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数理心理学:“认知对称性”第二公设对认知科学的意义

已有 1491 次阅读 2022-3-21 15:49 |个人分类:认知对称性公设|系统分类:科普集锦

“认知对称性”公设是哲学律,本质是外界物质信号与心理信号映射关系问题,并由人的认知机制证明。

它从数理上揭示了人脑认知加工机制问题(即满足对外界世界的对称性映射、唯物性表征)。

它的对称度度量——“认知熵增原理”,对人脑的认知信息的对称性(即人脑认知到的信息量)进行度量。


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心物对称性变换

1 认知科学的前世今生

1.1认知科学的诞生

认知科学是心理学面临第二次方向性变革的新势力,以Chomsky提出的“柏拉图问题”为矛盾触发点,以Shannon信息论、Simon智能算法、Wiener控制论等为“(脑)认知计算”的数理武器,Miller高举“认知即计算”的纲领旗帜,给行为主义一统天下的旧传统局面带来了致命一击

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认知科学纲领

1.2认知科学危机

自上个世纪50年代Miller在MIT提出“认知科学”(cognitive science)后,迄今为止,70多年已经过去了,认知科学的跨学科交叉是否产出新一轮的科学发现?

认知科学到底带来了什么?认知科学的瓶颈问题在哪里?

认知科学之父Miller(2003)对认知科学纲领进行历史性回顾与反思,他回忆到:

I argued that at least six disciplines were involved: psychology, linguistics, neuroscience, computer science, anthropology and philosophy. These fields represented, and still represent, an institutionally convenient but intellectually awkward division…….

近年,关于认知科学的危机问题(Rafael Núñez et al.,2019)争议不断。

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图片引自Nature human behavior

与认知科学的六学科交叉的预期不同,心理学过度代表了认知科学。

1.3 认知科学七寸:脑熵不相容问题

认知科学的致命七寸问题,是认知公设问题,在其诞生之初就埋下祸患。

当年,Miller尝试将Shannon的信息理论应用于心理学,却感到沮丧,因为信息论中的概率与对数都不能揭示心理过程。他开始接受Chomsky的句法理论,认为句法理论更多地揭示了人类语言结构的认知过程。最终,Miller发现了人的语言符号的编码局限性,也就是著名的7加减2。


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Miller与7加减2

然而,认知信息熵与脑通讯的连接问题,却无法揭示。

人脑认知加工机制不清,使得人类对人脑科学的探秘,陷入一片迷雾之中。

数理心理学(The Mathematical Principle of Psychology,简称MPOP)将这一问题命名为“脑熵不相容问题”,并列为2022心理学十大统一性问题之一。(详见《数理心理学发布2022心理学十大统一性问题》

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《数理心理学:心理空间几何学》封面

2.数理心理学第二公设:认知对称性

2.1 人脑认知对称性加工的信息内容:事件结构式公设

作为信息的“事件”(高闯,2021)(详见《数理心理学第一公设:事件结构式》http://psych.chinaxiv.org/abs/202107.00026v1),是人类客观世界(物质世界)与主观世界(心理世界)相连接的载体。

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图中(下)元素分别表示物质客体、客体之间相互作用的介质、事件结果、时间、地点、行为动机目标物、内在动机目标物、上述各个要素初始值。

2.2 人脑认知对称性加工的数学表达:认知对称性公设


物质空间中的事件的属性量包含物理、生物、社会的客观属性(物质量),经过一系列的认知加工操作(认知变换),被转换成:心理量,使得人能够认知整个物质世界(高闯,2021)。

如果把认知加工(将外部事件信息转换为心理事件信息)用函数f来表示,则输入事件Eo与输出事件Ei满足:

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根据上述认知功能和对称性理论,用数学矩阵就可以表示为:

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认知变换矩阵


2.3 人脑认知对称性加工的对称性度量:认知熵增原理

参与认知加工的任何一级功能单位(感觉、知觉、思维),在认知变换中,均遵循“对称变换”。


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认知变换不变性与破缺示意图


低一级认知加工单元的对称性破缺,会在高一级的认知功能单元中实现对称。所有认知环节的总功能,满足对物质世界认知信息无限逼近可知。在这个过程中,人类个体认知外界物质事件的信息熵满足:认知熵增原理,即对人脑的认知信息的对称性(即人脑认知到的信息量)进行度量。

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3.认知对称性公设对认知科学的意义


3.1“认知对称性公设”完成了“认知内容逻辑”的统一

以“物质事件”为参照,“认知对称性公设”可以串联起人类不同认知功能(感觉、知觉、思维等)的内在加工逻辑,它们均遵循对称性地操作与获取“认知内容”的逻辑。

3.2 “认知对称性公设”标志着“认知即计算”的认知科学纲领的核心突破

认知科学之父Miller(2003)对认知科学纲领进行历史性回顾与反思,他回忆到:

“.…….But the original dream of a unified science that would discover the representational and computational capacities of the human mind and their structural and functional realization in the human brain still has an appeal that I cannot resist”

“认知对称性”公设从数理上揭示了人脑认知加工机制问题(即满足对外界世界的对称性映射、唯物性表征)。这就实现了对事件结构要素的属性特征值的对称性、完备性、不失真的表征。Miller所提出的认知科学的愿景,也就从数理上得到实质性解决


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心物对称性变换

3.3“认知对称性公设”将对认知神经信息学具有重要意义


后续将对此展开评述。


主要参考文献

[1]高闯. (2021).数理心理学:心理空间几何学. 吉林长春:吉林大学出版社.

[2]高闯,马安然,魏薇,德力达尔.(2021).数理心理学第一公设:事件结构式. [ChinaXiv:202107.00026]。

[3]高闯,马安然,魏薇,德力达尔.(2021).数理心理学第二公设:认知对称性.[ChinaXiv:202108.00099]

[4]Miller,The cognitive revolution: a historical perspective,TRENDS in Cognitive Sciences,2003,7,141-144.

[5]Rafael Núñez, Michael Allen, Richard Gao(2019),What happened to cognitive science?nature human behaviour behaviour, 3, p782–791. 




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数理心理学qq群



https://m.sciencenet.cn/blog-3478362-1330429.html

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