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观察是一个反馈过程

(2011-05-15 12:59:28)
标签:

观察

理论

真实

分类: 学生习作

曾 凡

(华中科技大学控制科学与工程系10级研究生)

 

摘要:本文通过对汉森“观察渗透理论”的分析,得出观察必然包含认知过程的结论。进一步提出观察是一个反馈过程,指出信息自下而上将观察客体映射为大脑世界模型中的一组层级概念的同时,概念也对观察客体作出预期,并将这种信息向下传递。这种反馈机制能够充分发挥观察主体的能动性,使得观察主体能利用经验和知识将符合预期的模式屏蔽在低层,只让异常模式传递到高层,减轻了大脑的负荷。

关键词:观察渗透理论  认知过程  知识结构  世界模型  反馈  预期

 

引言

 

  古典经验论者将观察和理论截然分开,认为观察是绝对中立的,强调理论应该建立在观察之上,经验是理论的来源【1】【3】。然而汉森的“观察渗透理论”却指出,我们通常带着由我们过去的经验和知识构成的、以各种特殊语言和符号的逻辑形式加以着色的眼睛来观察的,不同主体甚至同一主体在不同条件下观察到的结论也不尽相同【2】。本文在“观察渗透理论”的基础上,进一步提出观察是一个反馈过程,以个人观点阐述了观察的实质。

 

观察必然包含认知过程

 

  对古典经验论者的观点和汉森的观点进行比较,我认为它们之间的不同之处在于前者的观察指的仅仅是一种感官过程,只要感觉器官正常工作,这种感官过程对于所有观察主体都是相同的。而后者则认为观察是一种感官过程和认知过程的结合,认知过程是对感官过程获得信息的大脑皮层再加工,虽然对于不同观察主体,感官过程可能获得了相同的信息,但认知过程却不可能相同,因为认知过程依赖于观察主体的知识结构,从而导致了观察的主观性。
  问题的关键在于能否将认知过程从观察中剥离开来,我认为答案是否定的。设想这样一个情景,我们用眼睛观察一个人,人的光学影像在视网膜上激活一组细胞,这些细胞产生神经冲动,传输给大脑皮层上的视觉感知区域,是否到这时观察过程就结束了?如果是,那么这时我们通过观察获得了什么?那将是一堆杂乱无章,毫无关联的线条,色块。没有经过大脑皮层的加工,我们就无法解析输入的模式,就无法将一组线条或色块与某个概念挂钩,譬如眼睛,鼻子,嘴巴等。如果观察在这里就结束,那么观察将毫无意义,达不到任何的目的,我们甚至无法描述和记录观察的结果。
  如果信息继续往大脑皮层更高区域传递,就必然涉及认知过程,将最初的杂乱无章的线条或色块映射为某个初等概念,概念是有层级结构的,一些初等概念的组合又可以映射为更加高层一些的概念,如此往复,最终我们得到观察客体的完整概念。这好比模式识别,我们从杂乱的模式中首先识别出“眼睛”,“鼻子”,“嘴巴”等概念,又从这些概念的组合中识别出“脸”这个概念,经过一层层识别,最终得到“人”这个概念。
  只有经过认知过程,观察才会有意义,观察结果才能够进行描述和记录。

 

大脑中的世界模型

 

  认知过程的因人而异,导致了观察的主观性,但是这种差异是否能够避免,从而使得所有观察主体对同一观察客体持有相同的认识?我认为答案是否定的。
  有科学实验证明【4】,当人脑想象某个概念的时候,大脑皮层中的某一组细胞会集体兴奋起来,而细胞之间的神经连接,则表征了概念之间的关系。我将这些科学实验做了一些总结,形象化地表述为:每个人的大脑中都有一个世界的模型,这个模型是一个庞大的层次化的概念体系结构,这个世界模型记录了人所获得的所有知识。
  世界模型是随人的成长而逐渐构造逐渐修改的,如果我们习得了新的知识,我们可以向其中添加概念,或者修改概念抑或修改概念之间的关系;如果某个概念长期不被激活,就会从世界模型中删除。
  因为每个人成长的环境不一样,文化背景不一样,接触到的人和事物不一样,所以构造的世界模型不可能相同。例如专家对其研究领域的事物有概念,而普通人则不见得有这些概念。即使两个人对同一事物都有概念,这个概念在各自的世界模型中也不可能完全相同,这是因为概念不是孤立存在的,一个概念必然与其他概念有所关联,一个概念的产生和发展也必然会受到其他概念的影响,举个例子,两个人对钢琴的看法不同,一个人觉得钢琴能奏出美妙的音乐,因为他对乐器有些许概念而且曾经见过钢琴家的表演,而另一个人却觉得钢琴是制造噪音的机器,他对乐器没有任何概念而且曾经见人胡乱敲击琴键。即使对于同一个人,其世界模型中的某个概念也会随着时间而改变,例如不断与其他概念相关联从而扩充其内涵,或者调整它在世界模型中的层级结构,回想我们在开始学习英文字母表的时候,一个英文字母在我们的世界模型中是一个比较上层的概念,而当我们学习了单词,短语,进而学会阅读整篇文章的时候,字母则变成十分原子的概念,我们不会在阅读时注意到某个特定的字母。
  从我们出生建立起第一个概念开始,我们的世界模型便与他人不同了,因为环境的不同,我们接触到不同的事物,建立不同的概念,而已有的概念又会对构建世界模型的方式产生影响,进一步使新建的概念有所差异,就像蝴蝶效应一样,最初的微小差异导致了越来越明显的差异,最终形成了完全不同的世界模型。
不同的世界模型必然导致认知的不同,由感官过程得到的那些杂乱无章的线条和色块会被映射成世界模型中的一组概念,这是一个模式识别的过程,映射为哪些概念取决与世界模型的结构,不同的人可能映射到不同事物的概念,即使映射到同一事物的概念,在不同的世界模型中它们也绝不可能完全相同。因此,观察的主观性是不可避免的。

 

观察中的信息双向流动

 

  上文已经论述到,观察是一个信息自下而上传递的过程,在信息传递过程中,输入模式被大脑逐层解析,得到相应概念,低层概念的组合又可以映射为更高一层的概念,直到获得观察客体的完整概念。那么,我们是否就只是这样被动地接受信息呢?我认为答案是否定的。
  如果我们只是被动地接受信息,而不主动地加以选择,那么每时每刻浩如烟海般的信息要进入大脑一层一层映射为概念,我们的大脑负荷是否会太大了?
  按照我们的生活经验,如果不是有心去观察事物的每个细节,那么只有事物的与众不同之处才会引起我们的注意,我们的大脑似乎只是选择了事物的那些与众不同的局部信息,而屏蔽掉了那些普通信息。
  我认为,大脑只是根据观察客体的局部特征信息将其映射为世界模型中的某个概念,并在同时利用这个概念去对观察客体进行预期,如果不相符合,才会引起大脑的注意。我将这个过程描述如下:
  信息自下而上传递,将观察客体映射为概念,同时,概念也将对观察客体的预期传递给低层概念,直至感觉器官,各层概念会对上层传递而来的预期信息和下层传递而来的实际信息进行比较,如果不相符合,则会将这种不相符合的模式向上传递,直到世界模型的某个概念能够解释为止,信息向上传递的层数越高,越能引起大脑的注意。
  由于这种反馈机制的存在,大脑在低层区域也持有了对观察客体的预期,观察客体的普通信息传到低层区域时,由于符合低层区域的预期,不再向上传递,而只有那些与众不同,低层概念无法解释的信息,才会继续向上传递,这样大脑高层区域就不用处理观察客体的大量细节信息,从而减轻了负荷。

 

结语

 

  本文通过对汉森“观察渗透理论”的分析,得出观察必然包含认知过程的结论,进一步提出观察是一个反馈过程。在观察中,信息的流动是双向的,观察主体并不是被动地接受观察客体的信息,而是能够发挥其能动性,利用其经验和知识对观察客体作出预期。本文根据一定的科学实验,对这种反馈机制的实现作了一些猜想。

 

参考文献

 

[1] 成良斌等. 自然辩证法讲义(内部资料). 武汉:华中科技大学,2005
[2] 张玮. “观察渗透理论”的认知解析[J]. 湖北社会科学,2005(8)
[3] 徐竹. 具体情境下的“经验”概念[J]. 自然辩证法研究,2006(6):22
[4] 杰夫•霍金斯. 人工智能的未来[M]. 西安:陕西科学技术出版社,2006

 

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