認知科學：導論/認知科學定義

認知科學是關於心靈的跨學科研究。它在兩個重要方面與其他科學不同：理論和方法論。

從理論上講，認知科學不同於其他研究心靈的領域，因為它傾向於關注特定的分析層次——資訊處理層次。在方法論上，研究工具會不同，但研究的目標是資訊處理。

分析層次

世界上許多事物都可以從多個解釋層次進行有效的研究。以天氣為例。我們可以嘗試在全球範圍內理解和預測天氣。在這個層次上，我們將關注大型洋流和空氣的對流。我們可以找到一些模式，例如，由於科里奧利力的作用，颶風在北半球總是逆時針旋轉。

在這個解釋層次上，我們使用諸如“颶風”和“洋流”之類的術語，這些術語描述了極其複雜的物體，以至於將它們稱為物體似乎很奇怪。然而，這些術語之所以合法，是因為我們可以對它們的行為進行高於隨機性的預測。這表明我們正在處理一個合法的聚合層次，值得研究。

在更低的層次上，我們可以從冷鋒的角度看待天氣。在更低的層次上，我們可以觀察單個原子以及它們如何相互作用。每個層次都有一套術語來描述存在的事物。這套術語被稱為“本體論”。每個分析層次都適用於研究某些類別的問題。問題及其答案都用這套本體論來描述。

類似地，人們也可以從多個分析層次進行合法研究。社會學、經濟學和政治學關注群體之間的相互作用。社會心理學研究個人如何相互作用，以及社會身份如何影響人類行為。認知心理學研究人們如何感知和使用他們的記憶進行思考和行動。神經科學家研究大腦的功能，而有機化學研究生物體中分子之間的相互作用。雖然你可以在原子或量子層次研究人，但這與其他物體的量子行為非常相似，以至於沒有必要區分對人的量子研究與對其他事物的量子研究。

甚至上述層次也存在子層次。生物學內部有多個層次：生物學家觀察分子、突觸、神經元、網路、地圖、子系統和整個神經系統。

科學家往往輕視高於自身分析層次。較低層次的分析往往處理較小、較簡單且易於預測的事物。不可能進行像物理學家那樣控制的社會學實驗。但不要成為解釋層次的偏執狂！所有這些層次都是合法的，並且適用於某些型別的問題。就像目前不可能使用化學來預測天氣一樣，也不可能使用生物學來預測人的行為。

科學家：術語來自哪裡？：該術語由威廉·惠維爾 (1794--1866) 創造，他還創造了以下詞語：陰極、物理學家、融會貫通和離子。

認知科學的解釋層次：功能或資訊層次

認知科學傾向於關注特定的分析層次。正如前一章所述，認知科學試圖將心靈理解為計算機程式。這意味著認知科學家希望從非常詳細的層次理解資訊如何在心靈中處理。

心理學家可能對例如智商如何有助於記憶數字列表的描述感到滿意，但這種描述性和統計模型對於認知科學家來說過於高層。認知科學家會深入一層：他們希望在詳細的層次上理解認知，以至於人們可以製作一個以相同方式處理資訊的計算機程式。

一個常見的誤解是認知科學家將心靈視為計算機。也許早期是這樣，但如今程式才是正確的比喻。我們知道人沒有硬碟和顯示卡之類的東西。然而，可以編寫計算機程式來模擬任何系統（精度各不相同）。認知科學尋找在計算機程式層次上編碼的解釋。

例如，僅僅說人們記得他們遇到的人的職業是不夠的。為了達到認知科學所需的詳細程度，需要指定其他事物，例如用於編碼此資訊的符號、它在記憶中如何索引以便程序可以檢索它，以及其他屬性，例如它從記憶中檢索的難易程度、是否相信它、相信程度、是否與一個真實機率相關聯、它與哪些其他想法相關聯等等。

大多數認知科學解釋將認知視為執行在神經元網路之上的程式。在很大程度上，認知科學家將複雜動物（如人類）的心靈視為在神經硬體上執行的軟體。在資訊層次之下是神經層次，認知科學也開始對此感興趣。在解釋層次方面，認知科學家正在尋找神經層次上最佳描述的活動如何上升到資訊處理層次。考慮聯覺。這是一種感覺經常混淆的疾病。例如，在品嚐事物時感覺形狀。最常見的聯覺形式是數字-顏色聯覺。這是因為處理數字和顏色的腦區實際上是彼此接觸的。

認知科學的範圍

我們已經將認知科學與普通心理學區別開來，因為認知科學對特定的解釋層次感興趣。然而，認知心理學家也對那個解釋層次感興趣。與心理學進一步的區別在於，認知科學家對所有心靈感興趣，即使它們不是動物，而心理學則專注於人類和動物的心靈。

什麼是心靈？與物理學的相關性：定義構成心靈的標準很困難，而且沒有達成共識的標準。但答案對物理學很重要，因為存在一種稱為人擇原理的理論，該理論認為，我們在宇宙中看到的東西可能是這樣的，僅僅是因為如果不是這樣，我們就不會存在來觀察它。因此，例如，可能存在沒有物質的其他宇宙，但這樣的宇宙永遠不會產生觀察者，這些觀察者可以創造科學並想知道為什麼沒有物質。但在這方面，什麼算作觀察者？我們不知道，但也許認知科學可以幫助解決這個問題。有人可能會認為，量子力學中觀察者的概念也與此相關。根據對量子波函式的哥本哈根解釋，波函式會坍縮，導致粒子在被觀察時出現在特定位置。但據一些物理學家說，這種觀察僅僅意味著與另一個粒子的相遇，而不是有智力生物的感知。

人類和其他動物有心靈，正如我們將看到的那樣，許多植物也有感官和記憶系統，它們充當原始的心靈。還有哪些其他型別的心靈？有兩個突出的例子。第一個是人工心靈的類別。在這種情況下，“人工”與“自然”相反。它僅僅意味著“人造”。當認知科學家和人工智慧研究人員建立能夠完成智慧任務的計算機程式時，這些程式的行為就成為了人們感興趣的。認知科學家不僅對認知是什麼感興趣，而且對認知可能是什麼感興趣。如果發現外星生命，認知科學家也會對其認知感興趣。

第二個突出的例子是分散式認知。這個主題將在本書的後面詳細討論，但簡而言之，分散式認知是指從一群相互作用的實體中產生的認知，例如一個人使用計算器、一個蜂群，或者一群人協調建造房屋的行為。

外星人都在哪裡？:

認知科學有可能談論外星生命的思維本質，但到目前為止我們還沒有遇到過任何外星生命。鑑於宇宙中存在數萬億顆恆星，有些人認為，很可能在某個地方存在許多外星生命形式，其中許多是智慧生命。

估計宇宙中生命數量的一種方法是使用德雷克方程。最近的觀測表明，10% 的恆星都有一顆宜居行星。

如果它們存在，它們在哪裡？為什麼我們沒有看到它們？

科學家提出了一些解釋外星人為何沒有聯絡我們的原因。 許多人認為是因為根本就沒有外星人。 雷·庫茲韋爾認為，第一個擁有生命的星球將不可避免地發展出智慧，然後發展出能夠用可以思考的物質來覆蓋已知宇宙的技術。 因此，儘管生命可能在其他地方發展，但第一個智慧會在它有這種機會之前接管宇宙。 在我們的宇宙中，這就是我們。 他預測，有一天人類會擴張並把宇宙中的物質變成，基本上來說，思考的計算機材料。

認知科學的方法論定義

“作為一個經常在這個領域出沒的局外人，我已經習慣了某些參與者對其他學科同事表現出的不尊重。 ‘為什麼，丹，’人工智慧領域的人問，‘你為什麼要浪費時間和那些神經科學家討論？ 他們手舞足蹈地談論‘資訊處理’，還擔心它在哪裡發生，涉及哪些神經遞質，以及所有那些無聊的事實，但他們對高階認知功能的計算要求一無所知。’ ‘為什麼，’神經科學家問，‘你為什麼要浪費時間在人工智慧的幻想上？ 他們只是憑空想象他們想要的任何機器，並說出關於大腦的無知言論。’ 同時，認知心理學家被指責編造出既沒有生物學合理性又沒有經過驗證的計算能力的模型； 人類學家如果看到模型也不會認得，而哲學家，眾所周知，只是互相洗衣服，警告著他們自己創造的混亂，在一個既沒有資料也沒有經驗證的理論的競技場裡。 這麼多白痴在研究這個問題，難怪意識仍然是一個謎。 所有這些指控都是真的，還有更多，但我還沒有遇到任何白痴。 我從大多數理論家中汲取的知識，在我看來，都是非常聰明的人——甚至可以說是天才，他們帶著天才常有的傲慢和急躁——但他們的視角和目標有限，試圖透過採取任何他們能看到的捷徑來解決難題，同時貶低別人的捷徑。 沒有人能把所有問題和細節都搞清楚，包括我自己，每個人都必須對問題的大部分進行含糊其辭、猜測和手勢。’

--丹尼爾·C·丹尼特

認知科學也經常透過其方法論來定義。 特別地，它是對心靈的跨學科研究。 如歷史篇所述，認知科學主要利用認知心理學、人工智慧、哲學、語言學和神經科學的方法。 其他有貢獻的領域，但程度較低，包括教育、人類學和行為經濟學。

跨學科意味著什麼？ 這是一個正在積極討論的話題； 本書將提供一個答案。 跨學科是一個學者群體，他們承認相關學科的問題、解釋和方法。 理想情況下，為跨學科撰寫的論文將盡可能地討論研究結果的影響，並將它們與其他相關學科聯絡起來。 這通常受到個別研究人員的知識和能力的限制。 我們可以將跨學科與多學科進行對比，後者不需要互動努力。

認知科學不是唯一的跨學科。 女性研究涉及歷史、哲學、社會學、政治學、文學理論等。 宗教研究是一個跨學科，涉及歷史、人類學和哲學等學科。

生物化學和分子生物學曾經是獨立的領域，參加不同的會議並在不同的期刊上發表文章。 它變成了一個跨學科，現在可能被認為是一個獨立的學科。 也許有一天認知科學會成為它自己的學科。 目前，大多數被認為是認知科學研究的研究都有來自相關學科子集的明確方法。

什麼是認知科學家？

認知科學家必須使用學術方法來研究心靈。 除此之外，觀點各不相同。 我們將提供四個定義，按排他性遞增排列

1. 認知科學家是任何來自相關子領域之一的學術實踐者，他們研究心靈。 根據這個定義，即使一位哲學家從未閱讀過其他領域的工作、在其他領域發表文章，或將她的發現與其他領域中的理論和問題聯絡起來，她也將被視為認知科學家。
2. 認知科學家是任何來自相關子領域之一的學術實踐者，他們對某些其他子領域有工作了解，並積極地將她的工作與某些其他子領域的理論和問題聯絡起來。 她活躍在認知科學界。
3. 與上面的定義相同，除了她積極與使用不同方法的其他學科的學者合作。 例如，一位人工智慧研究人員與一位神經科學家合作，為執行某些認知任務的網路建立計算機模型。
4. 認知科學家是任何使用來自多個相關子領域的科學方法來研究心靈的學術實踐者。 例如，如果一位語言學家除了傳統的語言學分析之外，還對人類參與者進行實驗。 她也是該社群的成員，並對她的發現進行背景說明。

總結

認知科學是研究心靈的科學，但它還從兩個基本方面進一步定義： 它的首選解釋級別（即計算機程式的級別），以及它的方法論（即跨學科，主要包括認知心理學、語言學、人工智慧、哲學和神經科學）。

學習問題	答案
在什麼條件下，分析級別在一個科學領域是可接受的？	當可以使用該級別的本體進行準確預測時。
認知科學家使用什麼隱喻來理解心靈？	他們將心靈視為一個計算機程式（不是一臺計算機）。
認知科學家更喜歡對認知的詳細描述，以便___。	可以編寫一個以相同方式處理資訊的計算機程式。
在認知科學的隱喻中，心靈是__，而大腦是__。	軟體，硬體
認知科學的主要貢獻領域有哪些？ 1. ?	1. 認知心理學（助記：CLAPN'，因為所有領域都在為認知科學鼓掌）
認知科學的主要貢獻領域有哪些？ 1. 認知心理學，2. ?	2. 語言學（助記：CLAPN'，因為所有領域都在為認知科學鼓掌）
認知科學的主要貢獻領域有哪些？ 1. 認知心理學，2. 語言學，3. ?	3. 人工智慧（助記：CLAPN'，因為所有領域都在為認知科學鼓掌）
認知科學的主要貢獻領域有哪些？ 1. 認知心理學，2. 語言學，3. 人工智慧，4. ?	4. 哲學（助記：CLAPN'，因為所有領域都在為認知科學鼓掌）
認知科學的主要貢獻領域有哪些？ 1. 認知心理學，2. 語言學，3. 人工智慧，4. 哲學，5. ?	5. 神經科學（助記：CLAPN'，因為所有領域都在為認知科學鼓掌）