认知科学：导论/认知科学定义

认知科学是关于心灵的跨学科研究。它在两个重要方面与其他科学不同：理论和方法论。

从理论上讲，认知科学不同于其他研究心灵的领域，因为它倾向于关注特定的分析层次——信息处理层次。在方法论上，研究工具会不同，但研究的目标是信息处理。

分析层次

世界上许多事物都可以从多个解释层次进行有效的研究。以天气为例。我们可以尝试在全球范围内理解和预测天气。在这个层次上，我们将关注大型洋流和空气的对流。我们可以找到一些模式，例如，由于科里奥利力的作用，飓风在北半球总是逆时针旋转。

在这个解释层次上，我们使用诸如“飓风”和“洋流”之类的术语，这些术语描述了极其复杂的物体，以至于将它们称为物体似乎很奇怪。然而，这些术语之所以合法，是因为我们可以对它们的行為进行高于随机性的预测。这表明我们正在处理一个合法的聚合层次，值得研究。

在更低的层次上，我们可以从冷锋的角度看待天气。在更低的层次上，我们可以观察单个原子以及它们如何相互作用。每个层次都有一套术语来描述存在的事物。这套术语被称为“本体论”。每个分析层次都适用于研究某些类别的問題。问题及其答案都用这套本体论来描述。

类似地，人们也可以从多个分析层次进行合法研究。社会学、经济学和政治学关注群体之间的相互作用。社会心理学研究个人如何相互作用，以及社会身份如何影响人类行为。认知心理学研究人们如何感知和使用他们的记忆进行思考和行动。神经科学家研究大脑的功能，而有机化学研究生物体中分子之间的相互作用。虽然你可以在原子或量子层次研究人，但这与其他物体的量子行为非常相似，以至于没有必要区分对人的量子研究与对其他事物的量子研究。

甚至上述层次也存在子层次。生物学内部有多个层次：生物学家观察分子、突触、神经元、网络、地图、子系统和整个神经系统。

科学家往往轻视高于自身分析层次。较低层次的分析往往处理较小、较简单且易于预测的事物。不可能进行像物理学家那样控制的社会学实验。但不要成为解释层次的偏执狂！所有这些层次都是合法的，并且适用于某些类型的问题。就像目前不可能使用化学来预测天气一样，也不可能使用生物学来预测人的行为。

科学家：术语来自哪里？：该术语由威廉·惠维尔 (1794--1866) 创造，他还创造了以下词语：阴极、物理学家、融会贯通和离子。

认知科学的解释层次：功能或信息层次

认知科学倾向于关注特定的分析层次。正如前一章所述，认知科学试图将心灵理解为计算机程序。这意味着认知科学家希望从非常详细的层次理解信息如何在心灵中处理。

心理学家可能对例如智商如何有助于记忆数字列表的描述感到满意，但这种描述性和统计模型对于认知科学家来说过于高层。认知科学家会深入一层：他们希望在详细的层次上理解认知，以至于人们可以制作一个以相同方式处理信息的计算机程序。

一个常见的误解是认知科学家将心灵视为计算机。也许早期是这样，但如今程序才是正确的比喻。我们知道人没有硬盘和显卡之类的东西。然而，可以编写计算机程序来模拟任何系统（精度各不相同）。认知科学寻找在计算机程序层次上编码的解释。

例如，仅仅说人们记得他们遇到的人的职业是不够的。为了达到认知科学所需的详细程度，需要指定其他事物，例如用于编码此信息的符号、它在记忆中如何索引以便进程可以检索它，以及其他属性，例如它从记忆中检索的难易程度、是否相信它、相信程度、是否与一个真实概率相关联、它与哪些其他想法相关联等等。

大多数认知科学解释将认知视为运行在神经元网络之上的程序。在很大程度上，认知科学家将复杂动物（如人类）的心灵视为在神经硬件上运行的软件。在信息层次之下是神经层次，认知科学也开始对此感兴趣。在解释层次方面，认知科学家正在寻找神经层次上最佳描述的活动如何上升到信息处理层次。考虑联觉。这是一种感觉经常混淆的疾病。例如，在品尝事物时感觉形状。最常见的联觉形式是数字-颜色联觉。这是因为处理数字和颜色的脑区实际上是彼此接触的。

认知科学的范围

我们已经将认知科学与普通心理学区别开来，因为认知科学对特定的解释层次感兴趣。然而，认知心理学家也对那个解释层次感兴趣。与心理学进一步的区别在于，认知科学家对所有心灵感兴趣，即使它们不是动物，而心理学则专注于人类和动物的心灵。

什么是心灵？与物理学的相关性：定义构成心灵的标准很困难，而且没有达成共识的标准。但答案对物理学很重要，因为存在一种称为人择原理的理论，该理论认为，我们在宇宙中看到的东西可能是这样的，仅仅是因为如果不是这样，我们就不会存在来观察它。因此，例如，可能存在没有物质的其他宇宙，但这样的宇宙永远不会产生观察者，这些观察者可以创造科学并想知道为什么没有物质。但在这方面，什么算作观察者？我们不知道，但也许认知科学可以帮助解决这个问题。有人可能会认为，量子力学中观察者的概念也与此相关。根据对量子波函数的哥本哈根解释，波函数会坍缩，导致粒子在被观察时出现在特定位置。但据一些物理学家说，这种观察仅仅意味着与另一个粒子的相遇，而不是有智力生物的感知。

人类和其他动物有心灵，正如我们将看到的那样，许多植物也有感官和记忆系统，它们充当原始的心灵。还有哪些其他类型的心灵？有两个突出的例子。第一个是人工心灵的类别。在这种情况下，“人工”与“自然”相反。它仅仅意味着“人造”。当认知科学家和人工智能研究人员创建能够完成智能任务的计算机程序时，这些程序的行为就成为了人们感兴趣的。认知科学家不仅对认知是什么感兴趣，而且对认知可能是什么感兴趣。如果发现外星生命，认知科学家也会对其认知感兴趣。

第二个突出的例子是分布式认知。这个主题将在本书的后面详细讨论，但简而言之，分布式认知是指从一群相互作用的实体中产生的认知，例如一个人使用计算器、一个蜂群，或者一群人协调建造房屋的行为。

外星人都在哪里？:

认知科学有可能谈论外星生命的思维本质，但到目前为止我们还没有遇到过任何外星生命。鉴于宇宙中存在数万亿颗恒星，有些人认为，很可能在某个地方存在许多外星生命形式，其中许多是智慧生命。

估计宇宙中生命数量的一种方法是使用德雷克方程。最近的观测表明，10% 的恒星都有一颗宜居行星。

如果它们存在，它们在哪里？为什么我们没有看到它们？

科学家提出了一些解释外星人为何没有联系我们的原因。 许多人认为是因为根本就没有外星人。 雷·库兹韦尔认为，第一个拥有生命的星球将不可避免地发展出智慧，然后发展出能够用可以思考的物质来覆盖已知宇宙的技术。 因此，尽管生命可能在其他地方发展，但第一个智慧会在它有这种机会之前接管宇宙。 在我们的宇宙中，这就是我们。 他预测，有一天人类会扩张并把宇宙中的物质变成，基本上来说，思考的计算机材料。

认知科学的方法论定义

“作为一个经常在这个领域出没的局外人，我已经习惯了某些参与者对其他学科同事表现出的不尊重。 ‘为什么，丹，’人工智能领域的人问，‘你为什么要浪费时间和那些神经科学家讨论？ 他们手舞足蹈地谈论‘信息处理’，还担心它在哪里发生，涉及哪些神经递质，以及所有那些无聊的事实，但他们对高级认知功能的计算要求一无所知。’ ‘为什么，’神经科学家问，‘你为什么要浪费时间在人工智能的幻想上？ 他们只是凭空想象他们想要的任何机器，并说出关于大脑的无知言论。’ 同时，认知心理学家被指责编造出既没有生物学合理性又没有经过验证的计算能力的模型； 人类学家如果看到模型也不会认得，而哲学家，众所周知，只是互相洗衣服，警告着他们自己创造的混乱，在一个既没有数据也没有经验证的理论的竞技场里。 这么多白痴在研究这个问题，难怪意识仍然是一个谜。 所有这些指控都是真的，还有更多，但我还没有遇到任何白痴。 我从大多数理论家中汲取的知识，在我看来，都是非常聪明的人——甚至可以说是天才，他们带着天才常有的傲慢和急躁——但他们的视角和目标有限，试图通过采取任何他们能看到的捷径来解决难题，同时贬低别人的捷径。 没有人能把所有问题和细节都搞清楚，包括我自己，每个人都必须对问题的大部分进行含糊其辞、猜测和手势。’

--丹尼尔·C·丹尼特

认知科学也经常通过其方法论来定义。 特别地，它是对心灵的跨学科研究。 如历史篇所述，认知科学主要利用认知心理学、人工智能、哲学、语言学和神经科学的方法。 其他有贡献的领域，但程度较低，包括教育、人类学和行为经济学。

跨学科意味着什么？ 这是一个正在积极讨论的话题； 本书将提供一个答案。 跨学科是一个学者群体，他们承认相关学科的问题、解释和方法。 理想情况下，为跨学科撰写的论文将尽可能地讨论研究结果的影响，并将它们与其他相关学科联系起来。 这通常受到个别研究人员的知识和能力的限制。 我们可以将跨学科与多学科进行对比，后者不需要互动努力。

认知科学不是唯一的跨学科。 女性研究涉及历史、哲学、社会学、政治学、文学理论等。 宗教研究是一个跨学科，涉及历史、人类学和哲学等学科。

生物化学和分子生物学曾经是独立的领域，参加不同的会议并在不同的期刊上发表文章。 它变成了一个跨学科，现在可能被认为是一个独立的学科。 也许有一天认知科学会成为它自己的学科。 目前，大多数被认为是认知科学研究的研究都有来自相关学科子集的明确方法。

什么是认知科学家？

认知科学家必须使用学术方法来研究心灵。 除此之外，观点各不相同。 我们将提供四个定义，按排他性递增排列

1. 认知科学家是任何来自相关子领域之一的学术实践者，他们研究心灵。 根据这个定义，即使一位哲学家从未阅读过其他领域的工作、在其他领域发表文章，或将她的发现与其他领域中的理论和问题联系起来，她也将被视为认知科学家。
2. 认知科学家是任何来自相关子领域之一的学术实践者，他们对某些其他子领域有工作了解，并积极地将她的工作与某些其他子领域的理论和问题联系起来。 她活跃在认知科学界。
3. 与上面的定义相同，除了她积极与使用不同方法的其他学科的学者合作。 例如，一位人工智能研究人员与一位神经科学家合作，为执行某些认知任务的网络创建计算机模型。
4. 认知科学家是任何使用来自多个相关子领域的科学方法来研究心灵的学术实践者。 例如，如果一位语言学家除了传统的语言学分析之外，还对人类参与者进行实验。 她也是该社区的成员，并对她的发现进行背景说明。

总结

认知科学是研究心灵的科学，但它还从两个基本方面进一步定义： 它的首选解释级别（即计算机程序的级别），以及它的方法论（即跨学科，主要包括认知心理学、语言学、人工智能、哲学和神经科学）。

学习问题	答案
在什么条件下，分析级别在一个科学领域是可接受的？	当可以使用该级别的本体进行准确预测时。
认知科学家使用什么隐喻来理解心灵？	他们将心灵视为一个计算机程序（不是一台计算机）。
认知科学家更喜欢对认知的详细描述，以便___。	可以编写一个以相同方式处理信息的计算机程序。
在认知科学的隐喻中，心灵是__，而大脑是__。	软件，硬件
认知科学的主要贡献领域有哪些？ 1. ?	1. 认知心理学（助记：CLAPN'，因为所有领域都在为认知科学鼓掌）
认知科学的主要贡献领域有哪些？ 1. 认知心理学，2. ?	2. 语言学（助记：CLAPN'，因为所有领域都在为认知科学鼓掌）
认知科学的主要贡献领域有哪些？ 1. 认知心理学，2. 语言学，3. ?	3. 人工智能（助记：CLAPN'，因为所有领域都在为认知科学鼓掌）
认知科学的主要贡献领域有哪些？ 1. 认知心理学，2. 语言学，3. 人工智能，4. ?	4. 哲学（助记：CLAPN'，因为所有领域都在为认知科学鼓掌）
认知科学的主要贡献领域有哪些？ 1. 认知心理学，2. 语言学，3. 人工智能，4. 哲学，5. ?	5. 神经科学（助记：CLAPN'，因为所有领域都在为认知科学鼓掌）