优秀信访案例具体过程:什么是人类高级思维

来源:百度文库 编辑:神马品牌网 时间:2024/03/29 19:39:44

自然界中,事物的发展、能量的转化、信息的传递等等各种的自然现象都包含着因果关系,只要时间没有停滞,这种关系将广泛存在,从“因”到“果”,贯穿着事物的发展过程,当过程长且复杂时我们称之为“事件”,反之则称之为“触发”。

生物个体在与外界环境或是个体自身进行物质或信息交换时,也存在着这种现象,在这里我们称之为“反射”。

反射是最基本的神经活动,现行的说法是将反射分为两种,无条件反射和条件反射,其中,无条件反射是动物和人生下来就具有的,即遗传下来的对外部生活条件特有的稳定的反应方式,在心理发展的早期阶段,这种反应方式提供最基本的生存技能,也就是本能,如:食物反射、防御反射、定向反射,还有一些可能是在人类进化过程中,曾经有一定生物适应意义的无条件反射,如:巴宾斯基反射、抓握反射、惊跳反射(又叫摩罗反射)、游泳反射、行走反射等,此外,还有其他一些无条件反射,如眨眼反射、瞳孔反射、吞咽反射、打嗝、喷嚏等等。

条件反射是后天训练出来的,著名科学家巴甫洛夫就曾对条件反射的形成、消退、自然恢复、泛化、分化以及各种抑制现象进行过相当细致、系统的实验研究,。

无论是条件反射还是无条件反射,从主观上都可以看作是一种因果作用关系,即都存在着触发条件,都会导致某一结果的产生,所以无条件反射其实也属于条件反射范畴。只有在成因上,无条件反射是根据遗传信息形成的神经网络结构,而条件反射是后天在先前的网络基础上,依据外界环境继续发展完善的神经网络结构。两者之间是继承和发展的关系,但从这两个阶段所形成的神经网络功能来看,对外界的刺激都具备输入、传递、输出这一处理过程即反射过程,所以从某种意义上讲,也可以把无条件反射归类到条件反射范畴中去,或者说条件反射等同于反射。

神经系统中的条件反射具有三个要素:输入、传递、输出。其中的每一个要素既可以用单个神经元表示,也可以用一个神经群落来表示。当用少数几个神经元表示时,对应的是生物个体对局部刺激的反应,当扩展到神经群落时,对应的就可能就是对某一激发事件的处理方法了。

反射中的输入,最能使我们联想到传入神经元(感觉神经元),但在这里,它可以指单个的感觉神经元,也可以指一种感官(眼睛中的视神经群落、耳中的听觉神经中枢、皮肤中与各类感受器连接的神经群落等等),甚至可以是大脑中某一区域内形成某一表象或是概念的神经群落。反射中的输出同样可以指传出神经元(即脊髓前角或脑干的运动神经元),也可以指大脑中某一区域内形成某一概念或是表象的神经群落。反射中的中间传递过程是信息的加工处理的过程,可以由单个神经元、神经链路或是神经网络来承担,甚至可以直接由输入与输出的对应载体来分担。这样生物神经系统中的反射弧只是它的一个子项罢了,条件反射在主观上也对应着我们常说的“产生、经过与结果”即因果关系。

2、 认知

有一个低等生物海兔的记忆试验:海兔本身具有被触摸(水管部分)后的鳃缩反射,但连续十几次的刺激后,鳃缩反应就逐渐减慢.经过研究发现,海兔的习惯化是由于神经递质发生变化所致.进一步的研究发现这种变化是突触中的感觉神经元的Ca离子门关闭,导致递质的释放量减少所致.上述试验说明简单的记忆与神经递质和突触有关.又如大鼠的大脑皮质切除试验:用迷宫训练大鼠,如果大鼠学会并记住顺利走出迷宫的道路后,切除它的大脑皮质,记忆就会消退.不论切除的是大脑皮质的哪一部分,总是切除的多,记忆消退的多;切除的少,记忆消退的就少。

首先,认知通常强调的是结果,是神经网络定型后的结果。神经网络的定型过程就是认知的建立过程,也就是生物个体的学习过程,它同时表现了出生物的记忆过程。定型好的神经网络对触发信息的处理过程即反射过程,就是记忆的提取过程,也正是通过这一过程反映出了认知的存在。

生物个体对客观事物的认知可以解释为:客观事物在主观意识中形成了表象,并且该表象与一系列的活动(生理的或心理的)相联系。换句话说,某一客观事物的信息如果经过大脑处理能够引发出一系列的动作(这是一种反射现象,符合前面对反射的定义),我们就可以说对这一事物已经认知了。

行为主义与符号主义中对认知建立过程中所显现出的记忆现象都有很详细的类别划分,其中每一种记忆类别都仅与一种认知的建立模式相对应。所以,与其用记忆类别来划分还不如用认知类别来划分更为合理,在这里由于篇幅所限,我仅将认知简单概括为以下三种类别:物体认知、事件认知以及两种认知的衍生产物抽象事物认知。

a、 物体认知

感受外界客观环境最简单的办法是通过感官直接去“接触”物质对象,并通过大脑处理,并最终导致一个或一系列的结果,这种因果过程就是对客观物体的认知。如:看到一个苹果,我们产生了拿的动作,同时也可以产生许多其他的动作如激活色彩感觉中枢、激活味觉中枢等等,当可以有这些动作产生时,就完成了对苹果的认知。

下面我们将详细讲解神经网络对物体认知的描述。

当认知的对象较为复杂时(如苹果),对象包含有各种各样的属性,其中的每一种属性的响应过程,在局部都遵循着反射的定义。当在某一时刻,与苹果相关的各种属性的神经子网络被大部分激活时,苹果的表象就成了焦点。更确切的讲是,感官捕捉的信息在传递的过程中,经过了代表各种属性的神经子网络,一些属性因条件不满足而停止传递,最后由可以通过的(即被确认的属性)神经子网络继续向后传递,最后再引发一系列的动作,其中反射可以指局部的传递(单个属性的确认),也可以指整个传递过程(看到苹果后,可以去拿可以去想等等)。

苹果在人脑中形成的表象,其实就是指感官根据苹果实物产生的电信号所能经过的神经链路,神经链路与神经网络的关系相当于行走路径与公路网的关系。此外其他的神经区域输出的电信号如果在传递过程中也能引发出与前面提到的“苹果神经链路”相同或相似动作或是功能的话,也可以说是形成了苹果的表象,这种现象可以使我们认知客观世界不存在的事物或个体自身从未接触过的事物。

b、 事件认知

任何事物在一段时间内发生了变动,在这里都可以被称之为事件。因果关系同样也具备事件的属性,如果能深入分析一下各种事件的过程,基本上都能找到因果关系的影子。在前面对物体的认知中,我们知道了神经网络认知物体是以因果关系的方式建立的网络链路,为了不引起混淆,下面以因果关系为认知对象的,我们用事件来代替,对事件的认知过程,近似于对物体的认知过程,相当于把事件等同于物体,由于事件具有时间性,所以神经网络就必须能够处理时间问题。

神经元的形状各异,轴突有长有短,且对信息的加工时间与传递速度也各不相同,这样对同一起点不同的传递路径,信息的传递速度可能不同。还以图2为例,现在假设每一个箭头除了代表一个神经元连接外,还代表一个单位传递时间,当首先刺激A区后并在第二个单位时间内刺激B区,将两次触发过程当作一个事件,导致一个输出Y;同法当先刺激B区,然后在刺激A区时会有另一个输出 根据这种通过神经链路上神经元个数进行延时的方法,任何处于时间片段上的信息都可以被处理。我们再举个更加复杂的例子,单输入神经元网络对摩尔斯电码的识别与重现。
神经网络在认知新的事物时,输入信息总是尽可能的使用已存在的网络链路进行传递处理,当处理不足以产生正确的结果时才在信息的中断处搭建新的网络连接。在局部,如果已存在的网络链路可以被使用,那么这部分网络结构通常是一种共性的表达,当这种表达随着同类认知的增加而逐渐完善时,就可以作为一种属性的表象,这在主观上是一种抽象概括的过程。

例如,对苹果的认知,“苹果”本身是一个概括出来的词汇,它不具体指哪一个苹果,但在认知若干个具体苹果的过程中,与各个苹果相对应的神经链路的共用部分被逐渐加强,这部分神经网络就可以说是“苹果”这一概念的表象区域。此外,神经网络结构不光能实现对有形的抽象概括,也可以对无形的加以抽象概括,例如“水果”的表象,这一表象的形成可以说是用若干不同种类的水果培养出来的,也可以说是由“苹果”、“梨”等等表象的神经链路的共用部分完善而成的,后一种方式可以理解为抽象概括可以建立在另一种抽象概念之上,即对无形的事物也可以做抽象概括。换个角度讲,这些抽象出来的表象本身就是一种有形的物质,它是由若干神经元搭建起来的网络系统,是客观存在的东西,这样的话就与第一种方式相一致了。

语言是生物间交流的工具,是生物为了更好的适应周围的环境而进化产生的,在这里它包含有声音、文字、动作、行为以及低等生物的化学接触等等内容。就拿我们人类来说,每一个发音、每一个文字符号都可以说是对应着一种表象,这个表象可以是抽象出来的也可以是具体事物产生的。语言是通过触发来进行工作,当然也可以说是一种反射或是因果现象。无论是说还是听,也不论是写还是看,对于说或者是写这种输出性质的处理,可以解释为某个表象被激活时,它又被作为输入信号沿着该表象至发音或是运动器官间的语言神经链路传递电信号,直至发音或是运动器官做出相应的动作。听与看也是如此,感官接收到信息后传递直至激活某一个表象区域(请参见图4)。语言与表象之间广泛存在着对等映射关系,它可以使我们能够直接去运用语言来进行思维,即便是表象与输入输出没有语言神经链路对应关系的,如果需要我们也会临时的建立起语言神经链路,如本文中说的图几图几、这个那个等等,或者用相关的有语言链路的表象通过塑造、阐述、刻画、定位等等方式来体现或是建立该表象,这种建立神经链路的过程往往体现出不同种类的记忆模式。

生物的记忆过程与机械的存储过程原理基本相同,都是通过改变载体的性状来表达的,只是生物是通过神经网络的响应过程来表达或再现记忆的内容,就是说该神经网络的连接结构就反映着记忆的内容,所以生物的记忆过程就是建立特定连接方式的神经网络的过程,而提取过程就是激活这部分神经网络的过程。一旦载有相关记忆内容的神经网络结构被确定时,能量只能体现在信息的提取与再现上,当然维持这种结构也需要一点能量,不然神经元就饿死了:)注意:这里强调的是“过程”。

生物的认知过程对外表现为学习过程,对内表现为神经网络的建立及使用过程,在学习过程中往往会同时伴随着反馈过程(内反馈或外反馈),生物从外界获得信息,传递处理后再作用给外界,并同时获取作用后新的信息,周而复始的运做,这就是外反馈过程。外反馈过程是依靠外界因素帮助或是引导或是促使生物个体建立起能与环境相协调运做的神经网络系统,主观上我们称之为“教育”。内反馈主要体现在我们的思维活动上,通常外界事物在大脑中存在着对应的表象,被外反馈完善了的事物表象之间同样可以建立起互动联系,比如讲一个事物的表象被激活(输入),引发其他的表象也被激活(输出),这些被激活的表象同样也可以作为输入去激活先前的或是其他的表象,然后周而复始的运做,使得信息得以在脑内进行反复的处理。内反馈过程实际上就是一种“自学”的过程,但它的激发源头必定是与外界有关,并且最终要作用于外界,所以说内外反馈往往是兼而有之的。

在认知过程中随着内反馈的素材(表象)不断增多,生物个体渐渐能够认知自身与外界间的互动关系,自我意识也就随之产生,同时我们用以进行思维的素材及其运作方式,如概念,词汇以及由这些材料所带来的情感因素及组织方式等等,绝大部分都来源于前人或者是借用他人的经验,生物个体对这些经验素材的获取,或是由于接触的几率的不同,或是由于认同的程度的高低,个体间总会存在着差异,这样就产生了我们不同的个性特征。

3、 创造

生物在与周围环境发生相互作用时,不可避免的会对周围的环境造成一定的影响,无论是主动的还是被动的,这些对环境的影响最终都是为了促使生物以更好的适应周围的环境。遵循优胜劣汰的法则,好的影响将会被保留继承下去,如搭窝、建巢、获取食物等等,而坏的影响会增加生物生存的风险。

神经网络在认知事物后,事物的表象往往不是特定对应着某一个具体事物,而是对应着在一个模糊的范围内所含阔的一类事物。例如,我们认知的苹果,泛指各种各样的苹果,甚至还包括那些嫁接出来的长的象其他水果的苹果等等。在我们依据苹果的表象勾勒出一个具体的苹果时,这个苹果将肯定不会与客观世界中的任何一个苹果相同,因为没有两样东西是绝对相同的。产生一个客观世界不存在的事物,就是创造,其过程就是创造的过程。

生物神经网络中事物的表象往往穿插交错在一起,它们以链路最省的方式构成。任何神经链路上的合并都可以说是事物的某一特征在某一层次上的概括,所以表象可以以不同的内涵层次来拆分成各种各样的属性单元(元素),而任何神经链路上的分支都可以说是事物的某一特征在某一层次上的副本,使得这些属性单元也能够隶属于别的表象或是说用于构建(表达)别的表象,当若干种属性单元在某一时刻都处于激活状态时,就等同于一种表象被激活,无论这个表象是否对应着客观世界中的事物,如果没有对应关系那就是一个较高形式的创造过程。

创造的几种主要的表达形式:联想、推理、顿悟

a、 联想

当一个事物的表象被激活时,也就是说该表象所包含的若干属性单元(元素)同时有效时,我们的注意力焦点就集中在这个表象上,如果对该表象的处理(内或外反馈)使的表象被否决时,也就是说由于一些属性单元的失效(或被抑制,或处于高阻),导致该表象无法成立的时候,剩余的属性单元或许可以构成另一种事物的表象,或许还需要结合那些被激活了的新的属性(或是由外界事物具有的新的属性所激活,或是因降低了对一些属性的抑制所导致的激活)。

b、 推理

联想是一种去激活与事物表象相关联的其他表象的过程,主观上是一种横向扩展的过程,那么纵向过程就是由于一个或若干个事物表象被激活,从而导致另一个表象也被激活的过程,即推理过程,其中的任何一个表象的确立(激活)都会通过反馈过程加以验证。推理与联想在神经网络结构上十分的相似,功能上也基本相同,只是在主观认识上,联想更强调相关性或是相似性,而推理则强调的是次序性或层次性。

c、 顿悟

当我们思考一件事情时,或设计一件东西的时候,常常会遇到百思不得其解的情况发生,但有时,在某个偶然的事件影响下,我们会突然明白或能够解决这些问题,这就是顿悟现象。

事物的表象是由若干个神经网络属性单元所构成的,我们说的“问题”在大脑中也是一种表象,是一种经反馈过程没有验证通过的特殊的表象,这个表象的属性单元可能包括具体的事物表象、抽象的事物表象、逻辑关系、公理、定律等等内容,但这些属性同时有效时,问题的表象并不能通过内外反馈的验证。作为一个急切需要解决的“问题”,“问题”的表象被反复的激活(深思熟虑反复思考),在一个偶然机会,一个别的事件表象被激活,或是因为此事件的某个属性单元弥补了“问题”表象的一个重要的空缺;或是因为此事件“问题”表象中的某个关键的属性单元被抑制失效,“问题”表象得以完善并能够通过反馈验证,这就是顿悟。

四、 神经网络的相关问题

人在成长过程中,他的学习过程就是构建相应神经网络结构的过程,随着认知程度的增加,网络结构也日趋复杂,对刺激的反应过程也随之复杂化,当复杂到无法预测时,主观上就会认为反应过程是自发产生的,这是人的一种错觉。

幼年,人脑神经网络的建立过程需要大量的空闲神经元,基本雏形确定后,剩余的空闲神经元会损失大半,这样才能够给网络的发展腾出空间。余留下来的空闲神经元或是成为新建神经链路中的一部分而被确定下来;或是被用于临时搭建的某些链路;或是作为备用存在于网络的空隙当中。

青少年,神经网络属于高速建立阶段,这个阶段的神经网络可塑性极强,主要是因为针对事物的认知,即是以机械性记忆为主,对事物认知的量及内容是抽象逻辑思维建立的基础及倾向,随着量的增加抽象概括的能力会逐渐增强。

中青年,事物的认知量及逻辑思维能力的配比达到了最佳程度,不光有一套较好的能与外界交互的神经网络系统,而且神经网络还保留有发展的余地,即还保留有一定的可塑性。

中年,无论是抽象事物还是具体事物,认知量已基本确定,网络的结构已日趋复杂化,在一些局部,需要修改的或是新建的神经链路对空闲神经元的需求也已日趋紧张,使得我们的认知速度逐渐减慢。

老年,在许多的神经网络区域,空闲的神经元已开始满足不了认知的需求,另外因为无法认知新的事物,对外界的反应能力也开始下降,连带的相关神经区域得不到激活,神经链路的健壮性开始下降,以至于一些神经链路解体,伴随的就是认知量的下降,即健忘等等现象,并且成为一种恶性循环发展下去……。

五、 后记

为了能清楚的阐述它的运行机制,同时也是为了验证这套理论,根据前面所提到的神经元的结构功能及组网方式,我通过计算机软件设计了虚拟的神经网络系统,2000年软件完成了调试,并得到了很好实验结果。

参考文献

1 《现代科学育儿答疑》(0-3岁)人民教育出版社1999年第1版

2 陈守良等,《人类生物学》,北京大学出版社,2001年12月

3 陈阅增等(1997).《普通生物学》.北京:高等教育出版社

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7 钱学森主编:《关于思维科学》,上海人民出版社,1986年7月

8 路德维希·冯·贝塔朗菲《生命问题——现代生物学思想评价》吴小江 译