球的出现使人类明显有别于其他灵长类。一些研究表明，人脑左半球同串行的、时序的、逻辑分析的信息处理有关，而右半脑同并行的、形象的、非时序的信息处理有关。

　　语言是以语音为外壳、以词汇为材料、以语法为规则而构成的体系。语言通常分为口语和文字两类。口语的表现形式为声音，文字的表现形式为形象。口语远较文字古老，个人学习语言也是先学口语，后学文字。

　　语言是最复杂、最有系统、而应用又最广的符号系统。语言符号不仅表示具体的事物、状态或动作，而且也表示抽象的概念。汉语以其独特的词法和句法体系、文字系统和语音声调系统而显著区别于印欧语言，具有音、形、义紧密结合的独特风格。概念是反映事物的特有属性的思维形态，概念与语词有密切的联系。概念的产生和存在，必须依附于语词。语词所以能够表示其它事物，就是由于人们头脑中有相应的概念。所以，语词是概念的语言形式，概念是语词的思想内容。

　　从神经、认知和计算三个层次上研究汉语，给予我们开启智能之门极好的机遇。汉语的认知心理学研究已有多年历史，取得了世界一流的研究成果。但这些研究多侧重于汉字与词汇，对更高层次的句法和语句加工尚需深入探讨。对整个言语链的研究还不够系统，特别是对脑的语言加工机制知之不多。在智能系统领域，我国对汉语计算机信息处理极为重视，曾投入大量资金，支持计算语言学、机器翻译和自然语言理解系统的研究和开发，取得了一大批重要成果。但就整体而言，语言信息的智能处理存在许多悬而未决的问题，其解决必须需要以认知科学的研究为基础，以新的理论为指导才有可能取得突破。

　　1991年Mayeux和Kandel在Wernicke-Geschwind模型基础上提出新的语言信息处理模型。听觉输入的语言信息由听皮层传至角回，然后至Wernicke区，再传到Broca区。视觉输入的语言信息直接从视觉联合皮层传至Broca区。对一个词的视知觉与听知觉是由感觉模式不同的通路相互独立地处理的。这些通路各自独立地到达Broca区，以及与语言含义和语言表达相关的更高级区域。大脑中语言处理通路的每一步工作机理都有待深入研究。

　　用数学方法研究语言，寻找语言结构的形式、模型和公式，使语言的语法规则能象数学符号和公式一样具有系统化、形式化的特点，可以用来生成无限的句子。美国著名语言学家Chomsky于1956提出了语言的形式文法，为语言信息处理建立了理论基础。1996年，Yip和Sussman提出在语音学规则中使用双向约束传播机理，可以解释神经水平的听觉信号怎样对应思维层次的符号。

　　四、工作记忆蕴藏智能的玄机

　　记忆是人脑对过去经验中发生过的事物的反映，是新获得行为的保持。由于记忆，人才能保持过去的反映，使当前的反映在以前反映的基础上进行，使反映更全面、更深入。也就是有了记忆，人才能积累经验，扩大经验。

　　人类记忆有三种类型：感觉记忆、短时记忆和长时记忆。刺激作用停止后，它的影响并不立刻消失，可以形成后象。视觉后象最为明显。后象可以说是最直接、最原始的记忆。后象只能存在很短的时问，如最鲜明的视觉后象也不过持续几十秒钟，这就是感觉记忆。短时记亿的时间间隔比感觉记忆的要长些。但是，存储材料的时间也只有一分钟左右，或者甚至更短些。长时记忆是指保持时间在一分钟以上信息存储。人类的记忆可以分为过程记忆和命题记忆。过程记忆是保持有关操作的技能，主要由知觉运动技能和认知技能组成。命题记忆是存储用符号表示的知识，反映事物的实质。命题记忆更进一步分为情景记忆和语义记忆。前者是存储个人发生的事件和经验的记忆形式。后者是存储个人理解的事件的本质的知识，即记忆关于世界的知识。

　　1974年，Baddeley和Hitch在模拟短时记忆障碍的实验基础上提出了工作记忆的三系统概念，用“工作记忆”代替了原来“短时记忆”的概念。Baddeley认为工作记忆指的是一种系统，它为复杂的任务比如言语理解、学习和推理等提供临时的储存空间和加工时所必需的信息，工作记忆系统能同时储存和加工信息，这和短时记忆概念仅强调储存功能是不同的。工作记忆分成三个子成分，分别是中枢执行系统、视空初步加工系统和语音环路。大量行为研究和神经心理学上的许多证据表明了三个子成分的存在，有关工作记忆的结构和作用形式的认识也在不断地丰富和完善。人们发现工作记忆与语言理解能力、注意及推理等联系紧密，工作记忆蕴藏智能的玄机。

　　五、注意是智能的开关

　　50年代中期以来，随着认知心理学的兴起，人们重新认识注意在人类大脑信息加工中的重要性，提出了若干注意模型。其中有代表性的是注意的过滤模型和衰减模型，它们属于知觉选择模型。这两种模型把注意机制定位于信息加工的知觉阶段，在识别之前实现信息选择。与知觉选择模型形成对照的是反应选择模型，它认为注意的作用不是选择刺激，而是选择对刺激的反应。该模型认为，所有的信息都可以进入高级处理阶段，但只有最重要的信息才会引起中枢系统的反应。这两类模型的侧重点不同，知觉选择模型强调集中注意，而反应选择模型则注重分配注意。两者争论的焦点是注意机制在信息加工中的位置。注意的中枢能量模型就是在这一背景下产生的。该模型的理论基础是信息系统的有限加工能力。它避开了注意机制在信息加工中的位置这个难题，使知觉选择模型和反应选择模型的实验结果在形式上得到了统一；但缺点是没有揭示注意所涉及的信息加工过程。

　　随着脑成像技术和神经生理研究的迅速发展，使得把注意网络从其他信息处理系统中分离出来的努力成为现实。利用正电子断层扫描（PET）和功能磁共振成像（fMRI）技术，可以较精确地测量在完成特定的注意任务时大脑各区域脑血流的变化（rCBF），从而确定各个注意子网络的功能结构和解剖定位。80年代初期，Treisman提出的特征整合模型把注意和知觉加工的内部过程紧密地结合起来，并用“聚光灯”形象地比喻注意的空间选择性。根据这一模型，视觉处理过程被分为两个相互联系的阶段，即预注意和集中注意阶段。前者对视觉刺激的颜色、朝向和运动等简单特征进行快速、自动的并行加工，各种特征在大脑内被分别编码，产生相应的“特征地图”。特征地图中的各个特征构成预注意的表象。预注意加工是一个“自下而上”的信息处理过程，并不需要集中注意。特征地图中的各个特征在位置上是不确定的，要获得物体知觉就需要依靠集中注意，通过“聚光灯”对“位置地图”进行扫描，把属于被搜索目标的各个特征有机地整合在一起，实现特征的动态组装。1989年，Gray指出集中注意可以引起与被注意事件相关的神经元的同步发放，同步发放通常表现为40周左右的同步振荡。这一发现为注意的特征整合模型提供了神经生理证据。

　　根据已有的研究结果，Posner把注意网络分为三个子系统：前注意系统、后注意系统和警觉系统。前注意系统主要涉及额叶皮层、前扣带回和基底神经节。后注意系统主要包括上顶皮层、丘脑枕核和上丘。警觉系统则主要涉及位于大脑右侧额叶区的蓝斑去甲肾上腺素到皮层的输入。这三个子系统的功能可以分别概括为定向控制、指导搜索和保持警觉。

　　六、意识是智能的控制中枢

　　意识也许是人类大脑最大的奥秘和最高的成就之一。自1879年现代心理学建立以来，意识就成为心理学的主要研究对象。James认为，心理学是研究意识的科学。但由于方法问题，不可能对意识进行具体的科学研究。20世纪20年代兴起的行为主义心理学，不承认意识的存在。50年代出现的认知心理学重新提出意识问题，并且从知觉和觉知入手研究意识。对知觉的研究已取得较大的进展，但目前对觉知及其它问题的研究仍处于初步阶段。

　　对意识给予统一、确切的科学定义在当前是十分困难的。不同的领域，对意识的理解也是不同的。诺贝尔奖获得者Crick认为，意识所涉及的是注意和短时记忆相结合的神经机制，可以用科学的方法去研究[4]Crick关于意识的惊人假设和通过视觉注意和短时记忆研究视觉意识的具体建议，引起了大批认知心理学家、神经科学家和计算神经科学家的广泛兴趣。

　　80年代末90年代初在视觉生理研究方面有一个重大的发现：从不同的神经元的发放中记录到同步振荡现象，这种大约40Hz的同步振荡现象被认为是联系不同图像特征之间的神经讯号。Crick和Koch提出视觉注意的40Hz振荡的模型。并推测神经元的40Hz同步振荡可能是视觉中不同特征进行“捆绑”的一种形式。至于“自由意志”，Crick认为它与意识有关，牵涉到行为和计划的执行。另一位诺贝尔奖获得者Eccles，热衷于意识问题的研究。他与哲学家Popper合著的“自我与大脑”一书中，发表了“三个世界”的哲学观点。认为世界1包括所有物质世界（大脑也在内），世界2包括人的精神世界，世界3包括人的社会、语言、科学、文化等活动。他后期的著作中，根据神经系统的结构和功能，提出“树突子”（dendron）的假设，树突子是神经系统的基本结构和功能单元，由100个左右顶部树突构成。估计在人脑中有40万个树突子。他进而又提出“心理子”（Psychon）的假设，世界2的心理子与世界1的树突子相对应。由于树突中的微结构与量子尺度相近，所以量子物理有可能用于意识问题。

　　意识是一个复杂的问题，应该找一个切入点，并且结合当前可用的技术手段进一步深入地研究。研究意识可以将觉知（awareness）和非觉知作为切入点，找到神经相关物在脑活动中的区别。

刚听说一件事:朋友的老母亲被热情邀请去听专门针对老年人的讲座，然后花5000元买回来一个大床垫，说是具有保健治疗作用。朋友很无奈，不解地说:春节联欢晚会上的这个节目她也看过了，怎么还去买这些垃圾的东西呢你怎么看这件事

其实，这类讲座最终想改变的是听众的行为，但实际要改变的是他们的态度。

什么是态度心理学对态度的界定是:一个人指向一定对象，有一定的观念基础的评价性而且是持久性的反应倾向。一句话，个体对事情的反应方式。

态度通常包含三个基本要素:一是认知成分(思维) (cognition tendecy)，即人们对一的态度对象所持有的知识，观念，意象或概念等；如，我们认为教师的职业就是传道授业解惑的，是阳光下最崇高的职业，这是关于老师的认知成分；认为学校是教书育人的地方，是净化心灵、促进个体成长的地方，这是关于学校的认知成分；二是情感成分(affect tendecy)，是我们对态度对象的一种体验，比如是这种体验是的接纳或拒绝，喜欢或厌恶，热心或冷漠，尊重或轻视，如亲近家长，热爱班级，与同学友好，这都是情感上的态度；三是行为成分(behavior tendecy) 。当你对态度对象有了认知，有了情感，自然就会对TA采取某些行为。如接近他还是回避他，是欣赏他还是厌烦他。这三个要素的打头字母就组成了态度的ABC理论。

从态度的不同成分出发，以此为基础，就会引发不同的态度。以朋友母亲听的那次讲座为例:

以认知 (cognition)为基础的态度是什么样的态度呢讲座现场，先有一位着白大褂的是医生上台讲养生知识，朋友母亲会觉得医生是救死扶伤，救人性命的，而且她挺像专家，感觉挺有份量，于是便会相信她说的话，相信她的话是科学。这是以认知为基础的态度。想起那位以前常做养生节目的所谓女中医，后来没声了，原来她是被包装出来的。

以情感(affect)为基础的态度是什么样的态度呢广告中用明星作代言，卖的是明星这张脸，因为观众喜欢这个明星，便会产生比较舒适的情感。长时间播出这则广告，观众就会把这个产品和明星的这张脸链接了起来，一看到产品就想起了自己喜欢的那位明星；于是就喜欢了这个产品。这是以情感为基础的态度。

第三种以行为(behavior)为基础的态度是什么样的呢我们有个体验:当你花了大价钱，甚至排了队买回来苹果手机之后，你会发现这个手机特别好，因为你会有认知失调，为了平衡这个失调，你就改变你的态度，提高对你手机的喜爱程度。尽管后来你发现华为手机其实更好用，可是你还是不肯承认。

那么，朋友母亲听的那个讲座，是如何改变他的态度的呢

或是为他们摆事实讲道理，这是最简单直接的，无非是你这么大年纪了，早年受了那么多苦，而且子女都各忙各的，根本顾不上你，你可要对自己好点，不能怠慢了自己。---

无意中听了一耳朵，不会认真思考，但因为喜欢这位女中医的长相，所以更愿相信他的话；或因为相似的人，或你感觉熟悉可靠的人，比如请一位与他们年龄与经历差不多的中老年人上台说个人体验，如话家常，说我用了它之后有什么表现，怎么方便等。因为大妈一般让人感觉比较可靠，一般也不会骗人。谁知道其他她是个托呢或外表比较有特点的人，或幽默感比较强的人，大妈心情愉快，更愿意相信对方；如果一个人并不是站在他或她原本应该站的立场说话(违背自己利益)的人，那也会相信。如当时只想买5大包膏药试试，结果一位小伙过来说:不严重的话，3包就好；这句话立刻让你觉得这个人是自己人，因为他应该是卖你越多，他赚的越多，但现在他违背自己的利益，反而劝你少点，你就觉得这个人说话比较靠谱，比较实在，这时他会问这个小伙:那你有什么好推荐的呀他推荐给那位母亲的东西，她就多半会接受了。这就是他不站在本方立场上，你反而会更相信他说的话。说不准，这个床垫就是这样买上的!

认知、情感、行为都可能会对态度产生影响，同时，态度也会反过来对前三个因素产生影响。因而，生活中，我们要合理运用好这三者力量，促进问题的有效解决。

当行为B与认知C不一致时，以情感A的支持为主:

比如，家有高考的孩子，你本想让他能安下心来踏实复习，但你一边说”考不考好无所谓”，一边全身肌肉紧张，孩子立马就能从你的行为中读出你的认知，感受到你的态度，这是骗不了他们的!因为你们有血缘关系，打断骨头连着筋，这个筋就是有情感的链接。你的孩子是先感受你的情绪情感的。我们自欺欺人的安慰只能加重孩子的不安与焦虑。

当我盯着你的眼说:“你真是个好人哪!”你能感受到什么会读出我的情绪来，读出讽刺。因为情绪是最原始的，关键是我们的情绪。

一岁半的孩子正开心玩着自己的便便，你感到了恶心与暴怒，因为你觉得太脏了。这时，怎么办你的情绪是最重要的，长舒一口气，告诉自己，这个年龄阶段对自己的便便感兴趣，说明我这个孩子也是正常的，好吧，我会问他:你觉得这个好玩吗还有更好玩的东西，要不要来看一准把他吸引到别的事情上去。一惊一乍，可能就会吓着孩子。所以稳定的情绪是最关键的。

借此分享一事:昨天晚饭后，我在餐桌旁看视频，完成学习强国的任务。儿子问:”妈妈，饭都端下去吗”我没坑声，再问，我答:”对!”儿子准备工作做的不足，拨弄了几下，才打开厨房门，然后嘟囊:”没个眼力劲，不会伸手帮帮”我赶紧说:”有你这么个儿子，我好幸福!”儿子明了我的捧杀策略，立马把眼珠向上一翻:”赏你一个白眼”!我便在儿子的白眼中笑起来。你看，情感对了，什么样的行为和认知都不重要了，是不是