《心理学史-现代文明的视角》课件 16-认知心理学

心理学史现代文明的视角新编21世纪心理学系列教材认知心理学第十六章一、认知心理学的诞生背景科学技术心理学社会历史（一）社会历史背景第二次世界大战爆发之后：大批外国科技人才为了躲避战争而移居美国战争的刺激和需要，使罗斯福政府大力加强对科技研发的投资美苏冷战进一步推动了美国在科技领域的领先地位：1957年，苏联发射世界上第一颗人造卫星

美国加大对科研的投入和支持力度1958年，美国设立国家航空航天局

美苏正式进入科技竞争阶段计算机科学和人类工效学迅猛发展：1946年，用于军事和科学研究的电子管计算机诞生；1958年，晶体管计算机诞生……1941年美国军方开设航空心理学课程，1945年成立工程心理实验室……（二）心理学背景

“黑匣子”

早期探索行为主义结构主义对认知的元素分析格式塔学派对认知的整体性强调皮亚杰和维果茨基对认知发展演化的深入研究巴特利、艾宾浩斯、费希纳、缪勒等人的研究忽视内在心理活动专注于刺激与反应之间的外部联系新行为主义引入内在心理过程以便进行行为干预此时的认知过程仍被视为被动的、受外部操纵的因素新的新行为主义将认知过程视为积极主动的过程，并认为其对行为具有调节作用（三）科学技术背景真正推动认知革命运动的是二战和冷战背景下科学技术的进步，尤其是计算机科学和人体工效学的发展，影响了心理学家对人类认知过程的理解信息论1948年，香农提出了信息论，这套关于通信的数学理论将人类视为类似雷达等电子设备的信息处理的实体布罗德本特开始用信息加工的观点来探讨人类的认知过程问题，提出了著名的注意过滤器理论控制论1948年，维纳提出了控制论，认为人类作为生命系统与机器系统在结构和功能上具有相似性，可以通过信息的接收、处理、选择、评估和反馈来调节人的行为将人视为信息加工系统认知心理学1967年，奈塞尔的《认知心理学》出版，标志着认知心理学正式成为心理学的一个独立分支，其使命便是揭开行为背后的内在认知过程认知心理学联结主义符号主义具身认知论人的认知主体性不断凸显UlricNeisser（1928—2012)

二、符号主义乔姆斯基奈塞尔西蒙和纽厄尔米勒（一）米勒GeorgeA.Miller,1920—20121956年，米勒在《心理学评论》上发表了里程碑式文章《神奇的数字7±2:加工信息能力的一些限制》，该文章指出短时记忆最好的状态是能记忆7±2个信息块学习的信息加工理论：1960年，米勒等人提出TOTE(测试“test”—操作“operate”—测试“test”—退出“exit”)的信息加工模式。基于TOTE理念，将个体接受信息后的加工历程描述为:认知革命之父（二）乔姆斯基NoamChomsky,1928—

1957年，斯金纳出版《言语行为》一书，指出人类语言是在不断的模仿、强化与反馈中逐步习得的，从而将言语行为纳入行为主义的解释范畴乔姆斯基在1959年发表的《评论斯金纳的<言语行为>》一文中对行为主义的语言习得理论进行了批判在研究结果上，行为主义无法解释四五岁儿童如何理解和创造他们未曾听过的无限多的新句子在研究方法上，行为主义未经验证地将实验室的语言习得结果推广到人类行为在研究术语上,“强化”等术语难以真正解释客观事实现代语言学的奠基人VS白板说的经验主义（二）乔姆斯基人类的语言能力是先天的，由天赋基因决定，而非模仿与强化的结果。儿童生来具有加工语言符号的大脑内在机制(一种语言获得装置)，这使得他们能够较为容易地学会语法规则转换生成语法：语言习得不仅是表层的词汇和句子模仿，而且涉及深层次的规则系统构建过程天赋观念的理性主义（三）西蒙和纽厄尔HerbertA.Simon,1916—20011943年,西蒙获得芝加哥大学政治学博士学位，于1949年开始在卡内基梅隆大学担任管理学、心理学和计算机科学教授1967年,西蒙当选为美国国家科学院院士，1975年获图灵奖，1978年获诺贝尔经济学奖中文名为司马贺，曾多次来访中国，1994年当选为中国科学院外籍院士AllenNewell,1927—1992西蒙的学生，也是其长期的合作者著名的计算机科学家，也是人工智能科学的先驱之一从1955年开始，纽厄尔一直致力于将计算机模拟用作理解和模拟人类思维的关键工具人工智能01.逻辑理论家首个可以自动进行推理的程序可以证明《数学原理》书中的38个数学定理逻辑理论家证明了计算机拥有模拟人类思考的智能03.信息处理语言是最早的一种人工智能程序设计语言，该语言以元素为基本符号，首次引入了列表、关联、模式(框架)、动态内存分配、数据类型、递归、关联检索、函数作为自变量，以及生成器(流)等许多计算机科学基础思想02.通用问题解决者这种计算机程序根据人在解题中的共同思维规律编制而成可以解决所有形式化的符号问题，诸如证明数学定理，解析几何谜题，乃至指导国际象棋对局04.物理符号系统假说强调物理符号系统的通用智能功能，并且指出符号处理正是人类和机器智慧的本质这一假说成为“符号主义人工智能”的核心支撑假说（三）西蒙和纽厄尔（四）奈塞尔UlricNeisser,1928—2012人脑中的信息加工过程类似于计算机程序，并将“认知”解释为从感官输入开始，经过信息的转换、处理、存储、恢复和应用的所有过程，而这些过程都发生在大脑内1976年，出版著作《认知与现实》。该书挑战了主流的、基于符号主义的认知心理学，呼吁在实验室之外进行具有生态效度的认知心理学研究为了真正推动认知心理学的生态转向，他对各种认知过程开展了生态学研究，其中最具代表性的是生态记忆研究认知心理学之父三、联结主义霍普菲尔德鲁梅尔哈特辛顿罗森布拉特联结主义（一）罗森布拉特FrankRosenblatt,1928—19711957年，提出了著名的感知机，并获得美国海军的资助“感知机”神经网络模型是现代深度学习和神经网络研究的重要基础。罗森布拉特在一组M-P神经元平铺排列的基础上，结合赫布法则，使机器能够通过学习而非人工编程来完成视觉和模式识别任务感知机模拟了神经元的激活过程，它能够对输入信号进行权重和偏置的计算，并通过调整权重来学习，从而对输入数据进行分类罗森布拉特的感知机更多是一种单层神经网络，而现代神经网络却有数百万层1969年，明斯基与其合作者专门出版《感知机》一书，否定了罗森布拉特的感知机想法，否定了使用神经网络作为认知建模的基础（二）霍普菲尔德JohnJ.Hopfield,1933—出生于美国芝加哥，是联想记忆网络的开创者，2024年获得诺贝尔物理学奖1982年，霍普菲尔德提出了一种模拟大脑神经元网络的数学模型，称为霍普菲尔德模型该模型以联想记忆为核心功能，通过简化方式解释大脑如何存储和处理信息，以及如何通过部分信息重构完整信息该模型说明，假设网络中存储了完整的图像，即使只输入残缺的部分图像，网络也能够从记忆中重建出完整图像罗森布拉特感知机的提出标志着人工神经网络研究的开始，霍普菲尔德模型则进一步推动了神经网络的研究，尤其在网络动态行为和能量函数方面（三）辛顿GeoffreyHinton,1947—英裔加拿大认知心理学家和计算机科学家，神经网络与深度学习的奠基人，2024年获得诺贝尔物理学奖1985年，受到霍普菲尔德模型的启发，辛顿在此基础上结合统计热力学、隐单元、模拟退火算法等思想，提出了受限玻尔兹曼机(restrictedBoltzmannmachine)是一种可以用于降维、分类、回归、协同过滤、特征学习以及主题建模的算法，一种随机神经网络和无监督学习方法通过随机的方式激活节点，并通过模拟退火的过程优化网络权重，模拟训练集中各种模式的概率分布，寻找低能量的网络状态，并且能够避免因退火速度过快导致的局部最优，从而有助于网络找到表示输入数据的最优或近似最优的内部状态人工智能教父（三）辛顿1986年，辛顿等人在《自然》杂志上发表了论文《通过反向传播错误来学习表征》，详细介绍了作为深度学习根基的反向传播算法(back-propagationalgorithm)，并首次将其引入多层神经网络训练中（四）鲁梅尔哈特DavidE.Rumelhart1942—20111986年，他作为第一作者和辛顿等人在《自然》杂志上发表文章《通过反向传播错误来学习表征》，详细介绍了反向传播技术，并将其应用于多层神经网络同年，鲁梅尔哈特和麦克莱兰出版《平行分布加工——认知结构的微观探索》一书，详细阐述了平行分布加工(paralleldistributedprocessing)平行分布加工模式认为，人的复杂认知过程由无数个加工单元同时相互联结而产生。每个单元都具有简单的功能,如输入、输出和激活(如神经元放电)当信息输入后，这些加工单元会同时通过输入性联结和输出性联结相互作用，使信息以特定的传播与激活规则在各单元间传递，从而完成复杂的加工过程平行分布加工模式可以广泛解释从感知到思维等复杂认知活动四、具身认知温和派激进派

具身认知符号主义采用信息加工理论和表征计算思想，将人的认知过程类比为计算机的信息加工系统联结主义通过分布式平行加工的方式来建立一种类似人脑或神经系统的人工神经网络身体现象学：认识的主体是“我”,而“我”就是我的身体具身认知(embodiedcognition)离身认知（身心二元论）具身认知具身认知将心智、身体与环境视为统一的整体，具有具身性、情境性、生成性和动力性的特征温和派强调神经经验在认知表征中的作用激进派主张认知是一种具身的行动,而非心理表征（一）激进的具身认知观真实的认知系统应当是由认知、身体和环境三者间相互影响、塑造与决定的耦合关系所组成的统一的系统强耦合关系个体与环境的耦合是同时且连续的，所以在感觉和运动间不存在独立的表征使认知主体无法完全脱离环境来表征环境，因此认知系统并不涉及符号表征（一）激进的具身认知观吉布森基于生态学的视知觉研究

知觉的“示能性”(affordances)：

知觉是一种直接的过程，个体能够直接感知环境中的示能性，而并非一系列感觉信息加工的结果，也不涉及运算和心理表征（二）温和的具身认知观弱耦合视角：在实现强耦合关系之前，耦合关系可以被一个间接的独立的内部世界部分弱化或者说暂时性的去耦表征计算依然能够存在于认知系统中，只是这种认知加工是基于身体经验的内部表征，并通过身体经验的作用来降低心智的表征计算复杂性暂时性的去耦真正的耦合关系➕局部的表征计算（二）温和的具身认知观认知回路改良：以身体为参照点对环境进行局部的表征，意味着表征往往指向带有明确目的、意图的行动，同时能够对环境进行有效构建。这就能大大减轻输入与输出间的计算负荷，将构建的认知回路改良为“感知—行动”模拟的表征原则：人的感官表征是对情境的大体复现，从而形成心理表象(而非计算机式的符号加工过程)