人類心智運作與電腦模擬

【摘要】譬喻、隱喻常是科學家面對未知時的敲門磚。在心理學的領域裡，電腦的譬喻也經常被引用。──

譬喻與電腦譬喻

人類在面對陌生情境時，往往會利用已有的概念系統來類推或解釋事物，經由實際的互動中，逐步修正他的概念而形成新的概念。

同樣的，科學家們在面對一些不太清楚的事物時，也常借用其他領域中已建構得較完整的原則來引導他們新的研究。當物理學家剛開始研究氣體時，他們從力學上借用一些觀念，假設氣體是由一些在行為或功能上與撞球很接近的東西所組成，而且完全符合力學上的定律。此種「譬喻」（analogy or metaphor）雖然有時會產生誤導，但多數時候它們是科學家面對未知之門的「敲門磚」。由於「譬喻」的使用，使得未知之物能以可理解、可操弄的方式作較具體化的呈現，以便作進一步的探索。

人類的心智運作機制可能是所有「未知」中最大的難題。它的抽象迫使心理學家幾乎都是使用「譬喻」的策略來面對它。精神分析之父佛洛依德認為人是符合力學定律的「水壓機」，內在的驅力必須得到疏解，否則意識層面的自我壓抑，仍將波濤洶湧的翻騰於潛意識中，就像水壓機一樣，此處被堵住，將從他處溢出。行為主義者如華特生（Watson）、史金納（Skinner）等將動物行為觀察的結果類推到人，而將人視如「白老鼠」般的完全服從刺激與反應聯結的原理原則。人格理論學家凱利（Kelly），則將人視為科學家，認為人不斷在產生理論、驗證假設和權衡實驗證據。此外，第二次世界大戰以來，心理學家也從「人類工程學」（human engineering）與「資訊工程學」（communication engineering）借來靈感，而將人類譬喻為一訊息傳遞與決策運作的系統。

隨著計算機科學的神速發展，「電腦」已經成為心理學家現今在研究人的認知機制上最強而有力的「譬喻」工具。塗林（Turing）早在1936年發展了普遍性機器（universal machine）的數學觀念。他認為：任何的數學或邏輯上的程序只要能完整的被確定，便可用非常少的特徵（properties）與能力（capabilities）將之執行出來。塗林的觀念在當時雖只是個抽象的純數學系統，但後來計算機科學家卻將之具體化而發展出現今的電腦。

由於電腦作出了很多已往認為只有人腦才能作得出來的高等智力運作，而且速度更快、更為精確。這加深了心理學家以電腦來譬喻人腦的概念。七○年代紐威爾（Newell）與西蒙（Simon），首先有此關鍵性的看法，他們認為：既然普遍性機器實際上即蘊含一「符號操弄」系統（symbol-manipulating system），而以此發展出的電腦就能有如人腦般的能力。因此，或許可以將人的心智（大腦）也視為「一般性的符號操弄系統」（general symbol-ma-nipulating system）。如此，則心智運作歷程便可使用精確、具體而客觀的數學、邏輯語言來描述，而避開不可觸摸、言之無物的困境。總之，人腦與電腦同為「一般性符號操弄系統」的一個例子，因此可以用電腦來譬喻人腦。

心理學家認為人腦之所以可用電腦來譬喻，原因有四：

一、電腦不像其他機器只能作特定的工作。相反的，它能執行任何以正確的符號形式所輸入的指令。此與人腦同樣可達到多樣且普遍性的目的。

二、電腦能將一大堆繁瑣的指令組合成一套法則或副程式，而能整體地運作它們，而且電腦亦有編譯器可將程式轉為更小單位的基本運作能力。

三、電腦能作條件性的判斷（即如果A則作B，否則作C）。此特質使電腦同樣具有決策判斷的能力。

四、電腦將程式與資料以相同的符號形式儲存。此意謂著任何在程式所作的運作亦能在資料上執行。

第四項所述的特質與上述的條件判斷能力相結合，則程式將可條件性的改變他們的指令。因此電腦能做出人腦的重要特質之一──遞迴（recursion）。

因為構築成電腦能力的塗林機是如此的具有普遍性，它能模仿任何的機器。因此，我們可以嘗試以塗林機的邏輯來模擬人類的心智歷程。如果一個程式能被用來模仿人類行為的某些層面，則此程式師必有一套理論用以說明此行為如何發生。而這個模擬程式的所有步驟也就構成了一個行為理論。每當我們執行了此程式一次便相當於作了一次譬喻人類行為的實驗，我們將程式執行的結果與人類的實際行為比對，如果不同則推翻我們的行為理論，若相同則說明人類「可能」是用這樣的步驟在運作。

無疑地，以上將心智與電腦視為相同的看法的確是十分吸引人的。尤其是與神經科學上的信念相結合起來。當我們發現神經與電腦元件同樣具有開關般的特性（神經元的脈衝是全有或無的；而數位電腦亦只有0與1兩種訊號）。因此將電腦與人腦類比似乎是十分的理想。但不幸的是我們卻又看到一些電腦無法與人腦類比的地方。

對電腦譬喻之異議

塗林機只是一個理想的數學觀念，它們的符號操弄只考慮邏輯的一致性，而未考慮資源的限制及自然的定律。當我們分析電腦與人腦時發現：電腦通常是在幾乎無限的能源下作單一的一個命令，反之，人腦則是在有限能源下同時作多重的命令。因此，一個邏輯上可能的形式運作，不見得在生理層面上能被執行出來。所以，僅只有運算法則的存在並不足以解釋人類的心智現象。

支持「電腦譬喻」者認為人類心智能被離散（discrete）的運作所模仿與解釋。就算是連續性的心智功能與變項，也能被一組有限的離散符號與規則所代表。但這些論點是有缺陷的，因為對任何一個複雜的系統，智力幾乎大多屬於那些可以產生並解釋離散模式的「動態連續」（dynamic）模式，而較不可能屬於離散模式。而且通常離散模式只是動態模式下的產品罷了。因此以離散模式的符號描述並不足以解說自然的智力現象。

離散元素的成因或可視為內在連續向度過度的變化所產生。因此只要有一個連續的動態歷程，而且在某一特定向度的量上有變異的可能性，則新的離散事件就能發生。因此，更可能因一個或多個變項上偶發的計量改變，而發生系統結構的演化。但是電腦模式中並無連續的動態歷程，因此其內在新元素的產生將是不可能。

換言之，任何一個具有以一組特定表徵力量所定義的能力之系統，不可能經由離散形式的運作而進展到更高層次的能力。所以電腦系統不可能超越統轄它們運作的控制規則而獨立行動。然而，在自然系統中的結構與控制訊息卻可以自我複雜化（self-com-plexing）來改變。總之電腦不能超越控制它們的訊息，也不能自動改變其結構，但是人腦卻可以。因此兩者的類比似乎不是很恰當。

在人的知識系統中會與環境自然交互影響，而累積形成過去的經驗與知識。此知識又會對新知識的吸收有所幫助。但在人工智慧系統中，由於與環境沒有自然的互動關係存在，所以為了執行某個工作，就必須以程式的形式強加入法則與資料。因此，若要使電腦能譬喻人腦，則電腦必須能自然地與環境溝通，且能累積、吸收資訊。

「電腦譬喻」的支持者無疑會同意下列的事實：如果能用物質上的原則來解釋某一現象，則儘可能這樣做。但若物質上的原則無法解釋此現象，則必須使用「超物質」（extraphysical）的原則。l980年，派立新（Pylyshyn）提出「認知的可穿透性」（cognitive penetrability）做為是否尋求「超物質」解釋的判準。庫格勒（Kugler）、杜維（Turvey）及蕭（Shaw）解釋說，所謂「認知的可穿透性」是指：「系統中的行為無法由『起始』（initial）及『邊界』（boundary）的情境所支配及決定。也就是說，行為是『不確定的』。」但是當我們使用電腦這種形式的符號操弄機器，它的「輸出」將可由其起始情境（輸入）及邊界情境（運算法則與表徵）所完全界定，因此，它的一切行為與反應皆是「確定的」（determinated）。然而，人類的認知系統中卻多少存在著一些不受「邊界」及「起始」情境所決定的行為。此事實意謂著：一個「不確定」的系統比「確定」的系統，更能譬喻人的認知歷程。

科技間的合作

到目前為止，用電腦來完全譬喻人腦似乎仍是問題重重。但是我們不要忘記：人腦是不變的，而電腦卻是可隨著計算機科學的進展，在理論上及硬體上做大幅度的修正與改良。也許心理學家認為已往電腦所沒有的功能，經由電腦專家的研究很快的就能成為事實。例如：有些計算機學家現在正致力於發展「平行式運算理論」（parallel theory），希望使電腦能由已往常被心理學家批評的系列式運作改進為平行式處理。因此，心理學在研究人腦時的結果或許也可供電腦專家使用，以發展更有效率、更像人的電腦。例如：美國計算機界最近邀請心理學家共同研究人腦與電腦在記憶體系上的問題，希望引入「分散式記憶」（distributed memory）的理論以解決電腦記憶容量的問題。總之，要使電腦能譬喻人腦還需心理學家與資訊學家繼續的合作與研究。

參考資料

l. M.S. Gazzaniga（Ed.）, Handbook of Cognitive Neuroscience, New York：Plenum, 1984.

2. R.Lachman, J.L. Lachman ＆ E.C. Butterfield, Cognitive Psychology and Information Processing：An Introduction, New York, 1979.

陳學志就讀於台灣大學心理系博士班；卓淑玲台灣大學心理研究所畢

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