心理表征及其特征

摘 要：认知科学的心理表征是有机体环境信息的载体，认知系统具有一种承载信息的内部状态，即中介状态。这种中介状态具有五种特征，即持久性、差异性、抽象性、具有成分结构和受规则控制。讨论心理表征的深层次问题对于说明各种认知能力非常重要。

关键词：认知心理学；心理表征；中介状态；认知系统；连结模型

中图分类号：B842

文献标识码：A

文章编号：1000—5242(2006)03—0165—06

自20世纪50年代开始的认知革命以来，在心理学与人工智能研究中占主导地位的操作性计算模型一直是学者们讨论的焦点问题。最近有些认知科学家认为，作为计算模型的一个核心概念即心理表征，在认知科学中的作用被夸大了，应该从认知模型中去掉。Markman&Dietrich认为，心理表征概念本身不存在问题，存在的问题是关于心理表征的具体特征目前还没有说清楚。心理表征具有五种特征。笔者首先阐述Markman&Dietrich的心理表征观点，然后对这一观点进行评论。

一、心理表征的内涵

认知科学的心理表征是用于解释认知过程的一个重要概念，它是有机体环境信息的载体。认知系统存在着某种承载信息的中介状态。所谓中介状态就是系统的内部状态，系统提供的信息被系统自身利用以实现自身的目标。但是并非所有的系统状态都是信息状态，有些是目标状态。中介状态是表征的上位概念，是表征的主要思想，它为解释表征的具体特征提供了基本理论框架。

一般认为，认知系统通过反馈环控制环境的任何实体一定有内部状态，这种内部状态将环境的实际状态与期望状态进行比较。期望状态也称为目标状态或者目标。内部状态也称为信息状态，这种信息状态又称为中介状态。长期以来，目标状态一直被认为是认知系统的重要成分，而且系统实现目标不能脱离内部状态。所谓“系统”是指利用信息满足目标的任何实体，因此系统必须具有反馈环以便确定自己的目标是否满足了。系统的目标可以是内隐的，它没有明确地表征在系统的某个地方。任何系统都具有信息并且利用信息。中介状态的信息涉及某种事物，涉及在时空方面从系统中消除的实体，它的外部环境受系统信息的影响。中介状态具有下面四个必要而充分的条件：(1)内部状态存在着某种实体，它包括不断变化的目标状态；(2)系统有不断变化的外部状态；(3)在环境状态与系统内部状态之间存在着信息联系，一是从环境进入系统，二是从系统中出来进入环境；(4)系统具有内部过程，这种过程影响其他事物的内部状态及其变化，并且受其他事物的内部状态及其变化的影响。这些过程让系统满足并且依赖于系统的目标。

二、心理表征的特征

(一)持久性

心理表征具有持久性。认知模型在系统的内部状态中是动态的、时时刻刻变化的。例如，瓦特的蒸汽机调节器就是防止蒸汽机爆炸的一个重要装置。它安装在蒸汽管子上，当机器运转加快时，调节器旋转加快，并引起安装在调节器两臂上的钢球上升。由于两臂与阀门之间的机械联系，上升的钢球引起阀门关闭。收缩的阀门减少了蒸汽流量，因此减少了压力，让机器的速度放慢，这又引起调节器的速度放慢，较慢的旋转引起两臂上的钢球下降便打开了阀门。这样，调节器可以保持相对稳定的压力。这个例子表明，有趣的行为可以在无表征的情形下来完成，调节器的中介状态不是持久的。相反，在特定时刻调节器的速度是特定时刻机器压力的间接函数。当压力变化时调节器的速度也变化着。但是没有记录系统过去的状态。正如蒸汽机调节器不需要持久的中介状态那样，认知系统好像不需要持久的中介状态。

暂时的中介状态并不像调节器或者调温器那样只限于简单的机械物体。Kelso指出，马的步态受马各部位相互作用的控制，这包括当时马腿移动的速度的影响，但是不受先前步态的影响。在分布的联想模型中，对许多单元的各种激活也都是暂时的状态。当一种新的活动以许多单元的形式出现时，旧的活动便消失了。同样，动态系统的当前状态是暂时的，随着系统的发展将会变为新的状态。

动态系统显然包括激活中介状态的暂时变化，但是也需要持续更长时间的状态。联想模型使用单元之间连结的权重作为过去活动的痕迹。这些中介状态都是高度分布的。没有特殊的权重(或者单元)可以作为呈现的符号，虽然通过观察连结矩阵的特征常常可以检验联想网络的行为。例如，它们的主要成分结构，这些连结权重使中介状态持久地保持着，如果没有这些中介状态，连结模型就不可能进行记忆。总之，动态系统必须具有持久的能量，来发现如何从已有的状态获得新状态，这种观点是决定系统行为的关键。例如，吸引人注意的物体状态的位置。但是并非所有的中介状态都是暂时的。学会并使用先前行为的系统具有持久的状态，这种状态让系统根据过去的经验对新情景作出反应。蒸汽机调节器可以根据暂时状态而非持久状态进行操作，因为这是一种简单的操作，更加复杂的认知行为需要持久的中介状态。

(二)差异性

认知模型认为表征的成分都是一些不同的成分，不同的状态强调这些不同成分的差异性。认知的心理表征的观点认为，不同的成分就是不同的实体，它们从特征罗列的表征到语义网络，再到结构的表征与图式是变化着的。

理解不同的实体可能直接根据持久的表征实体的中介状态，但是并非所有持久的中介状态都能为较大的状态作出有限而精确的贡献。例如，在动态系统和重复的连结模型中，引起注意的物体状态都是持久的，但是它们不是不同的实体。引起注意的物体状态显然不能由不同的界线相互分离，因此它们的语义解释是不精确的。在这些系统中，从一种状态到另一种状态的过渡作为加工过程的结果，正如作用于连续状态的过程能量消耗最低一样。在认知系统中没有不同的实体，新的认知状态不是过去状态的复制品，新的状态类似于但不等同于过去的状态。在分布的连结模型中新的状态都是激活的向量，这种向量类似于过去状态中出现的激活向量。在动态的系统模型中认知系统的行为就是状态空间的一个点，认知系统可以占据状态空间相邻区域的许多点，但是一次只占据一个相同的点。

关于如何获得与上下文有关的表征，LandauerGi Dumais提出了一个心理词典模型即潜在语义检索模型。他认为，人的心理词典通过使用高维空间贮存了句子的许多词汇的高层次共现关系。这个模型的特点是在训练时看见课文中的词汇与没有看见课文中的词汇两种情况，词汇测试完成时的成绩都提高了，后者是由于新课文呈现时泛泛地区分了出现的语义空间。尽管词汇测试做得很好，但是它没有包括对应于词汇意义成分的不同实体。第二种研究，主要探讨认知过程产生的元认知情感和具有不同实体的系统。人们常常具有一种“知的情感”。例如，有人提出难题时不能获取它的答案，但是如果

曾经见过此类难题，便可以相当准确地说是否可以识别它。这种情感与熟悉的检索线索以及从记忆中检索的部分信息有关，但是没有一个过程涉及被加工项目的不同特征。尽管具有连续中介状态的证据，但是复杂的认知系统应该具有不同成分的中介状态。当人比较概念时，可以获取概念的共同性与差异性。例如，当比较小汽车与摩托车时人们发现，罗列共同性(例如：二者都有轮子，二者都有引擎)以及差异性(例如：小汽车有四个轮子，摩托车有两个轮子；小汽车的引擎比摩托车的引擎大)很容易。如果一个模型具有不同的实体，那么有可能稍后才获取这些实体；相反如果一个模型没有不同的实体，那么表征的成分就不能为认知过程所获取与使用。例如，在分布的连结模型中，特定时间的活跃的中介状态就是许多单元的活动。加工就是使用一种全方位的策略来比较向量，只有不同的实体存在时才有可能获取共同性与差异性的内容。

认知过程具有不同的实体，因此人可以完成的认知过程更加偏向于一个维度的精确匹配。在类似的研究中Tversky＆Gati发现，人倾向于给类似性匹配较高的权重。与预测心理表征的心理空间模型相比，每一个发现刺激的每一个维度是一个精确的匹配，与两个维度具有类似而不相同的情况相比，由两个维度描述的一对对刺激更加类似。但是选择研究发现了相反的结果，当面对一个选择时人们常常会做出协调极端值的选择：例如，一份理想的减肥餐可能味道好而且没有热量。有3种餐可供减肥的人选择；(1)味道好而且有许多热量；(2)味道一般，适度的热量；(3)味道不好，没有热量。人们很可能会选择中间的答案，因为它协调了两个极端。这种情况可以预测理想的精确匹配，来支持选择部分满足许多主动的目标。这些例子的许多物体具有部分类似性而不是整体类似性。缺乏不同实体的系统如何发现具有相同方面的一些配对，这仍然是一个没有解决的问题。并非所有的认知过程都具有不同成分的中介状态。使用空间中介状态的动态系统与连结模型都是好的认知行为模型，这些过程受前后关系的影响，但是前后关系的影响也可以分子水平的不同中介状态来模拟。其他过程，例如找反义词或者进行比较，至少都需要不同的中介状态。

(三)成分结构

认知加工的一个重要方面是概念结合。这种从原始单元形成较复杂的概念的能力是语言的特殊情况，它通过并列衔接表征物体的形态单元(主要是名词)与表征这些物体之间关系的其他单元(主要是动词)来描述许多动作，这样可以自由而容易地结合许多概念，因此符号表征具有的成分结构即角色中项，(roleargument)可以促进概念的结合。

认知过程存在的一个主要问题就是它需要“角色一证据”的结构，需要将加工过程与谓项及其中项用界线联系起来。与影响非成分结构或者状态的过程相比，受这种结构影响的过程更加复杂。例如，如果中介状态是空间的，加工便包括测量空间的距离；如果结构是独立的符号或者子符号特征，这些特征便用基本的操作来进行比较。这种“角色一证据”的结构还具有一些限制条件，因此存在着一些子加工过程。认知科学家研究的加工过程是相当复杂的。

我们以比较两个结构的动作为例，如将原子比做太阳系。Gentner的结构映射模型是最常用的比较模型。该模型认为，比较就是寻找结构一致的匹配，这种匹配是根据类似的联系和一对一映射。在类似的联系中与谓项匹配的中项也必须匹配。例如，电子对应于行星，因为二者都是围绕着某种东西旋转。一对一对应要求一个结构的每一个成分匹配另一个结构的每一个成分。例如，将电子映射到行星意味着它们不能对应于太阳系，因此比较过程会考虑到谓项及其中项之间的限制条件。学者们已经编制了类比匹配的许多计算机程序来模拟复杂性的认知过程，但是由于“角色一证据”这一结构更加复杂，受它影响的过程不适合于作为认知发展的模型。

视觉中介状态具有的成分可以将各个部分之间的关系编码。Kosslyn根据行为的、计算的和神经心理学的证据认为，视觉系统用于描述意象成分之间的关系具有两种不同的方式，大脑右半球系统根据数量的关系来描述视觉环境，大脑的左半球系统根据成分之间的特征来描述环境。视觉对物体的识别需要注意意象成分之间的关系。表征物体的中介状态是指由空间关系连结的原始形状，识别线图物体的能力更多地会受到线段交汇处信息的干扰，很少受交汇处之间等量线段信息的干扰。因此，解释物体恒常性需要的刺激可能包括某些关系成分，而用于解释空间的介词指的是从许多具体物体中抽取的空间关系。

解释人的语言能力模型不能脱离成分结构。人们很容易区分两个句子：“轰炸机击落了喷气式飞机”和“喷气式飞机击落了轰炸机”。因为，人使用了结构化的内部状态来表达不同的观点，你认为轰炸机击落了喷气式飞机，他认为喷气式飞机击落了轰炸机。持有一个“命题态度”不仅需要人们能够对原始命题本身的成分进行编码，而且需要人们认可相反的命题。这种加工是人类语言能力的一个重要组成部分，需要努力进行否则不可能完成，如果没有“角色一证据”结构的中介状态便没有可能模拟这种能力；一个模型如果不能区分“角色一证据”结构的限制条件，就不能解释复杂的、较高水平的认知语言的加工。

(四)抽象性

抽象的思维与认知加工密切相关，因为在一定水平上存在着抽象的中介状态。环境信息本身不进入人的大脑影响行为，感觉的信息数据都是由物理刺激通过神经传递到达感觉器官的结果，因此描述抽象水平的中介状态具有重要的意义。已知逻辑语句P—Q，假设任何判断的思维可以扮演P或者Q的角色，这个假设便出现问题。解决这个问题的方法就是寻找获得难度不同的抽象逻辑规则。但是许多研究探讨了与内容有关的结构用于解决逻辑问题，例如Lohnson—Laird认为，人通过形成心理模型来解决逻辑推理问题，心理模型有熟悉的物体，使用由熟悉情景获得的推理规则。同样与抽象情景相比，当熟悉具体情景时人们可以更好地完成逻辑推理作业。例如，如果Wason选择的作业涉及到社会规则，像许可或者义务抓小偷，这项作业便完成得很好。关于推理过程的精确特征研究目前仍然进行着，但是一般认为内容对人们所采用的推理方式具有很大影响。

受内容限制的推理性质表明人类的推理不能脱离环境。Brooks研制的机器人使这个假设具体化了，但是没有形成一般的结构来描述机器人的环境，只有机器人在接触环境时使用的信息才是立即可以获得的，而且只能短时贮存信息。动作着的机器人在两个模块之间不传递任何信息，它的一个模块抑制着另一个模块的活动。相关的心理学方法也用于研究环境行为。例如，Hutchins对轮船上的海员进行了一项重要的研究，他认为设计轮船航线的复杂作业包括设计者的深度认知，需要使用工具和加工共有的信息，没有任何人会有整个航行作业的

抽象结构，相反作业本身是由完成作业的工具(例如：地图和量角器)构成的。

认知语言学家认为，心理结构不完全是抽象的。Langacker认为，句法结构反映了环境的状态，编码命题像“在…上”“在…下”是与编码空间信息的结构相联系的，与反映抽象结构没有联系。语言表征都是符号表征，都是与知觉有密切联系的符号，它与语言模型使用的语言符号是不一样的。因此，与经典的语言学相比，认知语言学更加密切地将句法和语义联系起来了。认知科学的主流研究已经脱离了使用抽象的逻辑形式，转向使用与内容有关的方法。类概念形成的研究表明，人的大脑贮存具体的情节而不贮存抽象的类概念结构。问题解决的研究表明，人们通过先前问题的类比来解决新问题，而不是根据抽象的解答程序解决问题。例如，Bassok等人发现，大学本科生编制的算术文字题受文字题内容的影响，但是如果算术知识很抽象就不会受内容的影响。在人工智能中与例子推理有关的基本假设是，与形成抽象的规则相比人们更加容易贮存与检索扭曲的例子，以便获取程序来识别何时使用这些程序然后用于新的情景。

这些例子表明不可能存在目标通用的、不受环境影响的图式与过程。认知加工过程的内容具有很大的作用，就是说大多数中介状态都涉及本身形成的环境信息。对一个人来说他有不同程度的信息抽象能力，有些类型的推理图式，例如逻辑图式非常明确，不受范围的影响，可以贮存抽象的规则；有些类型的推理主要与范围有关。认知科学回答的主要问题是，有多少类型的中介状态是抽象的、有多少是具体的以及不同的认知过程使用了哪个水平的抽象加工工具。

(五)受规则控制

认知加工模型提出了一些规则。例如，皮亚杰的阶段理论基本思想认为，发展的目标状态就是形式运算的能力。乔姆斯基的语言学认为，语法规则将深层结构转换到表层结构。人工智能理论认为，应用算子可以解决问题。所谓应用算子就是，呈现前提条件，以引起结果来改变中介状态，然后控制与环境相互作用的效应器。人工智能推理系统的规则一般都是推理图式或者产生式，也可以是统计的程序，这是专家推理行为的主要成分。人工智能的问题就是初始状态与目标状态之间的冲突，问题解决者具有一系列可以应用的规则或者算子以减少这种冲突，因此问题解决就是通过问题空间的搜索将规则用于当前状态以便产生问题空间。

发展心理学的规则控制方法也不难理解。Smith Xi Sera认为，许多发展理论首先将成人的行为作为期望的目标状态然后形成一种理论，从不可避免的初期状态发展到有序的成熟水平。成人的行为首先是根据规则系统来描述的，然后注意观察儿童直到他们表现出受到合适的成人规则的影响为止。例如，皮亚杰在平衡杠杆研究中，给儿童呈现出各种形状的长积木，鼓励他们尽可能平衡这些积木。注意观察他们是否产生了正确的规则，即重物的下垂力是重量、重物与支点距离的函数。这个作业的儿童行为反应就是产生了过渡的不正确规则，如“支点必须位于中心”，因此儿童发展的关键就是获得了具体的规则。这些发展模型类似于语言学的模型。现代语言学的主要观点认为，句法结构受到非常抽象而普遍的语言规则的影响，用这些规则来发现句子的那些成分是否符合语法。语言学家主要关注语言能力，即精确描述具体语言的语法，心理学家采用了这种观点研究了语言的操作过程，认为这些句法结构存在着心理表征，通过应用语法规则可以构成一种语言的许多句子。心理语言学模型认为，加工过程的规则用于语言输入，这样便可以从句子的表面形式发现句子的结构。

反表征主义的主要代表人物Thelen＆Smith认为，认知发展不包括规则的获得。他们使用运动能力的发展作为例子认为，如果婴儿身体受到外物的支撑同时刺激他们的脚部，便可以出现走路的动作，不久这种能力便消失了，但是随着时间的延长又会重新出现。运动理论使用这种一般性儿童行为的规律作为动作发展理论的基础，进而承认可观察行为出现的成熟变化。事实上儿童的发展不受获得少量规则的影响而受许多物理条件与神经条件相互作用的影响。儿童的行为不但受大脑与组织成熟的影响，而且受儿童与外部环境相互作用的影响，各种各样的因素必须结合在一起才能促进儿童行为的发展。基于规则的动作的发展观点只研究了一般儿童的动作的发展，忽略了个别的差异，但是动作发展的动态观点认为，个别差异变化是非常重要的发展因素。． 认知过程可以不需要规则，但是规则是认知系统的一部分，有些认知过程很可能就是与规则有关的系统。对规则的讨论需要与之相关的技术与方法，如果认知特征的计算假设是正确的便可能以规则模拟认知，因为计算模型的原理让基于规则的机器可以做任何事情。如果认知包括执行算法便可以使用规则来模拟这些所有算法。如果计算假设是错的，就是说以非计算的方式完成认知，那么当规则提供既合适又容易使用的一种描述语言时，认知模型使用规则便是合理的。基于规则的系统可以解释认知过程，但是不能说认知过程是基于规则的，认知科学使用的有些规则太粗糙。

三、评 论

第一，心理表征在认知心理学各个领域研究中是一个经常用到的重要概念，但是国内很少有人能够清楚地解释它的内涵与外延，特别是关于它的特征更是缺乏深入的探讨。Markman&Dietrich(2000年)的表征观点为我们理解心理表征的实质提出了明晰的框架。这对于心理学的基础研究与应用研究具有很大的指导意义。

第二，Markman&Dietrich(2000)认为，心理表征就是中介状态的观点区分了认知科学与行为主义，强调了心理表征的实体与环境的客观实体的对应关系。中介状态的抽象概念是指一些系统(例如：有机体)作为进来的环境信息与出去的行为之间的中介，这些系统具有可利用的内部信息，这个条件区分了认知科学与行为主义。心理学与人工智能的许多计算模型没有使用中介状态，它们的内部状态不对应于系统之外的相关事物。

第三，Markman＆Dietrich(2000)比较了赞成表征的观点与反对表征的观点。他们从中介状态的角度看问题，认为表征观点与非表征观点之间的一致之处还是比较多的。事实上关于表征是否存在的问题可以这样理解，不同的研究者注重探讨认知的不同方面，使用各种不同的中介状态解释研究的实体，因为通过增加中介状态的一个或者几个特征可以获得各种不同的中介状态。

第四，Markman&Dietrich(2000)详细解剖了心理表征的特征，强调了中介状态的必要性与研究方法的多样性。中介状态的核心是从说明性观点来解释表征的实体。上面提到的五种关键的特征可以单独或者结合起来解释许多认知过程。认知科学的讨论不应该针对表征是否是必要的，而应该针对中介状态的具体特征是否有必要解释具体的认知过程。认知科学应该追求研究方法的多样性，而不是反表征主义的或者追求一种真正的表征形式来作为所有认知过程的基础。

四、结　论

1．认知科学的心理表征是有机体环境信息的载体，认知系统具有承载信息的内部状态即中介状态。这种中介状态具有五种特征，即持久性、差异性、抽象性、具有成分结构和受规则控制。

2．简单的认知行为需要暂时的中介状态，复杂的认知行为需要持久的中介状态。

3．心理表征的不同成分之间的差异性构成了不同的心理状态。

4．中介状态在一定水平上存在着抽象性。

5．符号表征有成分结构，受这种结构影响的加工过程更加复杂。

6．认知过程可以脱离规则，但是认知系统离不开规则。

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