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数理心理学:“事件结构式”第一公设对信息学的意义

已有 1399 次阅读 2021-11-10 19:32 |个人分类:事件结构式公设|系统分类:科普集锦


自生命诞生伊始,对外界世界的“事件信息”的感知(获取),成为生存自控的基本条件。“事件结构式”从数理上回答了“信息”的对象,弥补了“人”作为信宿的通信机制。                                             

      导读

自生命诞生伊始,对外界世界的“事件信息”的感知(获取),成为生存自控的基本条件。在生物的进化历程中,人类率先完成了对外界世界的“事件信息”进行符号化编码、传输、存储等。


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人类祖先用结绳记录事件信息

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人类古文字“甲骨文”作为事件信息的编码符号体系

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中国古代事件信息的传输方式“飞鸽传书”

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中国古代事件信息的传输方式“烽火诏诸侯”

直到1949年,信息学之父Shannon以一己之力,在the mathematical theory of communication《通信的数学原理》中提出通信系统模型,完成了对信息的度量,建立了“信息科学”。这为蓬勃发展的互联网行业奠定了科学理论基础,极大地推动了人类步入信息化社会的进程。

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现代社会中事件信息的传输方式

 70多年以后,the mathematical principle of psychologyMPOP《数理心理学:心理空间几何学》(高闯,2021),从数理上回答了“信息”的对象,弥补了“人”作为信宿的通信机制。这或将极大促进数字化信息时代下的应用工程,如人工智能、行为数据计算的底层逻辑、关键内核的升级。

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    1.信息学诞生初期

若要立体化环顾“信息学”这一学科的诞生背景,需要回到19世纪中期科学史上一系列标志性事件。科学史上标志性事件发生的必然性,源于科学问题本身的发展脉络。

“信息学”如其它关于“人”的分支学科一样,在那一时期在特定地点集中孕育、爆发。在这段时期,Shannon完成了对人的语言符号的度量,单枪匹马开辟了信息学。Chomsky完成了对人的语言符号的编码结构性,单枪匹马开辟了语言学。Miller尝试将Shannon的信息理论应用于心理学时感到沮丧,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,Miller发现了人的语言符号的编码局限性。Simon利用计算机模拟认知过程,完成了对人的加工机制的模拟与仿真。Wiener的控制论也越来越受欢迎。

1956年可以被视为信息加工心理学发展的关键一年。

1956年夏天,McCarthy, Minsky, Shannon Nat RochesterDartmouth召开了一次关于人工智能的会议,这也是人工智能学史上的第一次会议,当时几乎所有在该领域工作的人都参加了,该会议确定了人工智能的目标是实现能够像人类一样利用知识去解决问题的机器Shannon McCarthy编辑了《自动机研究》(automata Studies)Minsky交流了一份技术报告,经过多次修改,5年之后,这份报告成为了他颇具影响力的文章《迈向人工智能》(Steps toward artificial intelligence)

1956911日,受斯隆基金会(Sloan Foundation)资助,Miller等人在MITMassachusetts Institute of Technology)举办“special interest group in information theory”,起初梦想建立一门统一的科学“cognitive science”,打破以“人”为研究对象的分支学科的传统分配观念。这一对于“人”的不同学科交叉,在哈佛,称之为认知研究,在卡内基梅隆大学,称之为信息加工心理学,在拉霍亚大学,称之为认知科学

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认知科学纲领

根据认知科学纲领,计算机科学和语言学通过计算语言学联系在一起。语言学和心理学是通过心理语言学联系在一起的,人类学和神经科学是通过对大脑进化的研究联系在一起。控制论使用计算机科学发展的概念来模拟神经科学阐明的大脑功能。

尽管对于“人”的思维的信息表征和信息计算能力的数理揭示、人类大脑结构对“思维运作”的物质支撑还未实现(认知科学建立的初衷与目标),这一问题也是涉及“人工智能”这一大科学工程应用的所有分支学科的核心、瓶颈问题,而这也正是70多年以后的当代“信息科学”中把“人”作为信宿所涉及的信息接收、处理等信息加工机制的核心、瓶颈问题,即“人”的心理本质和“人”的信息加工处理和自控过程。

尽管对“人”的整体性理解的目标未能实现,但是它为立体化地考察“人”的整体机制进行了知识蓄积。“人”的信息的载体、编码结构、信息度量的探索,趋于成熟。“人”的心智结构的探索,开始走向成熟。“人”的生物学结构的探索,开始走向成熟。“人”的通讯结构(神经机制)与功能,开始走向成熟。人类信息的内容——因果律,在三大理学中蓄积,趋于成熟。以“人”为中心、以“人”为对象的统一性趋势开始到来。

     2.信息学基本问题

Shannon1949)在《the mathematical theory of communication》(通信的数学原理)中

给出信息量的度量公式:

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和通信系统的基本模型:

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这使得人们可以定量研究信息的传输、处理、存储, 并引领了蓬勃发展的互联网信息产业。

然而,Shannon信息论对“信息”的定义属于“狭义”信息论,“广义”信息包含心理学、语言学、神经生理学、组织学等信息概念。如何进一步界定“广义”信息的信息量的数理定义?这些“广义”信息的心理量的度量是否依旧满足:事件发生概率的倒数的log形式。

此外,尽管Shannon信息模型抽提了通信系统的本质,但如何与作为信宿的“人”的主观因素相结合,精确解决人类的实际通信中,对接收到的“符号信息”转为“主观信息”所存在的个体差异性问题。

由于“信息学”限于这一单一学科研究范畴的内部,没有明晰回答以下问题:

1)信息产生的根源是什么?更进一步,信息与物质运动是什么关系?

(2)“信息既不是物质,也不是能量,信息就是信息”。那么,信息的本质是什么?信息的对象是什么?

(3)信息量的定义式为什么是事件发生概率的倒数的log形式,背后的机制什么?

(4)在涉及到“人”的通信问题中,什么是信息的介质载体?载体载的对象是什么?载的是对象的什么?

     3.数理心理学第一公设:事件结构式

数理心理学第一公设:事件结构式(高闯 2021),天然地回答了“信息学”的基础科学问题的数理本源性。

根据数理心理学第一公设“事件结构式”(高闯,2021)中客体是否具有精神性,可以把事件分为如下两种表达形式:

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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。

      4事件结构式对信息学的意义

      4.1 从数理上明确了信息的对象

数理心理学第一公设“事件结构式”的出现,将对“消息”进行重新的定义、符号和事件结构之间的联系也将得到改造。信号代表事件的属性变量,信息代表事件的内容。用符号来表示的事件,人接收到符号,也就收到事件信息。对信号进行编码,码的量的大小是信息量,也叫信息熵。从事件结构式角度,信息分为:物质事件信息,生物学事件信息,人与社会事件信息。物质世界、生物世界、人的世界中信息的本质一致性,也找到了天然的连接。

      4.2 从数理上揭示了“人”作为信宿的信息加工机制

此外,数理心理学第一公设“事件结构式”弥补了Shannon信息论中很难介入的人类的实际通信问题,回答了当“人”作为信宿时,对(物质、生物、人与社会)信息的统一性语义提取、转码、存储等问题(详见数理心理学第一公设“事件结构式”对“人”的底层信息加工机制)。这可能促使人工智能、行为数据计算的底层逻辑、关键内核的升级。

      4.3 从数理上明晰了信息和物质之间的关系

物质与物质之间发生相互作用,信息传递的是作用。没有作用,就没有信息,所以信息具有动力性。所有的相互作用都是信息。相互作用力的机制即因果律是信息,也是“人”的认知的内容物。这样,信息的物质性、动力性、生物性、精神性这些属性在不同对象上的反映就联系在一起。人兼具上述所有特性。

      4.4 延伸了信息的数理理论

在现代社会中,人类早已在信息空间中生存,需要尽快获得尽可能多的与外界世界对称的信息。

信息不对称理论,也称信息经济学。经济学家MirrleesVickrey 因“对不对称信息条件下激励经济理论做出开拓性、基础性贡献”而获得1996年诺贝尔经济学奖。

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经济学家Akerlof等人因“对不对称信息市场理论做出的拓荒性贡献”而获得2001年的诺贝尔经济学奖。

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在长期的进化历程中,人类相对于其它物种,所获取的“事件信息”的信息量(信息熵)最大,满足“认知信息熵增原理”(高闯,2021)(详见数理心理学第二公设:认知对称性)。


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       4.5 从数理上回答了信息哲学的问题

西方哲学经历数次重大转型,第一时期是古希腊、中世纪时代,哲学研究本体论(研究可知客体的本质)。第二时期是17世纪的科学革命,哲学转向研究认识论(客体与认知主体之间的知识关系)。第三时期是20世纪上半叶的科学主义思潮,哲学转向语言论(分析语言以达到对世界的认识)。随着信息论、信息革命的出现,哲学转向信息论。信息哲学的核心目标是寻求统一信息理论(Unified theory of information, UIT)。“事件结构式”找到了物理性、生物性、精神性信息的统一性数学表述形式。

      4.6 对信息科学走向的启发

回到信息科学诞生初期,认知科学纲领尝试从多样性知识中建立“人”的本质性理解。信息是“人”的功能体系属性之一,是通信的底层与大脑结构之间的联结与反映。“人”的信息的核心是“人”的物理性、生物性、精神功能性的内容反映。神经的通讯载体是符号,神经的功能即精神,精神的表现即信息。

数理心理学的统一性纲领路线,揭示了“人”的分支学科的内生数理逻辑。在这个路线图中,哲学的本质是人的认知的机制,也就是思维的机制。语言学的本质是心理编码,它也是人类认知过程中,信息的物质载体。人类学所包含的社会科学的各个学科,实际是社会运作的各类社会关系和价值理念,它构成了人类精神运作中的动力部分。人体生理学则提供关于人的供能与运动的物质外壳技术的理解。而神经科学提供的是对人类通讯系统的数字编码的理解。


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由此可见,信息则是“人”的不同系统之间得以联结的关系,是人得以成为统一性、多功能机体的联结。信息科学需要建立自身学科的完备性数理理论,需要融合其它学科的知识,完成各个学科的统一性整合,才能回答“人”作为信宿的通信机制问题。

 

主要参考文献

Shannon, C. E.,& Weaver, W. (1949). The Mathematical Theory of Communication. Urbana, IL: The University of Illinois Press, 1-117. 

MillerThe cognitive revolution: a historical perspectiveTRENDS in Cognitive Sciences20037141-144.

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.

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:202107.00026V2] http://psych.chinaxiv.org/abs/202107.00026v2

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] http://psych.chinaxiv.org/abs/202108.00099?serverID=1




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