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来源：《认知：人行为背后的思维与智能》

作者：赫伯特 · 西蒙

赫伯特·西蒙《认知》

01、伟大的赫伯特 · 西蒙

在上个世纪，有一位传奇性的人物，他不仅获得诺贝尔奖项，还跨行业研究人工智能，并得到了该行业最著名最具含金量的奖项图灵奖。这样一个传奇性的成绩，几乎没人可以打破此记录，这位大师就是赫伯特西蒙。他预言未来心理学和人工智能学科会成为主流，一个研究内在人性，一个研究外物。而赫伯特·西蒙已然从中获得了可迁移性经验或神启一样，在这两种学科中找到了相关性和共性。

在心理学中，认知心理学是一个新的研究方向。而对认知心理学诞生起更大作用的是计算机科学，赫伯特西蒙教授在研究具体事件的计算机科学和研究抽象事件的心理学之间家去了一座桥梁，发现了不同学科之间的类比思想。依据类比思想：心理学从高级到低级可分为思维策略、初级信息加工过程和生理过程（中枢神经系统、神经元和大脑的活动）；计算机科学依次可分为计算机程序、计算机语言和计算机硬件。任何学科都是在解决学习问题，先从底层逻辑进行分析，然后按照事实或者想法再进行一步步的实施。

“人在解决问题时，一般并不会去寻求最优的方法，只要求找到一个满意的方法。”其实并非全部是个人的选择原因，还包括一些阅历学识环境等既定条件，导致人们根本找不到最优解，都是基于自己的常识来进行判断，所以人们都会有不同的选择。最优解的选择需要智慧和阅历，而力求满意是在个人的基础之上进行选择，所以更加容易一些，人都有畏难心理存在，所以力求满意已经是某种意义上的最优解。

02、人脑的基本功能

我们可以通过心理学实验来研究人的信息加工过程，从而了解人是怎样进行思维的；我们也可以从进化的角度来研究人是怎样获得信息加工能力的。人类在其几百万年进化的过程中，通过对外界环境的适应，逐渐具有了从外界获得新的信息进行非常有效的活动的能力。现在的问题是，我们怎样才能设计一个有效模拟人的认知活动的系统。这样一个系统必须满足下列四个条件，或者说这个系统必须具备下列四种功能：

（1）这个系统必须是一个单线的、能够进行系列活动的系统，因为人只能同时想一件事、做一件事。人是一个单线的系统。

（2）这个系统只能进行有限的计算。人用弓箭去射一个目标时，并不能同时列出箭行进的微分方程。

（3）这个系统必须能够发展多方面的需要。人在生活中有各种需要，不仅有衣、食、住、行等基本的需要，而且还有不断增加的新的物质需要，如自行车、手表等等。此外，人还有不断增长的精神和文化的需要。

（4）这个系统必须能够处理突然发生的、没有预料到的事件。

而在人类的进化过程中，人脑发展了认知活动的三种机能，这三种机能使人能够完成上述四种功能：

1．人是通过搜索来解决问题的

所谓搜索就是提出策略并用其来解决面临的问题。

由于搜索过程是串行的，而人的计算能力又是有限的，所以对解决办法只能一个一个地加以尝试。人类在搜索时并不能同时考虑到解决问题的各种可能性，并对各种可能性进行权衡比较。例如，解决围棋中的任务要比解决生活中的任务简单得多。然而，即使在围棋棋盘上，棋子分布模式的数量也是很大的，人们下围棋时进行搜索的可能性也是无限的。

一个围棋棋盘是19×19个方格，为了便于计算，假定它是20×20＝400个点，每一个点又有三种可能的状态：黑棋子、白棋子或空点，这样总共就有10190种可能性。

这个数量比整个宇宙中分子种类的数量都要大，因此，在解决围棋这样简单的任务时，人也不可能同时考虑到各种可能性。一般情况下，人在进行活动时只是很简单地考虑一种或两种可能性，即利用一些生活中常用的启发式的规则。在解决这一问题的过程中，人在头脑里并没有考虑到各种可能性，而仅是运用了生活中行之有效的搜索法而已。

2．人在解决问题时，一般并不去寻求最优的方法，而只要求找到一个满意的方法

为什么只要求找到满意的而不一定是最优的解决方法呢？因为即使是解决最简单的问题，要想得到次数最少、效能最高的解决方法也是非常困难的。

在上述数字排列游戏中，如果不要求用最少的动作来达到目的，而是允许用任何方法的话，那就很容易解决问题。寻找最优方法和满意方法之间的困难程度相差很大。

英国的一个成语“草垛寻针”是用来形容一件事的困难程度的。假定有一个大草垛，里边有许多针，为了缝衣服上的纽扣，要从草垛里找出一枚最细最尖的针，那是要花费相当时间的。如果草垛大一倍，寻找的时间也要增加一倍。但是，如果不要求找出最细最尖的针，而只要求找到一枚能把扣子缝上的针就可以了，这时所采取的方法就是满意的方法。在这种情况下，搜索时间不以草垛的大小为转移，只取决于草垛中针的分布密度。人们在实际生活中解决问题就像从草垛里寻针一样，不能只认定某一种最优的方法。用满意方法解决问题要容易得多，它不依赖于问题的空间，不需要进行全部搜索，而只要能达到解决的程度就可以了。

3．人在解决问题时，具有可变的志向水平

人的一个特点是可以调节满足需要的程度。人根据不同的情况，调节自己满足需要的幅度可以是很大的：

他在非常困难的情况下，可把满足需要局限于基本的生存方面，如饱食、温暖；

当情形不太困难时，人不仅想到要满足基本需要，还要更舒适一点；

当舒适的需要满足了，又会有文娱、艺术等更高的需要。

因此，在困难条件下认为是好的东西，在不太困难的条件下就认为是不够好的了。

心理学家把这种满足需要的不同水平叫作志向水平。

随着成功的程度不同，志向水平也会提高或降低：

在困难条件下志向水平降低；

在成功条件下志向水平提高。

例如前面的数字排列游戏问题，第一次能把问题解决了就感到满意；但在第二次仍使用前一种方法就不一定满足了，而是希望能有更快、更好的解决方法。人的志向水平，即满足需要的程度，可以随外界条件的变化而自我调节。这一特点适用于每一个人的生活，也适用于人的社会活动。社会越发展，人的要求也就越高。当然，这并不是说每个人的需要都能得到满足。除了人类认知活动的上述三种机能之外，所设计的认知系统还必须具备注意、记忆等信息加工的结构。

03、注意的分配机制

在我们的工作和生活中，每时每刻都有大量的符号进入感觉器官。这些符号中只有少数引起中枢神经系统的活动。如果不能把大量的无用信息过滤掉，就不能进行有效加工。

学生在课堂外面打球，并不影响教师讲课，因为人们有控制注意的能力，使注意集中到教师授课这一个目标上。我们同时注意的事情只能有一件，这件事往往是重要的事情。如果教室里突然出现了一只狗，学生会马上把注意集中到狗身上，而不再注意教师了。

因此，优先选择的注意目标有时是预料不到的、突然出现的。为了把注意集中到没有预料到的目标上，必须有一个转移机制把正在感知的东西排除掉。因此，对于人这样一个系统，除了有单线加工特点，能通过有限的活动解决复杂的需要，能应付突然出现的事件外，还必须具备控制注意的机制。我们既要能对原先的重要的东西加以注意，也要能够把注意及时地转移到那些没有预料到的新出现的事件上去。

在日常生活中，中断注意的机制是很重要的，这种机制能把人的认识活动和满足其生理需要及其他需要联系起来，因为中断和转移注意的机制可以使人的各种需要互相发生竞争。中断注意和人的情绪有关。恐惧、愤怒这些情绪是在短时间内突然发生的，当我们处于这类情绪状态时，就很难注意其他的事情。

04

记忆系统

人类信息加工系统的结构包括输入装置、输出装置、中间的记忆装置和围绕着它的控制结构。控制结构负责控制信息进入记忆和再从记忆中输出信息。

信息加工模型

根据这个信息加工结构，可以建立一个人类记忆的模型，还可以用这个模型在计算机上模拟人的记忆过程。人类记忆模型里首先是输入部分。视觉信息传入眼睛，然后进入记忆框架。这样，就可以把记忆分几个部分：

一部分是识别记忆。识别即再认，认识记忆中已有的东西。当一个模式或图像被识别后，它就存储在短时记忆中。除了物体本身的信息被存入短时记忆外，还有另外一些信息进入短时记忆中，以帮助认识这个物体。例如，当你辨认一位朋友时，这个朋友的家庭、年龄和其他情况是原来已在长时记忆中保存着的，它们可以帮助你识别当前的刺激。用计算机术语来说，这些就是数据。此外，在记忆中还有程序。数据提供各种情况和资料，程序则组织和利用这些资料。程序也要先经过提取进入短时记忆，然后才能执行。除识别记忆外，长时记忆也起作用。长时记忆即原有的数据，识别时有的数据要输出来，没有传出的就在长时记忆中保存着，同时还会有新的数据存到长时记忆中去。实验证明，从视觉、听觉传入，到短时记忆识别出这个事物，其间还有一个小的记忆，即缓冲记忆。另外，输出前也有一个小的记忆，即动觉记忆。这是认知心理学家普遍承认的人类记忆的理论模型。

这个理论模型已由许多实验所证实。这些证据来自两个方面：

一是生理学方面的，包括脑损伤和动物实验的证据；

二是行为方面的，即心理学实验的证据。

大量的实验证明，有短时记忆和长时记忆（识别、数据和程序）。例如，让白鼠学习5～10分钟后再给一个强的电刺激，它已学会的东西就全部忘掉了。这是因为学会的东西是存储在短时记忆内的。如果一个小时后再给电击，就不会影响记忆，因为这时信息已输入到长时记忆了。人的记忆更为复杂，但从生理方面看，仍有短时和长时两种记忆。人的脑部受损伤，如果是前额叶受损伤，对短时记忆就有影响，而颞叶（特别是左颞叶）损伤时，长时记忆就会受到影响。