（计算机软件与理论专业论文）基于按模式记忆理论的联想记忆机制研究.pdf

在记忆模式内部属性的增删和修改: 给出部分属性激发对整体记忆模式的联想，即对记忆模式的识别; 在注意机制的调竹卜 ，整体记忆模式到白 身属性集的联想; 在注意机制的调i y 下 ，基于相似性的记忆模式之间的联想; 基于类属关系的记忆模式之间的联想: 由 记忆模式功能层中 存储的与其它记忆模式联系所确定的激活扩散效应。 上述 _ 作实现了一个基于按模式记忆理论的联想记忆机制操作性较强的模 4 .厂 本文的结构分为 7章。第一章是对该领域中前人_ l 几 作的分析，在继承的基础上寻求新 的 发 展 ， 从 他 们 的 成 功 结 果 中 汲 取 经 验 - a 我 们 认 为 不 足 的 地 方 来 补 充 完 善 研 究1 作 中 的 思想、方法和观点，甚至个别的处理技巧。 第二章详细地讨论了墓于按模式记忆理论的记忆结构。首先同顾了前人在记忆理论方 面的_ l 作，土要部分是就基于按模式记忆理论的记忆结构进行了深入的讨论。其中的土要 ! : 作包括属性的动态编码方法、属性的层次划分、属性绝对和相对重要程度的区别与联系、 记忆模式的按内容存储等内容。本章是联想记忆机制运行的基础，也是本论文 i 作的基础。 第二章着重讨论了记忆模式内部的联想记忆机制。 第四章研究基于等价类划分的相似性联想。在本章中我们对相似性的定义和度量作出 了有白己特色的 f 作，实现了相似性方面性、方向性和非传递性，丰富了前人的 i : 作。 第五章提出了谱义树的动态生成方法，着重研究了基于类属关系的联想记忆机制。井 且讨论了记忆模式间的激活扩散效应。 第 六 章 给 出 了 两 个 实 验 ， 及 其 部 分 模 拟 程 序 的 示 例 和 实 验 结 果 ,l部 分 的 !作 验 证 了 我 们 对 联 想 记 忆 机 伟 。 的 研 究 有 较 强 的 操 作 性 ， 且 比 较 符 合 人 类 的 思 维 行 为 实 质 牙 第七章对全文作了简要的总结，且对今后的工作作了初步的展望。 我 们 希 望 以 上 一 作 能 对 相 关 领 域 的 研 究 有 一 定 的 参 考 价 值 。少 、 关 健 字 : 联 想 记 忆 按 模 式 记 忆 理 论 记 忆 模 式 属 性 相 似 性 语 义 树 分 剪 ab s t r a c t a s s o c i a t i v e m e m o r y m e c h a n i s m i s n o t o n l y o n e o f i m p o rt a n t p a rt o f m in d a c t i v i t i e s o f h u m a n b e i n g , b u t a l s o a k e y p a rt o f s o m e a i s y s t e m s s u c h a s a n a l o g y i n f e r e n c e . t h e r e s e a r c h o n a s s o c i a t i v e m e m o r y m e c h a n i s m p r o b e s i n t o h u m a n i n t e l l i g e n c e a c t i v i t i e s , f u rt h e r m o r e , i t o f f e r s s o m e r e f e r e n t i a l i d e a s , m e t h o d s a n d v i e w s t o a l a n d n e w t h e o r i e s o f i n f o r m a t i o n p r o c e s s s y s t e m s . s c h e m a t i c t h e o ry i s f e t c h e d i n t o t h e r e s e a r c h o n a s s o c i a t iv e m e m o r y , a n d s o m e i m p o rt a n t a c h i e v e me n t s i n t h i s d i s s e rt a t i o n c a n b e c o n c l u d e d a s f o l l o ws : i . t h e p r o s p e c t o f t h i s d i s s e rt a t i o n i s t h a t a s s o c i a t i v e m e mo ry i s a d y n a m i c p r o c e s s , w h i c h d e p e n d s o n n o t o n l y t h e s e m a n t i c r e l a t i o n s h i p s b e t w e e n t h e s o u r c e a n d t h e t a r g e t , b u t a ls o t h e in fl u e n c e b r o u g h t b y t h e i n t e r a c t i o n o f o b j e c t a n d t h e o u t e r w o r l d . a c c o r d i n g t o t h e r e f e r e n c e s c o l l e c t e d a s p o s s i b l e , t h e p r o s p e c t i s d i ff e r e n t f r o m t h e f o r m e r w o r k s , w h o s e s t a n d p o i n t i s t h a t a s s o c i a t i v e m e m o ry i s n o t a r e c o v e ry o f a n e x i s t e n t s t a t i c a s s o c i a t i o n ; 2 . i n t h i s d i s s e rt a t i o n , t h e p l a t f o r m o f a s s o c i a t i v e m e m o ry i s t h e m e m o ry s t r u c t u r e i n w h i c h s t o r a g e a n d p r o c e s s c o - e x i s t . a n d s o m e i m p o rt a n t a tt r i b u t e s d e s c r ib i n g m e m o r y s t r u c t u r e s u c h a s s e m a n t i c , f u z z y , h i e r a r c h y a n d d y n a m i c a r e i m p l e m e n t e d . t h i s w o r k i s d i ff e r e n t f r o m t h e f o r m e r w o r k , w h i c h i s b a s e d o n t h e s t r u c t u r e i n w h i c h s t o r a g e a n d p r o c e s s s e p a r a t e . 3 . i n t h e r e s e a r c h b a s e d o n a b o v e p o i n t s , s o m e p r o s p e c t s a n d p r o c e s s o n s o m e k e y i s s u e s a r e d i ff e r e n t f r o m t h e f o r m e r w o r k s : i n t h e m e m o r y s t r u c t u r e b a s e d o n s c h e m a t i c t h e o ry , t h e d i ff e r e n c e a n d r e l a t i o n s h i p b e t w e e n t h e a b s o l u t e a n d r e l a t i v e i m p o rt a n c e o f a tt r i b u t e a r e c o n s i d e r e d a n d d e s c r i b e d , w h i c h a r e d e n o t e d b y f e a t u r e c o e f f i c i e n t f a n d i n t e g r a t i o n w e i g h t 。 ; a g i v e n a tt r i b u t e ma y r e fl e c t d i ff e r e n t f e a t u r e s i n a s s o c i a t i v e me mo ry p r o c e s s u n d e r t h e d i ff e r e n t c o n d i t io n s , t h e r e f o r e , t h e d y n a m i c c o d e s o f a tt r i b u t e i s d e s i g n e d a c c o r d i n g t o t h e m e t h o d o f e q u i v a l e n t p a rt i t i o n . t h e d e t a i l e d d i s c u s s i o n i s g i v e n a b o u t it ; i t i s k n o w n t h a t s i m i l a r i t y i s a n i m p o r t a n t f a c t o r i n a s s o c i a t i v e m e m o ry m e c h a n i s m . i n t h e d e fi n i t i o n a n d m e a s u r e m e n t o f s i m i l a r i t y , t h e s h a r e d a tt r i b u t e s o f s i m i l a r o b j e c t s a r e e m p h a s i s . f u rt h e r m o r e , s o m e i m p o rt a n t s i mi l a r i ty c h a r a c t e r i s t i c s , w h i c h a r e e x p l o r e d a n d p r o v e d b y t h e t h e o r i e s a n d e x p e r i m e n t s o f c o g n it i v e p s y c h o l o g y , s u c h a s r e s p e c t s , d i r e c t i o n a n d i n t r a n s i t i v it y a r e i v i m p l e me n t e d ; a n a s s o c i a t i v e c h a i n d e f i n e s t h e p r o c e s s o f a s s o c ia t io n : m e m o ry s c h e m a m i - - a t t r i b u t e s e t a o f mi - - a t t r i b u t e s e t b c o r r e l a t e d w it h a t t r ib u t e s e t a b y s e m a n t i c r e l a t i o n s h i p -t h e m e m o r y s c h e m a m2 i n t r i g u e d b y a t t r i b u t e s e t b . t h e d i r e c t i o n o f t h e c h a i n i s a tt r i b u t e d t o t h e a d j u s t i n g o f a t t e n t i o n m e c h a n i s m, i n o r d e r t o r e fl e c t t h e i n t e r a c t i o n o f o b j e c t a n d t h e o u t e r w o r l d . o n e o f t h e c o mm o n c h a r a c t e r i s t i c s o f h u m a n m e m o r y a s s o c ia t i o n i s t h e t e n d e n c y t o t h e h ig h e r c a t e g o r i z a t i o n . t h e r e f o r e , t h e d y n a m i c c r e a t i o n o f s e m a n t i c t r e e i s d e s i g n e d t o d e s c r ib e t h e a s s o c i a t i v e m e m o r y me c h a n i s m b a s e d o n t h e c a t e g o r i z a t i o n . b a s e d t h e a b o v e i d e a s , m e t h o d s a n d v i e w s , s i x o p e r a t i o n s o f a s s o c i a t i v e m e m o r y a r e i m p l e m e n t e d a s f o l l o w s : w h e d e l e t i o n a n d mo d i f i c a t i o n o f a tt r i b u t e s i n a m e m o ry s c h e ma ; (z t h e a s s o c i a t i o n o f a g i v e n p a rt a t t r i b u t e s a n d t h e w h o l e m e m o r y s c h e m a , t h a t i s t h e r e c o g n it i o n o f a me m o ry s c h e m a ; ( 5 ) t h e a s s o c i a t i o n o f a w h o l e m e m o r y s c h e m a a n d it s a t t r i b u t e s ; ! ) t h e a s s o c i a t i o n o f s i m i l a r m e m o ry s c h e m a s a d j u s t e d b y t h e a tt e n t i o n m e c h a n i s m o s t h e a s s o c i a t i o n o f m e mo ry s c h e m a s r e l a t e d b y c a t e g o r i z a t i o n ; ) t h e a c t i v a t i o n - s p r e a d i n g o f m e m o ry s c h e m a s s t o r e d i n f u n c t i o n a l la y e r i n a m e m o r y s c h e ma . a n a s s o c i a t i v e m e m o ry m o d e l w i t h h ig h m a n e u v e r a b i l i t y i s m a d e b y a b o v e w o r k s . t h i s d i s s e rt a t i o n i s c o n s i s t s o f s e v e n c h a p t e r s . i n c h a p t e r o n e , t h e n e w d e v e lo p m e n t a n d e x p e r i e n c e s a r e m a d e b a s e d o n t h e f o r m e r w o r k s . a t t h e s a m e t i m e , s u p p le m e n t , m o d i f ic a t i o n a n d i m p r o v e m e n t o f t h e i r d e f i c i e n c y o n t h e i d e a s , m e t h o d s a n d v i e w s , e v e n s o m e n e w d e t a i l e d t e c h n i q u e s a r e m a d e . i n c h a p t e r t w o , t h e m e m o ry s t r u c t u r e b a s e d o n s c h e m a t ic me m o ry i s d i s c u s s e d i n . d e t a i l s . t h e r e t r o s p e c t i o n f o r t h e f o r m e r w o r k s o n me m o ry t h e o r i e s i s m a d e a t f i r s t . t h e m a i n p a rt p r o b e s i n t o t h e m e m o ry s t r u c t u r e b a s e d o n s c h e m a t i c me m o ry , w h o s e c o n t e n t s i n c l u d e t h e d y n a m i c c o d i n g o f a t t r i b u t e , h i e r a r c h y o f a tt r i b u t e s , t h e d i ff e r e n c e a n d r e l a t i o n s h i p b e t w e e n t h e a b s o l u t e a n d r e l a t i v e i m p o rt a n c e o f a tt r i b u t e , t h e s e l f - a d d r e s s i n g o f m e m o ry s c h e m a e t c . t h i s c h a p t e r la y s a f o u n d a t i o n f o r b o t h a s s o c i a t i v e m e m o ry a n d t h e w h o l e d i s s e rt a t i o n . i n c h a p t e r t h r e e , t h e a s s o c i a t i v e m e m o ry m e c h a n i s m w it h i n t h e m e m o ry s c h e m a i s d i s c u s s e s . v i n c h a p t e r f o u r , t h e s i m i l a r a s s o c i a t i v e m e m o ry b a s e d o n t h e e q u i v a l e n t p a rt i t i o n i s d i s c u s s e s . t h e r e s e a r c h o n d e f i n i t i o n a n d m e a s u r e m e n t o f s i mi la r i t y w i t h v i v i d f e a t u r e s i s m a d e . t h e i m p l e m e n t a t i o n o f r e s p e c t , d i r e c t i o n a n d i n t r a n s i t i v i t y o f s i m i l a r i t y e n r i c h e s t h e f o r m e r w o r k s . i n c h a p t e r f i v e , t h e d y n a mi c c r e a t i o n o f s e m a n t i c t r e e i s p r o p o s e d i n o r d e r t o r e s e a r c h t h e a s s o c i a t i v e m e m o r y b a s e d o n c a t e g o r i z a t i o n . t h e a c t i v a t i o n - s p r e a d i n g a m o n g m e m o ry s c h e m a s i s a l s o d i s c u s s e d i n t h i s c h a p t e r . i n c h a p t e r s i x , t w o e x p e r i m e n t s , p a rt o f p r o g r a m c o d e s , r e s u l t s a n d t h e a n a l y s i s a r e g i v e n t h e s e w o r k s v a l i d a t e t h a t o u r r e s e a r c h o n a s s o c i a t i v e m e m o ry i s o p e r a b l e , a n d c o n s i s t e n t w i t h t h e r u le s o f h u m a n t h i n k i n g . s u m m a r y o f t h e w h o l e d i s s e rt a t i o n i s c o n c l u d e d i n t h e c h a p t e r s e v e n , a n d t h e p r o s p e c t a b o u t f u t u r e wo r k i s a l s o v i e we d . t h e a b o v e w o r k i s h o p e d t o o f f e r s o m e u s e f u l r e f e r e n c e s f o r t h e r e l a t i v e f i e l d s . k e y w o r d s a s s o c i a t i v e me m o ry, s c h e ma t ic t h e o ry , me m o ry s c h e m a , a tt r i b u t e , s i mi l a r i t y , s e ma n t i c t r e e , cl a s s i f i c a t i o n vi 本文符号约定: a、 s .m ; 等大写英文字母 ( 或加上下标) :独立存储的记忆模式或属性木 a 等小写英文字母:为 独立存储的记忆模式和属性模式调用的属性或子记 忆模式; m. 。 :记忆模式m的属性a ; wa s :记忆模式 m的全部属性集; v ( a ) .i v ( a ) r : 属性a 的值; 在等价关系r意义 下a 的属性取值; 之 f ( a ) : 属性a 的特征系数: 0 ) ( a ) : 属性a 的格合权重: d o m a in ( a ) : 独立 存储的 属性模式a的 值域; d o m a i n ( a ) : 记忆模式调用的属性a 的 值域; m . fa s :记忆模式m的突出 特征集; m . d a s :记 忆模式m的确定 性 特征 集; a t t r i b s e t : 记 忆模式的 关系 属性集: a . p a r a m e t e r . 属 性a ( 属于 记 忆 模 式的 功能 层) 中 存 储的o b j e c t ( 作 用 对 象) 、 im p le m e n t ( 作 用i 一 具) 、 t im e( 作用时间) 、 p la c e( 作用地点) 的参 数集合; m .t o p ic : 记 忆 模 式m的 主 题 坐 标; s i m ( a , a ) :属性a 和a 的相似度: s i m ( m m , ) : 记忆模式m . 和m , 的 相似 度。 致谢 这篇论文的完成，首先要感谢我的导师董占 球教授。三年前，是他把我带进这个未知 的领域，开始进行艰苦而又有意义的探索。按模式记忆理论是蓝占 球教授提出的一个颇有 新意的记忆理论，相当多的认知心理学和神经生理学的研究和实验结果从不同角度印证了 这个理论框架的合理性，如果可以把人类记忆灵活高效的特征引入沿袭传统记忆理论的信 息科学领域，它的前景是不可估量的。然而，这是一个有待于长期深入研究的艰深课题。 在董占球教授的指导下，我们共同努力，把按模式记忆理论引入联想记忆机制的研究中， 得到了一些有参考意义的结论和成果，于是才有了这篇博士论文。 除了在学术上是我的导师，蓝占球教授也是我生活中的导师。刚入学时，他那 “ 要做 学问，先做人” 、 “ 既是师生，又是朋友”的谆谆教诲犹萦耳边。学高为师，德高为范，能 在他严谨谦和的学术和生活态度下得到熏陶，是我这三年中最大的收获。 同时，计算机学部的史忠植教授是我 高级人工智能课程的老师，他的课程使我开 阔了眼界，对我的研究有很大的帮助，与叶世伟博士的探讨同样使我受益非浅。学部的杨 学良教授、罗晓沛教授、孙淑玲教授、邵佩英教授、常葆林教授和耿继秀副教授都在三年 的学习中，给我许多无私的指点和帮助，在此我表示深深的感谢! 在学习事务和生活上，学部的郭道莲老师、邓德振老师、王丽英老师、钱丽瑾老师和 杨林春老师三年来对我细致耐心的帮助，令我感激在心，在此表示深深的感谢! 三年同窗，罗铁坚博士和徐海智同学、我的室友刘丰珍博士在学习和生活中给我许许 多多有益的帮助和指点。 我的硕士导师冯嘉礼教授和王维智副教授仍然关注着我的研究. 并且给我及时的资料帮助。在与以前的同学王志星工程师、谢学慧硕士、梁晓东硕士和郭 勇硕士的讨论中，我同样得到许多有益的帮助。在此一井向上述老师和同学表示深深的感 谢 ! 最后妥问一直支持我的家人致以深深的谢慧!我在人生道路上前进的每一步，都包含 着他们关心、爱护和鼓励的力且。 这篇博士论文只是我研究道路中 一个小小的总结， 谨以 此文当 做一个阶段的成绩汇报献给他们! 1 勘 误 表 第2 0行， “ 主观意思”应为 “ 主观意志、 第2 行， 一程度” 应为 “ 一定程度性 八口月 口门口 pp p 5 8 第4行，公式4 . 2 s i m( a , a ) =l a . p a r a m e te r n a . p a r a m e te r l . m in ( a .s c a le , a .s c a le ) ja p a r a m e t e r l m a x ( . .s c a l , , a s c a l e ) ( 4 . 2 ) 应为 s a t ( a , a ) _ la .p a r a m e te r n a .p a r a m e t e r l l a . p a r a m e t e r m i n ( a .s c a l e , a .s c a l e ) m a x ( a .s c a l e , a s c a le ) ( a . 2 ) p 8 5 ，图b . 7 中， “ 效应层” 应为 “ 效用层气 第一章 前言 第一章 前言 1 . 1 联想 记忆 机制的 研究 意义 联想记忆机制是认知心理学和人 1 _ 智能讨论的热点问题之一，具有重要的研究意义。在 讨论联想记忆之前， 我们首先从各个方面考察一 卜 什么叫 “ 联想” 。然后再从心理学和人 j 智能两个研究学科分析联想记忆机制的研究意义。 1 . 1 . 1联想的定义 在研究或模拟存取人类记忆行为而提出的理论和系统中， 所定义的 联想记忆的任务是各 不 相同 的。 大 致可 分为 三 类: 联想( a s s o c i a t i o n ) , 回 忆( r e c a l l ) ,识 别( r e c o g n i t i o n ) . 在韦伯斯特词典中，以上二词意义各不相同【 1 3 . a s s o c i a t i o n中文可译为联想或关联， 指的是记忆或想象中与人或物相联想的事物，或 在感觉、思想或记忆之间形成联接的过程。 r e c a l l 中文可译为回忆，指的是 把过去的映象重新恢复到脑海中。 r e c o g n i t i o n中文可译为识别， 指的 是对以前曾 经遇到过的知识、感觉或事物进行认知 和辨别。 因此， 联想强调的是事物之间 联结的过程，是发生 在两个或两个以 上对象间的。同忆强 调是把过去 的映象重新调回脑海中， 其映象可能单个对象也可能是多个对象， 土要是完整的 敦体。而识别强调的是对于以前学习过的事物再进行一次辨别，该事物重新出现时可能有所 畸变但仍能辨别出原来学习过的。 而在认知心理学和思维科学，对联想的学术上的定义如下 : 联想是指不同 概念在人们头脑中 相互作用的 现象， 可归 纳出 三条基本联想律: 类比 律、 对比律和接近律。 2 联想是由 一人、一物或概念而想起别的人、事物或概念。 近年来国内思维科学研究的成 果表明，联想是信息在大脑中的一种加_ 二 方式和规律，即由当前的事物所放射的信息，刺激 在大脑中 所形成的 信息组织样式 ( 或叫 “ 信息块” ) 激活其他事物在大脑神经网络中 所贮存 的 信息组织样式， 或由 大脑中 所贮存的 某个信息组织样式的兴奋而激活其他事物在大脑网络 中 所贮存的信息组织 样式，从而使信息组织样式之间 形成一种暂时的神经联系。 3 1 综上所述，联想记忆的引起关注固然在于它具有部分的信息激发整体信息的特点，更在 第一章 前言 于 它具有激发不同联系的存储对象的特点。对联想的 研究还表明，它具有不对称比, a激活 b 的强度不一定等于b 激活a 的强度 4 , 5 1 , 1 . 飞 . 2联想记忆机制研究的意义 联想是人脑提取信息的方式仁 6 1 ,因 此联想记忆机制是心理学研究的中 心课题。尤其 近 年来，联想和学习的研究已 经成为现代心理学的中心课题。联想记忆机制在人类思维活动中 扮演着中心的角色。概念的认知 7 , 8 1 和识别( 9 , 1 0 1 、类比 推理 1 1 , 1 2 ) 、乃至直觉、灵感等 高级智能活动，无不和联想记忆息息 相关。联想记忆机制的研究在心理学史上有着漫长 的历 史和重要的地位，这是勿需赘述的。 人类的思维规律研究对计算机科学的发展总是有着启示性的意义。 因此， 联想记忆也成 为人 _ 智能研究领域中的焦点问题之一。人们期望通过对联想记忆的研究， 来获得应用系统 更高的智能性。 首先， 计算机具有精确和 快速的计算能力， 但它的识别能力却不如三岁的 孩子。 只要给 出一个模式的某些显著特征，人类即可迅速识别出来。这种部分信息对整体信息的恢复的能 力是人们所期望达到的目 标之一。联想记忆神经网络 1 3 和按内 容寻址芯片【 1 4 1 的研究目 标 也止在千此。 其次，随着当 前 i n t e r n e t 上 w e b 信息和数据库信息量的 迅猛增长 ，采用关键字匹配的 传统方法的杏询与搜索通常会得到大量而不符合用户需求的返回 结果 1 5 1 ,因 此， 智能化的 信息存储与检索成为 广泛关注的热点问 题。 有别于传统计算机的线性搜索，人类对于 大脑记 忆中 信息的存储和检索是快速而直接的【 1 6 1 。其机制虽尚未被精确地揭示出 来， 但人们对信 息在人 脑记忆中 信息的存贮和检索，白 然归结到联想记忆机制的研究。因此， 在数据挖掘等 领域，关联规则的研究占着重要的地位 1 7 ) 。许多应运而生的采用联想记忆芯片的信息检索 系统也针对突破传统的 信息检索系统的 缺陷， 如多 用户同时进行复杂的多维卉询 带来的冲突 甚至系统崩溃、巨大的时间开销上等问 题上有所突破【 1 8 ) , 再次， 使系统具有人类的 推理能力、 甚至是创新能力是许多人一 智能系统的最大追求。 人类的 创新性和知识的 产生， 其基础便是创造性的 联想 1 9 1 , 因此， 在基于实例的 推理【 2 0 1 , 类比 推理【 1 1 , 1 2 1 、分类学习 2 1 1 等 研究 领域，联想都是关键的 环一ti , , 最后，当前的 a i研究的 研究主 流可以 概括为:以 思维即计算为理论基点;以 演绎逻辑 背景下的形式系统为理论框架:以 形式化方法为手段:以 冯诺依曼计算机为执行环境【 2 2 1 。 这样的一种格局对 a i的研究存在着本质的 局限。 而人类联想记 忆机制有着记忆和处理井行 2 第一章 前言 的特点， 联想是一个 动态的过程， 联想日 标是可变多样的。因 此，我们希望从信息科学角度 对联想记 忆机制的研究， 可以为记忆 和处理存在于同一结构、 对记忆信息之间的 相互作用有 着动态可变操作的日 标提出一 些有用的 启示和工作基 础。 以上总结了对人类联想记忆某些特征的模拟在计算机应用系统中的厂 泛而重要的应用， 以 及对联想记忆机制研究所具有的学术意义。从中可以 看出，联想记忆机制的研究 在计算机 科学中的重要地位和研究价值。 然而， 联想记忆机制的形成与更多的 特性尚 未被揭示出来， 尚 需更系统而深入的 研究。 本文正是立足于此，力图 在参照认知心理学研究成果的基础上， 从信息科学的角度对联想记忆机制的某些方面特征进行研究，期望在此基础上的 研究可以 将 联想记忆机制引入到计算机应用系统，使之具有更先进的智能性，且寄望于对联想记忆的研 究能对建立起记忆和处理存在于同一结构的模型提供有参考意义的基础，以期对计算理论和 a 1 研究进行有意义的探索。 1 . 2联想记忆研究的历史回顾和研究现状 从第一, y 中的讨论和分析中可以看出，联想记忆的研究在心理学和人 厂 智能两个学科都 具有非常重要的意义。心理学对联想记忆的研究从定性、定量乃至用信息加 i : 的观点，对联 想记忆建立模型、在计算机上实验模拟的研究路线，显示出这个学科对联想记忆研究的坚实 荃础和多面性。从以 人为受试者、在严格设计的大量心理学研究实验中总结出来的认知规律 对人 r 智能系统的研究有着重要的启示和参照作用。人工智能学家们对这些规律的加以量 化、建模，以使系统具有更高的智能性。要研究联想记忆机制，这两个学科的研究历史与现 状都是不容忽视的。因此，以下 我们从心理学史和信息科学两个角度回顾一卜 对联想记忆机 制的研究与应用。 1 . 2 . 1从心理学史看联想记忆的研究 联想记忆机制本是心理学研究的中 心课题。 心理学家对它的 研究由 来己 久，并从不同的 观点、角度进行了不同程度的深入研究，并因此形成了各个学派。以卜 分为对联想记忆的定 性研究、 和联想记忆数学模型两部 分对研究历史与 现状进行回 顾和分析。 1 . 心理学对联想记忆的研究历程 第一章 前言 在中世纪，感觉过程研究在心理学形成初期统治着心理学， 感觉论与联想土义之间有着 密切的关系。 其后，内省的感觉心理学随着构造主义的瓦 解而逐渐衰落。 到了十九世纪八十 年代，哲学联想主义变成实验联想主义;而到本世纪初，实验联想土义又逐渐演化进入当 代 学习领域。时至今日，联想或学习的研究已成为现代心理学的中心课题。卜 面我们对该课题 的研究历程按时间顺序及当时在心理学史上占上导地位的学派观点作一简略回顾。 2 3 了 ( 1 )经验论一 联想主义 当 心理学尚未从哲学中 脱胎而出， 还没有形成一门专门的学科时， 哲学家 们就开始了 对 联想机制的思考和研究，其中英国的经验主义和联想主义表现尤 其突出。 爱尔兰的贝克莱 ( g e o r g e b e r k e l e y , 1 6 8 5 - - - - 1 7 5 3 )引出了联想说来解释我们关于 现实 世界事物的知识。这种知识本质上是简单观念 ( 心理元素)的结构或复合，是由 人的联想把 它们结合在一起。历史学家和哲学家休漠 ( d a v i d h u m e , 1 7 1 1 - - - 1 7 7 6 ) 发展了 两条联想律: 类似律以及时间或地点上接近律。即两个观念愈类似和愈接近，它们愈容易形成联想。被认 为是正 式的联想主义学说的奠基人是哈特莱 ( d a v i d h a r t l e y , 1 7 0 5 一一1 7 5 7 ) ,哈特莱的联 想律土要是接近律，他认为同时或继时在一起出现的那些观念或感觉都要联合起来，因而将 来只要一个感觉或观念出现， 势必导致另一个观念或感觉的重现。因此， 除了 接近，重复对 形成联想也是必要的。 他成为第一个用联想学说来解释心理活动的一切类烈的人。 总之，验论一 联想主义传统认为，心理是由感觉经验构成的。这些经验提供了简单的观 念或记忆， 它们借助于联想并成复合观念， 而联想则是由邻近性、 重复和相似性等等引起的。 ( 2 )艾宾浩斯的工作 德国的艾宾浩斯 ( h e r m a n e b b i n g h a u s , 1 8 5 0 - - - - 1 9 0 9 ) 成为第一个用实验法研究学习 和记忆的心理学家。他从根本上改变了可以用来研究联想或学习的方法。 在他之前，英国经验主义者和联想主义者研究联想的最突出习惯是研究那些己 经形成的 联想。在某种意义上说，研究者企图 确定联想在过去是怎样形成的。艾宾浩斯的出发点则不 同，他是从联想的发展开始的。 正是由 于他的 研究， 才使得联想的概念从只是对它的 特性进 行思辨改变为借助于科学方法对它进行实验研究。 ( 3 )机能主义对联想的 研究 机能士义的代表人物卡 尔 ( c a r r ) 首先在描述性定律和解释性定律之间作出区分。描述 性定律是关于那些使联想序列容易出 现的条件的定律，如相似律。 解释性定律则涉及被观察 的变量和能被独立观察的先行条件的 相互依存关系， 如邻近律。 在理论上， 造成邻近性的条 件或因素 ( 时间的/ 空间的序列) 先行于这些因素所引起的联想，并能不依赖联想被测斌出 4 第一章 前言 来。 而相似性仅仅是联想序列的一个 特征或属性， 不可能不依赖于或离开那一序列而被观察 到。他认为描述律对于心理学不那么重要， 而解释律就相当重要。 ( 4 )桑代克的 联结主义 桑代克 ( e d w a r d l e e t h o r n d i k e , 1 8 7 4 - - - 1 9 4 9 )是行为主义 ( b e h a v i o r i s m )的先驱。 他创立了一种联想土义的实验方法。他把联想土义叫联结土义，旨 在以卜 两者之间寻求强度 不同的联结: a情境、 情境的元素和情境的复 合物; b . 反应、 准备反应、易 化、 抑制和反应 方向。 这种联想土义的立场是较为古老的 哲学联想主义的直接的 继续。 只有一个重人的区别: 桑代克只讲 情境和反 应之间的 联结， 而不讲观念之间的 联结。 ( 注:( 1 ) - 一( 5 )的观点来自 文献 2 3 , 2 4 1 , ) ( 5 )基于记忆模型的 联想研究 随着对联想研究的不断深入， 传统的联想主义框架提供了一个适当的出发点。那些将注 意力指向相对简单的规律 ( 简单的刺激如何与反应相联系) 形成的理论家们，提出了语义记 忆的复杂系统的雏形结构 2 5 1 ,后来比 较成熟的 有 c o l l i n s 和 q u i l l i a n提出 的层次网 络模 型、 c o l l i n s 和l o f t u s 提出的激活扩散模型、 m e y e r 提出的集理论模m和s m i t h , s h o b e n 和 r i p s 提出的特征比 较模型( 2 6 1 。 这些模型都是通过对语义记忆建立一个模型， 然后按照该模 型的存储结构进行存取。它们都可以解释一些人类的记忆存取行为，据此也可以 表示一