李德毅院士：人類的四種基本認(rèn)知模式

　　人類認(rèn)知始于行為也終于行為，行為最原始的方法是不停地從形象上模仿和試錯(cuò)，在物理空間通過(guò)視聽(tīng)等感知手段主動(dòng)觀察(observe)待解決問(wèn)題的表象，在認(rèn)知空間進(jìn)行思維活動(dòng)，分析和判斷(orient)當(dāng)前情況，對(duì)多通道、跨模態(tài)的感知數(shù)據(jù)去除噪聲，消解沖突，進(jìn)行情境融合，聚焦問(wèn)題態(tài)勢(shì)，然后喚醒記憶，在大腦皮層搜索，執(zhí)簡(jiǎn)馭繁，從早先的記憶中迅速匹配到應(yīng)對(duì)方案，在物理空間中進(jìn)行行動(dòng)(act)驗(yàn)證，一次次反復(fù)實(shí)踐，形成記憶或者鞏固記憶。記憶是思維的結(jié)果，是在重復(fù)行為中加深的結(jié)果，具有統(tǒng)計(jì)意義。如果再遇到同樣的問(wèn)題，直接選擇記憶中對(duì)的方案，按經(jīng)驗(yàn)處理即可，通過(guò)經(jīng)驗(yàn)生成的記憶具有對(duì)新對(duì)象的識(shí)別能力。先界定邊界，后推理。把一部分經(jīng)驗(yàn)解釋清楚的認(rèn)知先放到特定邊界的記憶中去完成推理，如果不行，再根據(jù)外部任務(wù)環(huán)境的變化結(jié)合自己的認(rèn)知去確定問(wèn)題的新前提或者新邊界。在一個(gè)新的記憶邊界框架下再推理，如此循環(huán)，直到問(wèn)題被正確解決。在這種記憶驅(qū)動(dòng)的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ?OOA(observe-orient-act)中，記憶智能發(fā)揮了十分重要的作用。小孩從牙牙學(xué)語(yǔ)就開(kāi)始養(yǎng)成小樣本記憶，如識(shí)別媽媽和周圍人群。小樣本記憶的核心是記憶邊界形成的小世界。機(jī)器學(xué)習(xí)中的深度學(xué)習(xí)從人臉識(shí)別開(kāi)始取得成功，依靠記憶驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)分類和歸納，記憶隨著腦發(fā)育而迅速成長(zhǎng)，形成越來(lái)越多的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。這都表明記憶智能和生長(zhǎng)的環(huán)境強(qiáng)相關(guān)。

　　2.1.1 案例一：二十四節(jié)氣

　　人類依據(jù)二十四節(jié)氣開(kāi)展農(nóng)耕活動(dòng)和養(yǎng)生活動(dòng)，是記憶驅(qū)動(dòng)的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ街械牡湫桶咐�。我�?guó)古代勞動(dòng)人民長(zhǎng)期反復(fù)觀察太陽(yáng)周年運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行判斷，搜索匹配記憶里有關(guān)二十四節(jié)氣的季節(jié)規(guī)律，直接開(kāi)展實(shí)踐活動(dòng)。早在春秋時(shí)代，便有“二分”(春分、秋分)和“二至”(夏至、冬至) 個(gè)節(jié)氣，到了戰(zhàn)國(guó)末期，又增加了“四立”(立春、立夏、立秋、立冬)，又經(jīng)過(guò) 100 多年的逐步補(bǔ)充，到秦漢時(shí)期基本完備。用天氣的寒暑(小暑、大暑、處暑、小寒、大寒)、水氣的凝結(jié)(白露、寒露、霜降)、雨雪的多少(雨水、谷雨、小雪、大雪)和生物的發(fā)育(驚蟄、清明、小滿、芒種)來(lái)反映某一天屬于春夏秋冬的程度，形成二十四節(jié)氣對(duì)應(yīng)農(nóng)耕活動(dòng)和養(yǎng)生活動(dòng)的群體記憶。人們觀察當(dāng)前的時(shí)間，判斷離哪個(gè)節(jié)氣最近，搜索匹配已有的經(jīng)驗(yàn)，直接進(jìn)行行動(dòng)。如對(duì)于芹菜種植而言，立夏育苗，立秋定植，立冬收獲。記憶驅(qū)動(dòng)的二十四節(jié)氣經(jīng)驗(yàn)行為還有很多，如圖1所示。

　　圖1 二十四節(jié)氣的農(nóng)耕活動(dòng)和養(yǎng)生活動(dòng)

　　2.1.2 案例二：傳統(tǒng)中醫(yī)傳統(tǒng)中醫(yī)的觀察方法是“望、聞、問(wèn)、切”。

　　望診患者的神色、舌象;聞診患者的咳嗽、呼吸、口氣、體氣;問(wèn)診身體的寒熱、是否出汗、大小便的形態(tài)、飲食喜惡和勞倦;切診包括脈診(觸摸脈象的變化),如脈的沉浮、虛實(shí)、遲數(shù)、滑澀、洪細(xì)等,還有按診,如胸腹的軟硬、皮膚的腫脹、手足的溫涼等。通過(guò)全面的分析,判斷疾病的病機(jī),搜索匹配醫(yī)家豐富的經(jīng)驗(yàn),特別是自己長(zhǎng)期實(shí)踐形成的案例記憶,高效快捷地開(kāi)出合適的方劑或者針灸治療方案,強(qiáng)調(diào)一人一策,一次一方,待一個(gè)療程之后,再觀察患者,再診斷、治療。中醫(yī)診斷是根據(jù)肌體整體狀態(tài)不斷調(diào)整治療方案的 OOA 交互過(guò)程(圖 2)。

　　圖2 中醫(yī)診斷的 OOA 交互過(guò)程

　　2.1.3 案例三：深度學(xué)習(xí)識(shí)別人臉和語(yǔ)音

　　近 10 年，深度學(xué)習(xí)極大地推動(dòng)了人工智能的革新 [17]。深度學(xué)習(xí)算法依靠大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)了機(jī)器視覺(jué)、語(yǔ)音識(shí)別等感知的智能。機(jī)器通過(guò)學(xué)習(xí)大規(guī)模數(shù)據(jù)樣本來(lái)訓(xùn)練一個(gè)深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)大模型架構(gòu)中的結(jié)構(gòu)參數(shù)和上億級(jí)數(shù)量的連接權(quán)重。對(duì)于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、Transformer 等各類深度學(xué)習(xí)模型(圖 3)，如果算力足夠大，由大量人工神經(jīng)元和相互連接權(quán)重構(gòu)成的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有逼近任意復(fù)雜函數(shù)的泛化能力。機(jī)器基于大量的示例可以自主學(xué)習(xí)完成感知識(shí)別，無(wú)須進(jìn)行顯式編程，通過(guò)嘗試、犯錯(cuò)以及自我調(diào)整等操作，逐步減少感知誤差，機(jī)器通過(guò)自主學(xué)習(xí)實(shí)現(xiàn)感知智能，開(kāi)辟了機(jī)器學(xué)習(xí)的新紀(jì)元。這與高等生物視覺(jué)神經(jīng)系統(tǒng)分層的觀察、聯(lián)想和識(shí)別十分類似，成功模擬了從人的視網(wǎng)膜到初級(jí)視覺(jué)皮層，再到視覺(jué)皮層，最后到顳下皮層的視覺(jué)神經(jīng)系統(tǒng)的感知。

　　深度學(xué)習(xí)利用大量標(biāo)記或無(wú)標(biāo)記數(shù)據(jù)來(lái)學(xué)習(xí)，屬于記憶驅(qū)動(dòng)的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ�。�?biāo)記數(shù)據(jù)代表了人類的經(jīng)驗(yàn)，作為機(jī)器先驗(yàn)的領(lǐng)域知識(shí)，實(shí)現(xiàn)了注意力選擇和語(yǔ)義提取，替代長(zhǎng)期記憶，形成解決實(shí)際問(wèn)題中的記憶智能和記憶驅(qū)動(dòng)。當(dāng)前，基于自監(jiān)督預(yù)訓(xùn)練的大規(guī)模深度學(xué)習(xí)模型已經(jīng)成為新一代人工智能應(yīng)用的基礎(chǔ)設(shè)施，其可以對(duì)海量無(wú)標(biāo)記數(shù)據(jù)進(jìn)行記憶。整個(gè)模型代表了人類共同的經(jīng)驗(yàn)，所有人員在使用階段能夠直接調(diào)用基礎(chǔ)模型，不需要進(jìn)行復(fù)雜邏輯推理，而是直接給出解決問(wèn)題的方案。深度學(xué)習(xí)正是屬于記憶驅(qū)動(dòng)的經(jīng)驗(yàn)認(rèn)知模式。

　　圖3 各類深度學(xué)習(xí)模型

　　2.1.4 案例四：人工駕駛

　　日常生活中，人工駕駛是記憶驅(qū)動(dòng)經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ街械囊粋�(gè)明顯案例。駕駛是一個(gè)“觀察—判斷—行動(dòng)” 的過(guò)程，熟練的司機(jī)擁有許多關(guān)于駕駛的記憶智能，大部分情況下是依據(jù)已有的經(jīng)驗(yàn)直接駕駛車輛，很少進(jìn)行精確推理或者計(jì)算。其并不拘泥于精確的數(shù)字，而僅是安全駕駛，其駕駛行為很自如，駕駛動(dòng)作近乎本能。

　　人在一生成長(zhǎng)過(guò)程中的許多智能和技能，都屬于記憶驅(qū)動(dòng)的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ健Ｔ谌祟惖亩嘣�認(rèn)知中，這種模式是最原始、最直覺(jué)、最基礎(chǔ)的，也是最寶貴的，歷久彌新。

　　2.2 知識(shí)驅(qū)動(dòng)的推理模式

　　人類的第一次認(rèn)知革命是 6 000 年前語(yǔ)言、文字和教育的發(fā)明，從而創(chuàng)造了文化和文明。摩爾根將文明定義為“這一時(shí)代以聲音字母之使用以及文字記錄之制作而開(kāi)始”[18]。智能可以脫離人體以文字等形式獨(dú)立存在，人工智能始于文字，隨后發(fā)明了教育，教育濃縮重演了人類的文明，迅速實(shí)現(xiàn)了人類認(rèn)知的二次擴(kuò)張，使得人類知識(shí)和技能得以傳承 [19-20]。人類通過(guò)接受教育掌握群體積累的知識(shí)，從此人類認(rèn)知有了知識(shí)驅(qū)動(dòng)的推理模式，表現(xiàn)為“觀察(observe)—判斷(orient)—決策(decide)—行動(dòng)(act)”的認(rèn)知螺旋形式，簡(jiǎn)稱為 OODA。

　　首先是觀察。觀察發(fā)生在物理空間。這需要融入周圍環(huán)境，對(duì)物理空間特定領(lǐng)域問(wèn)題所處的變化進(jìn)行細(xì)致觀察，形成感知。感知有時(shí)是被動(dòng)的，觀察是主動(dòng)的，需要了解問(wèn)題的背景和要素。其次是判斷。判斷是認(rèn)知循環(huán)中最重要的一環(huán)，發(fā)生在認(rèn)知空間，對(duì)要解決的問(wèn)題進(jìn)行導(dǎo)向和定位，聚焦當(dāng)前的態(tài)勢(shì)，利用自己的知識(shí)以及前期觀察到的相關(guān)現(xiàn)象，判斷當(dāng)前狀態(tài)和發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)現(xiàn)象分析進(jìn)行解釋，最終形成判斷。但并不是一定能夠形成判斷，如果判斷有困難，要返回外部環(huán)境再觀察。再次是決策。決策發(fā)生在工作記憶區(qū)，提取長(zhǎng)期記憶中已經(jīng)具有的關(guān)于這個(gè)特定情境下的相關(guān)知識(shí)、符號(hào)處理模型和算法，進(jìn)行邏輯推理或演繹計(jì)算，比較不同方案的優(yōu)劣和風(fēng)險(xiǎn)，作出決策，形成特定問(wèn)題的具體解決方案。同樣，如果觀察和判斷不到位，就很難作出決策，此時(shí)就需要迅速返回到前兩步，甚至陷入局部死循環(huán)。最后是行動(dòng)。行動(dòng)需要返回到物理空間中，按照決策的方案步驟執(zhí)行，決策的正確性只有在實(shí)踐中才能得到驗(yàn)證。整個(gè)過(guò)程不斷迭代，形成一個(gè)螺旋式認(rèn)知過(guò)程，如圖4所示。將認(rèn)知看作以邏輯為基礎(chǔ)的符號(hào)推理過(guò)程或計(jì)算活動(dòng)，正是人們期望的可解釋的人工智能。

　　圖4 物理空間和認(rèn)知空間中的 OODA 循環(huán)

　　2.2.1 案例五：自駕駛

　　自駕駛的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)一個(gè)有感知、有認(rèn)知、有行為、可交互、會(huì)學(xué)習(xí)、自成長(zhǎng)的輪式機(jī)器人。區(qū)別于人工駕駛，自駕駛的關(guān)鍵是要厘清駕駛認(rèn)知中的 OODA 循環(huán)。車輛通過(guò)各類異構(gòu)傳感器在物理空間完成對(duì)周邊環(huán)境和自身狀態(tài)的瞬時(shí)感知。在認(rèn)知空間的工作記憶區(qū)，利用選擇性注意機(jī)制，識(shí)別當(dāng)前場(chǎng)景，從感知的各類跨模態(tài)信息中，提取出與駕駛活動(dòng)相關(guān)的要素，形成駕駛態(tài)勢(shì)和實(shí)際擁有路權(quán)的變化，從長(zhǎng)期記憶中提取相關(guān)知識(shí)，對(duì)態(tài)勢(shì)進(jìn)行分析和理解，作出每次的操控決策。自駕駛車輛通過(guò)電信號(hào)直接控制方向盤(pán)、油門(mén)、剎車和檔位等車輛執(zhí)行機(jī)構(gòu)，使車輛達(dá)到或接近期望的動(dòng)力學(xué)行為。最后將當(dāng)前狀態(tài)反饋給感知系統(tǒng)，形成閉環(huán) [21]。在跟隨駕駛、路口駕駛、換道超車和泊車等典型駕駛場(chǎng)景中，可利用OODA模式來(lái)實(shí)現(xiàn)車輛的自駕駛(圖5)。

　　圖5 自駕駛認(rèn)知中的OODA循環(huán)

　　2.2.2 案例六：檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)

　　西醫(yī)以溯因和解釋為主。西醫(yī)對(duì)病人常常分科

　　進(jìn)行門(mén)診、檢驗(yàn)和治療。根據(jù)臨床癥狀觀察和醫(yī)學(xué)儀器進(jìn)行診查，包括體液學(xué)、血液學(xué)、微生物學(xué)、生理生化等常規(guī)檢驗(yàn)和花樣(圖6)。如通過(guò)磁共振、計(jì)算機(jī)斷層掃描(CT)、超聲、心電圖和運(yùn)動(dòng)平板試驗(yàn)等獲得大量生理數(shù)據(jù)，醫(yī)生再根據(jù)自身所掌握的醫(yī)學(xué)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)作出判斷。例如，對(duì)于慢性心血管疾病，醫(yī)生根據(jù)檢驗(yàn)結(jié)果作出了“前降支重度狹窄的冠狀動(dòng)脈粥樣硬化”的判斷，再結(jié)合病人的具體情況和比較成熟的冠心病治療方案，經(jīng)過(guò)理性分析，比較不同方案的優(yōu)劣，最終作出決策，給出精準(zhǔn)治療的措施，如藥物治療、冠狀動(dòng)脈介入治療或者冠狀動(dòng)脈搭橋治療等，以實(shí)現(xiàn)血運(yùn)重建。

　　圖6 西醫(yī)以溯因和解釋為主，分科門(mén)診、檢驗(yàn)和治療

　　知識(shí)是人類的共同財(cái)富，語(yǔ)言、文字和教育是人類智能的基石 [22]。人類群體的知識(shí)和技能通過(guò)傳承學(xué)習(xí)和自主學(xué)習(xí)，成為個(gè)體智能。OODA 認(rèn)知模式使得人類思想的邏輯性、通用性和可解釋性增強(qiáng)，理性思維占據(jù)主導(dǎo)。1956 年達(dá)特茅斯會(huì)議之后，“思維的本質(zhì)即計(jì)算”形成熱潮 [23]，用計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)知識(shí)驅(qū)動(dòng)的推理取得巨大成功，知識(shí)工程、專家系統(tǒng)得以普遍應(yīng)用，導(dǎo)致以計(jì)算智能為代表的人工智能得到巨大發(fā)展，促進(jìn)了人類智能和人工智能的迅速迭代成長(zhǎng)。

　　2.3 聯(lián)想驅(qū)動(dòng)的創(chuàng)造模式

　　思維的核心是抽象和聯(lián)想。抽象是聯(lián)想的基礎(chǔ)，聯(lián)想產(chǎn)生類比，進(jìn)而形成一般智能，也稱通用智能。聯(lián)想驅(qū)動(dòng)的創(chuàng)造模式最早可追溯到10 000年前的農(nóng)業(yè)革命。到了500年前的工業(yè)革命，即物質(zhì)革命和技術(shù)革命，以蒸汽機(jī)的發(fā)明為標(biāo)志，人類通過(guò)抽象和聯(lián)想，逐漸掌握了如何利用物質(zhì)和能量創(chuàng)造動(dòng)力工具來(lái)延伸人的體能。自此，聯(lián)想驅(qū)動(dòng)的創(chuàng)造模式開(kāi)始非常迅速地發(fā)展，形成人類的第二次認(rèn)知革命。重大技術(shù)工程，甚至技術(shù)革命的目標(biāo)都是由人類創(chuàng)造新的物件來(lái)極大地解放人的體力，即利用宇宙里的天然物質(zhì)發(fā)明人工物件，并把人類智能物化到人類發(fā)明的工具、儀器、機(jī)器等各種組織結(jié)構(gòu)，乃至自然中，解決現(xiàn)實(shí)中的眾多實(shí)際問(wèn)題，進(jìn)一步解放人的智力。

　　創(chuàng)造人工物件，需要回答“怎么做”的問(wèn)題，主要依靠實(shí)踐。聯(lián)想驅(qū)動(dòng)的創(chuàng)造模式通過(guò)對(duì)物理空間的事件進(jìn)行觀察，從而產(chǎn)生聯(lián)想，利用已有的知識(shí)，在自己的認(rèn)知空間里進(jìn)行判斷，總結(jié)出需要解決的問(wèn)題，然后利用自然界的材料、物質(zhì)和能源，以及想象力、創(chuàng)造力，創(chuàng)造出全新的人工物件，再回到物理空間通過(guò)行動(dòng)進(jìn)行驗(yàn)證，證明創(chuàng)造的有效性。這就構(gòu)成了以聯(lián)想驅(qū)動(dòng)的創(chuàng)造模式，即“觀察(observe)—判斷(orient)—創(chuàng)造(create)—行動(dòng)(act)”的 OOCA 循環(huán)。

　　2.3.1 案例七：輪子的發(fā)明

　　輪子是人類創(chuàng)造的古老人工物件的代表，人們經(jīng)常把它的發(fā)明和火的使用相提并論。輪子的發(fā)明距今已有約5 500 年的歷史。古人通過(guò)觀察，發(fā)現(xiàn)石頭、圓木等物體的滾動(dòng)可以解決滑動(dòng)阻力過(guò)大的問(wèn)題，由此聯(lián)想，發(fā)明了輪子。進(jìn)一步，將輪子和輪軸進(jìn)行結(jié)合，并讓兩者分離，從而發(fā)明了自由轉(zhuǎn)動(dòng)的輪子(圖7)。輪子是聯(lián)想驅(qū)動(dòng)的創(chuàng)造模式的一個(gè)典型案例。

　　圖7 輪子的演變

　　2.3.2 案例八：數(shù)學(xué)的機(jī)械化

　　數(shù)學(xué)的機(jī)械化最早可追溯到結(jié)繩記數(shù)，之后發(fā)明了手工算盤(pán)。最早的算盤(pán)是由我國(guó)東漢數(shù)學(xué)家徐岳發(fā)明的，他所撰的《數(shù)術(shù)記遺》中寫(xiě)到，“珠算控帶四時(shí)，經(jīng)緯三才”。意思是把木板刻為三個(gè)部分，上下兩個(gè)部分是停游珠用的，中間部分用作定位。每位各有五顆珠，上面一顆珠與下面四顆珠用顏色區(qū)別，后稱之為“檔”。上面一珠當(dāng)五，下面每珠當(dāng)一。算盤(pán)由古代的“籌算”演變而來(lái)，唐代已見(jiàn)籌算乘除法的改進(jìn)，到宋代產(chǎn)生了籌算的除法歌訣。15 世紀(jì)中期的《魯班木經(jīng)》中有制造算盤(pán)的流程，1593 年明代程大位所著的《算法統(tǒng)宗》是流傳最久的珠算書(shū)。幾千年來(lái)算盤(pán)一直是我國(guó)古代人普遍使用的計(jì)算工具，即使現(xiàn)代的電子計(jì)算器也不能完全取代算盤(pán)。在《九章算術(shù)》中有對(duì)開(kāi)平方、開(kāi)立方的機(jī)械化過(guò)程描述，到宋元時(shí)代又有求解高次代數(shù)方程的機(jī)械化方法。從算盤(pán)、比例規(guī)、對(duì)數(shù)計(jì)算尺等計(jì)算工具發(fā)展到第一臺(tái)手搖機(jī)械計(jì)算機(jī)，即1642 年法國(guó)科學(xué)家帕斯卡發(fā)明的一種能代替人工進(jìn)行快速計(jì)算的機(jī)器(圖8)。我國(guó)著名數(shù)學(xué)家吳文俊對(duì)數(shù)學(xué)的機(jī)械化也作出了重要的貢獻(xiàn)，提出了使用計(jì)算機(jī)證明幾何定理的“吳方法”[24]，為數(shù)學(xué)機(jī)械化的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

　　圖8 算盤(pán)、比例規(guī)、對(duì)數(shù)計(jì)算尺和手搖機(jī)械計(jì)算機(jī)

　　2.3.3 案例九：立軸大風(fēng)車

　　立軸大風(fēng)車是我國(guó)公元12 世紀(jì)前后發(fā)明的一種人工物件，是一種旋轉(zhuǎn)軸垂直于地面的風(fēng)力機(jī)械。立軸大風(fēng)車是根據(jù)船帆的設(shè)計(jì)和運(yùn)行產(chǎn)生的聯(lián)想，用來(lái)解決如何有效利用風(fēng)力驅(qū)動(dòng)水車的問(wèn)題，其巧妙之處在于風(fēng)帆能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)迎風(fēng)方向，接受任意方向的來(lái)風(fēng)，為龍骨水車提供原動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)工作。立軸大風(fēng)車可用于農(nóng)田灌溉等，其設(shè)計(jì)、制造與使用體現(xiàn)了因地制宜的思想。可以說(shuō)，其是以聯(lián)想驅(qū)動(dòng)創(chuàng)造的一種風(fēng)力的、自動(dòng)化的動(dòng)力裝置(圖9)。

　　圖9 立軸大風(fēng)車示意

　　2.3.4 案例十：都江堰水利工程

　　更早的重大人工發(fā)明可追溯到公元前256 年前后的都江堰水利工程，其位于四川省都江堰市西的岷江干流上，是世界上現(xiàn)存歷史最久遠(yuǎn)的無(wú)壩引水工程，經(jīng)歷代不斷改造與完善，沿用至今。渠首樞紐包括魚(yú)嘴、飛沙堰和寶瓶口 3項(xiàng)主要工程，分別起到分水、泄洪排沙和引水作用，因?yàn)檫x擇在特定位置，在分水時(shí)具有調(diào)節(jié)外江水流比例的作用，在旱澇時(shí)期能夠形成相反的四六比例，滿足了灌溉與防洪的需要。盡管主持修建的李冰父子那時(shí)未必懂得流體動(dòng)力學(xué)理論，但這項(xiàng)工程成為千古不朽的水利工程(圖 10)。

　　圖10 都江堰水利工程示意

　　2.3.5 案例十一：測(cè)量時(shí)間的工具

　　宇宙里只有運(yùn)動(dòng)和變化，沒(méi)有時(shí)間，更沒(méi)有絕對(duì)時(shí)間，時(shí)間是人類自己發(fā)明的概念。自然進(jìn)化形成的具有抽象、聯(lián)想和記憶能力的腦神經(jīng)系統(tǒng)，是人類發(fā)明時(shí)間的生物學(xué)基礎(chǔ)。測(cè)量時(shí)間的工具包括日冕和鐘擺等。鐘擺理論是由意大利著名數(shù)學(xué)家與物理學(xué)家伽利略提出的，具體的科學(xué)實(shí)驗(yàn)則由荷蘭數(shù)學(xué)家與物理學(xué)家惠更斯完成。1657 年荷蘭鐘表制造師科斯特制造出了第一臺(tái)擺鐘，1658 年惠更斯出版了《擺鐘論》(圖11)。如果把同一批生產(chǎn)的相同時(shí)鐘放置在宇宙的不同位置，會(huì)呈現(xiàn)出不同的時(shí)間，這就充分證明了時(shí)間不能完全脫離和獨(dú)立于空間。人類農(nóng)耕時(shí)代只能發(fā)明簡(jiǎn)單的手工工具來(lái)測(cè)量時(shí)間，如沙漏，這類工具包括物質(zhì)和結(jié)構(gòu)雙要素。到工業(yè)革命時(shí)期，人類發(fā)明復(fù)雜

　　的機(jī)器來(lái)測(cè)量時(shí)間，如鐘表。復(fù)雜機(jī)器是由各種機(jī)械零部件按照一定結(jié)構(gòu)組裝成的、能夠利用能量運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生有用功的裝置。目前人們使用的原子鐘芯片，每2 000 萬(wàn)年才會(huì)產(chǎn)生 1 s 的誤差。在智能時(shí)代，只有將時(shí)鐘加入智能機(jī)器中，才使機(jī)器有了思維的能力。

　　圖11 惠更斯發(fā)明鐘擺

　　2.3.6 案例十二：人文作品

　　在人類的精神世界中，語(yǔ)言、文字和情感常常是共通的，承載著人們豐富的內(nèi)心思想或精神追求。人文工作者觀察社會(huì)生活中的個(gè)人或者人群，從政治、國(guó)家、政黨、族群、團(tuán)體或社區(qū)中汲取思想營(yíng)養(yǎng)，判斷并創(chuàng)作出有關(guān)哲學(xué)的、思想的、精神的、文學(xué)的各類作品，包括宗教、哲學(xué)、憲章、法律、信仰、詩(shī)歌、小說(shuō)、音樂(lè)和美術(shù)等。好的人文作品一定能滋養(yǎng)和豐富人們的精神生活和想象力。這樣的人工物件既源于生活又高于生活，還會(huì)反作用于生活。一旦被社會(huì)認(rèn)同接受，就可以成為群體認(rèn)知或群體智慧，促進(jìn)人類文明。

　　2.3.7 案例十三：人造衛(wèi)星定位系統(tǒng)

　　用多顆人造衛(wèi)星來(lái)定位，是根據(jù)天體定位聯(lián)想而來(lái)的(圖12)。中國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(BDS)美國(guó)全球定位系統(tǒng)(GPS)、俄羅斯格洛納斯衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(GNSS)和歐盟研制的伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(GSNS)屬于人造工程。這些定位的技術(shù)從最初的定位精度低、不能實(shí)時(shí)定位、難以提供及時(shí)的導(dǎo)航服務(wù)，發(fā)展到如今的高精度全球定位系統(tǒng)，輔以地基增強(qiáng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了任意時(shí)刻、任意地點(diǎn)都可以同時(shí)觀測(cè)到4顆以上的衛(wèi)星，也實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)航、定位和授時(shí)等功能。衛(wèi)星導(dǎo)航定位可以用來(lái)引導(dǎo)飛機(jī)、船舶車輛和個(gè)人沿著選定的路線準(zhǔn)確到達(dá)目的地，也可以應(yīng)用到手機(jī)追蹤等諸多其他功能中。

　　圖12 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)人造工程

　　2.3.8 案例十四：智能芯片

　　當(dāng)前，人類認(rèn)知?jiǎng)?chuàng)造的代表性人工物件是支撐程序運(yùn)行的微電子技術(shù)和人工智能芯片。以家用電器為例，空調(diào)、電冰箱、吸塵器、掃地機(jī)、電飯煲和熱水器等都被嵌入了一個(gè)小的人工物件——帶有時(shí)鐘的智能芯片(圖 13)。從解決生活中的實(shí)際問(wèn)題出發(fā)，通過(guò) OOCA 循環(huán)迭代和版本升級(jí)，人工智能芯片的可行性和可靠性得到大幅提高。工業(yè)革命時(shí)期由物質(zhì)和能量組成的機(jī)器，在智能時(shí)代變成了可交互、會(huì)學(xué)習(xí)、自成長(zhǎng)的智能機(jī)器，成為“有溫度”的家用電器。

　　圖13 智能芯片

　　聯(lián)想驅(qū)動(dòng)的創(chuàng)造模式主要是工程師和技術(shù)員等通過(guò)技術(shù)或工程實(shí)踐實(shí)現(xiàn)的發(fā)明創(chuàng)造，在物理空間中形成物質(zhì)硬構(gòu)體，如人造城市、人造建筑、人造衛(wèi)星等，雖然對(duì)整個(gè)宇宙的改變是微乎其微的，但對(duì)人類認(rèn)知乃至人類社會(huì)的影響是深遠(yuǎn)的。在以聯(lián)想驅(qū)動(dòng)的“觀察—判斷—創(chuàng)造—驗(yàn)證”的創(chuàng)造模式中，人工創(chuàng)造的物件不僅僅是物理空間里的技術(shù)和工程等物質(zhì)硬構(gòu)體，還可以是人類思想寄生在物質(zhì)上形成的人文作品。值得注意的是，這類人類精神世界中的虛幻物件，反過(guò)來(lái)可能讓人產(chǎn)生過(guò)度幻想。

　　2.4 假說(shuō)驅(qū)動(dòng)的發(fā)現(xiàn)模式

　　近 100多年，人類進(jìn)入第三次認(rèn)知革命--交叉科學(xué)革命，主要研究如何填補(bǔ)物質(zhì)科學(xué)、生命科學(xué)和社會(huì)科學(xué)之間的鴻溝，同時(shí)重視大科學(xué)交叉中的基礎(chǔ)研究。對(duì)物理空間的自然、生命以及發(fā)生的社會(huì)事件進(jìn)行反復(fù)觀察(observe)，然后在認(rèn)知空間中運(yùn)用想象力，對(duì)事件進(jìn)行深入判斷(orient)創(chuàng)造性地提出假說(shuō)(hypothesis)，再到物理空間用行動(dòng)( act)驗(yàn)證,如此反復(fù),就構(gòu)成了“觀察-判斷假說(shuō)-行動(dòng)”的 OOHA 模式。這是人類認(rèn)知的自由創(chuàng)造，不具有任何其他客觀性。如果觀察不夠充分，就不足以形成判斷，或者判斷的結(jié)果不足以形成假說(shuō)，或者行動(dòng)的結(jié)果不足以驗(yàn)證假說(shuō)，則又需要回到前一個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行局部小循環(huán)。

　　OOHA 模式是一個(gè)厚積薄發(fā)的過(guò)程，它十分尊重觀察和實(shí)驗(yàn)，發(fā)揮科學(xué)家的認(rèn)知力和創(chuàng)造力。該模式起源于感覺(jué)，但并不是所有人都能夠擁有這樣的認(rèn)知模式，只有極少數(shù)超凡的知識(shí)精英，有特殊的天賦和罕見(jiàn)的專注，善于向群體學(xué)習(xí)，才能做到，如物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家、力學(xué)家牛頓。他們對(duì)全人類認(rèn)知的貢獻(xiàn)比“普通”的高水平學(xué)者，要“偉大” 百倍甚至更多。

　　人們開(kāi)始時(shí)普遍認(rèn)為地球是平的，到了古希臘時(shí)期，亞里士多德認(rèn)為地球是圓形的、靜止的，地球是宇宙的中心。之后，哥白尼認(rèn)為地球和行星在圍繞著太陽(yáng)的圓周軌道上運(yùn)動(dòng)，被 100 年后的開(kāi)普勒和伽利略所證明。1687 年牛頓才正確解釋了行星圍繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的原因。牛頓的代表作《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》發(fā)表，遵循了古希臘的公理化方法，從定義、公理出發(fā)，導(dǎo)出命題，利用極限理論和微積分(流數(shù)術(shù))，提出牛頓三大定律。這部劃時(shí)代的經(jīng)典力學(xué)著作，影響了物理學(xué)、天文學(xué)、數(shù)學(xué)和工程學(xué)等幾乎所有近代科學(xué)領(lǐng)域，也影響了哲學(xué)、神學(xué)，乃至啟蒙運(yùn)動(dòng)等社會(huì)變革。這早已成為人類共享的知識(shí)，并通過(guò)教育代代傳承。

　　經(jīng)過(guò)幾千年人類文明的積累，假說(shuō)驅(qū)動(dòng)的發(fā)現(xiàn)模式構(gòu)成了許許多多的學(xué)科，科學(xué)乃分科而學(xué)，是所有學(xué)科的總稱。這些分學(xué)科的、體系化的自然知識(shí)，可以解釋自然現(xiàn)象和現(xiàn)實(shí)生活中遇到的問(wèn)題，主要回答為什么。人類發(fā)明了教育，確保了學(xué)科知識(shí)的普及和傳承。在每個(gè)人的頭腦里，都有獨(dú)特的認(rèn)知映射圖，反映其對(duì)科學(xué)知識(shí)體系的認(rèn)知以及對(duì)各類學(xué)科的認(rèn)知。

　　假說(shuō)在科學(xué)問(wèn)題研究中發(fā)揮綱領(lǐng)性的作用，任何學(xué)科的理論都是人類在自己認(rèn)知空間中建立的一套解釋系統(tǒng)，講清楚物理空間實(shí)體事件的原因，是基于特定假說(shuō)前提下的存活。天文學(xué)中的“日心說(shuō)”、地質(zhì)學(xué)中的“板塊構(gòu)造學(xué)說(shuō)”、物理學(xué)中的“原子結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)”、化學(xué)中的“燃素說(shuō)”、地球科學(xué)中的“蓋亞假說(shuō)”、生物學(xué)中的“遺傳變異學(xué)說(shuō)”等在科學(xué)史上都發(fā)揮了重要作用�？茖W(xué)發(fā)展的歷史就是新的假說(shuō)和原來(lái)假說(shuō)之間競(jìng)爭(zhēng)、更迭的歷史。實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)假說(shuō)前提下的理論，若在物理空間中觀察到和假說(shuō)相一致的結(jié)果，則該理論成立，并增加了人們對(duì)該假說(shuō)的信賴�？茖W(xué)通過(guò)證偽而發(fā)展，一旦發(fā)現(xiàn)和假說(shuō)不一致的新觀察，就必須修正或者拋棄該假說(shuō)。

　　2.4.1 案例十五：達(dá)爾文的《物種起源》

　　1859 年達(dá)爾文的《物種起源》[25] 開(kāi)創(chuàng)了生物學(xué)發(fā)展史上的新紀(jì)元(圖 14)，否定了當(dāng)時(shí)的神學(xué)。達(dá)爾文通過(guò)對(duì)古生物學(xué)、生物地理學(xué)、形態(tài)學(xué)、胚胎學(xué)和分類學(xué)等領(lǐng)域的大量研究，以自然選擇為中心，從變異性、遺傳性、人工選擇、生存競(jìng)爭(zhēng)和適應(yīng)等方面論證物種起源和生命自然界的多樣性與統(tǒng)一性。由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，由低等到高等，不斷發(fā)展變化，用自然選擇、物競(jìng)天擇、適者生存，給出物種發(fā)展的新解釋，自此生命科學(xué)迅速崛起。但達(dá)爾文沒(méi)有專門(mén)研究腦科學(xué)和人類認(rèn)知，沒(méi)有解釋人類區(qū)別于其他高等生物的原因。

　　圖14 達(dá)爾文的《物種起源》

　　2.4.2 案例十六:門(mén)捷列夫的元素周期表

　　1869 年化學(xué)家門(mén)捷列夫提出元素(以及由它所形成的單質(zhì)和化合物)的性質(zhì)隨著原子量(現(xiàn)根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)稱為相對(duì)原子質(zhì)量)的遞增而呈周期性的變化，將當(dāng)時(shí)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的63種元素，依據(jù)原子量遞變(并適當(dāng)留下空位)，排列為周期縱成族的完美體系。他根據(jù)周圍元素的性質(zhì)預(yù)言了亞硼、亞鋁和亞硅3個(gè)未知元素。這在以后的十幾年內(nèi)，逐一得到證實(shí)，使人們相信元素周期表闡明了自然界重要的本質(zhì)(圖15)。

　　圖15 門(mén)捷列夫與元素周期表

　　2.4.3 案例十七:愛(ài)因斯坦的相對(duì)論

　　1905年愛(ài)因斯坦提出要拋棄絕對(duì)時(shí)間，提出相對(duì)論，1915 年又提出廣義相對(duì)論(圖16)。宇宙學(xué)的最終目標(biāo)是希望能夠提供一個(gè)描述整個(gè)宇宙的統(tǒng)一理論，目前雖尚未實(shí)現(xiàn)，但可以用廣義相對(duì)論描述引力和宇宙的大尺度(1024km)結(jié)構(gòu)，用量子力學(xué)解釋尺度極端微小的(10-12 km)現(xiàn)象。人們通過(guò)精確觀測(cè)水星，發(fā)現(xiàn)它的運(yùn)動(dòng)和牛頓引力理論預(yù)言的運(yùn)動(dòng)有微小的差異，而愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論卻可以正確預(yù)言其運(yùn)動(dòng)。這個(gè)事實(shí)是對(duì)這個(gè)新理論的一個(gè)關(guān)鍵的證實(shí)。如弗里德曼和勒梅特基于愛(ài)因斯坦的引力場(chǎng)方程提出了宇宙膨脹的假說(shuō)，最終被哈勃觀測(cè)驗(yàn)證，而史瓦西利用引力場(chǎng)方程提出了黑洞的假說(shuō)，最終也被觀測(cè)證實(shí)。

　　圖16 愛(ài)因斯坦提出相對(duì)論

　　2.4.4 案例十八：數(shù)學(xué)中的猜想

　　數(shù)學(xué)一定要建立在公理之上，如兩點(diǎn)可以劃一條直線、所有直角都全等都是無(wú)須證明的，歐幾里得把這些作為基本的公理。數(shù)學(xué)學(xué)科的發(fā)展實(shí)際上就是諸多數(shù)學(xué)猜想不斷被提出、修正和證明的過(guò)程(圖17)。如 3 個(gè)數(shù)的平方如果有勾股定理的關(guān)系，那么也可以有高次冪的關(guān)系，這就是數(shù)論中著名的費(fèi)馬方程。直到20 世紀(jì) 90 年代，這個(gè)困擾了數(shù)學(xué)家300 多年的問(wèn)題才被安德魯·懷爾斯解決。又如，素?cái)?shù)是數(shù)學(xué)研究中最基本的對(duì)象之一，針對(duì)素?cái)?shù)在自然數(shù)中占有多少的問(wèn)題，最有智慧的數(shù)學(xué)家也無(wú)法解決。哥德巴赫提出猜想：每一個(gè)大于 的偶數(shù)都是兩個(gè)素?cái)?shù)的和。截至目前，人類并未完全理解它們，最好的結(jié)果是陳景潤(rùn)證明了每個(gè)充分大的偶數(shù)都可以寫(xiě)成一個(gè)素?cái)?shù)加另一個(gè)數(shù)，另一個(gè)數(shù)的素?cái)?shù)因子個(gè)數(shù)不超過(guò) 。黎曼猜想也是數(shù)學(xué)中最有名的問(wèn)題之一，它與素?cái)?shù)研究有著非常密切的關(guān)系。實(shí)際上，當(dāng)時(shí)黎曼提出這個(gè)猜想就是為了研究素?cái)?shù)，而且黎曼假設(shè)現(xiàn)在還沒(méi)有完全解決。大自然賦予人類的渴望多于智慧，是無(wú)盡的認(rèn)知追求。

　　圖17 數(shù)學(xué)中的猜想

　　2.4.5 案例十九:DNA 雙螺旋結(jié)構(gòu)

　　1953年2月，沃森、克里克看到了富蘭克林在1951年 11月拍攝的一張 DNA 品體X射線衍射照片受到了啟發(fā)。他們提出并確認(rèn)了 DNA 的螺旋結(jié)構(gòu)分析得出了螺旋參數(shù)(圖18)四。雙螺旋結(jié)構(gòu)顯示出 DNA 分子在細(xì)胞分裂時(shí)能夠自我復(fù)制，完善地解釋了生命體要繁衍后代，以及物種如何保持穩(wěn)定的原因，即細(xì)胞內(nèi)必須存在有遺傳屬性和復(fù)制能力的機(jī)制。這是假說(shuō)驅(qū)動(dòng)的發(fā)現(xiàn)模式推動(dòng)大科學(xué)交叉基礎(chǔ)研究發(fā)展的一個(gè)典型案例。當(dāng)前，正在興起的智能科學(xué)也是一個(gè)跨物質(zhì)科學(xué)、生命科學(xué)和社會(huì)科學(xué)的新交叉學(xué)科。

　　圖18 DNA 雙螺旋結(jié)構(gòu)

　　人類認(rèn)知中崇尚想象力和創(chuàng)造力的完全自由，開(kāi)辟了不以應(yīng)用為目的的基礎(chǔ)研究，以興趣尋求合作，不宜組織大團(tuán)隊(duì)“攻關(guān)”。盡管可解釋性是相對(duì)的，但科學(xué)更廣泛的可解釋性是人類永遠(yuǎn)的追求。在學(xué)科發(fā)展過(guò)程中，設(shè)計(jì)出的新理論往往是原先理論的一次擴(kuò)展。隨著人類認(rèn)知的推進(jìn)，牛頓力學(xué)、量子力學(xué)、相對(duì)論或者達(dá)爾文的生命科學(xué)等可能會(huì)被證明不是完全正確的�？茖W(xué)的偉大在于能夠解釋科學(xué)的界限在哪兒。哲學(xué)上認(rèn)為客觀世界完全獨(dú)立于主觀世界而存在，這也并非是完全正確的。人們真正觀察到的是客觀和主觀之間的結(jié)合，由于客觀的世界不是靜止的，觀察者和被觀察的世界又存在相互作用，任何時(shí)刻都不可能把主觀世界和客觀世界分離得一清二楚，也不可能精準(zhǔn)地把客觀世界了解透徹。

　　3 各智其智，智人之智，智智與共，兼容并蓄

　　3.1 認(rèn)知模式之間轉(zhuǎn)換的不確定性

　　人們討論生物自然進(jìn)化的現(xiàn)象時(shí)，常用的時(shí)間尺度是“萬(wàn)年”;討論人類文明生態(tài)現(xiàn)象時(shí)，常用的時(shí)間尺度是“千年”;討論科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步時(shí)，常用的時(shí)間尺度是“百年”，甚至“十年”。隨著6 000 年前人類文明誕生后，尤其是技術(shù)革命造就的現(xiàn)代文明誕生后，聯(lián)想驅(qū)動(dòng)的創(chuàng)造模式迅速崛起，智能的材料、能源、工具、機(jī)器和工程等不斷出現(xiàn)，成為科學(xué)的先導(dǎo)，如應(yīng)用核能形成的人工物件核彈可以毀滅地球，但同時(shí)催熟了核科學(xué)。假說(shuō)驅(qū)動(dòng)的發(fā)現(xiàn)模式是近 200 年才大量出現(xiàn)的。美國(guó)科學(xué)家Simon[27] 在《人造物的科學(xué)》中多次強(qiáng)調(diào)：科學(xué)發(fā)現(xiàn)只是一種特殊類型的問(wèn)題求解。假說(shuō)驅(qū)動(dòng)的發(fā)現(xiàn)模式一旦成為人類共享的知識(shí)，成為知識(shí)驅(qū)動(dòng)的推理模式的源頭，其作用不低于人造的核彈。有的時(shí)候，幾十年整個(gè)人類群體認(rèn)知進(jìn)展不大;有的時(shí)候，幾位杰出人物的重大發(fā)現(xiàn)，對(duì)全人類的認(rèn)知會(huì)影響幾百年。得益于語(yǔ)言、文字和教育，以及人工智能和人類智能的不斷迭代發(fā)展，體外延伸的人工智能為人類智能提供了一面巨大的鏡子，映射出人類認(rèn)知無(wú)盡的演化歷程。

　　人類的認(rèn)知過(guò)程是通過(guò)不斷的實(shí)踐推動(dòng)的，而不是由時(shí)間盡頭的“絕對(duì)真理”目標(biāo)拉動(dòng)的，就如同生物進(jìn)化是從過(guò)去的物種進(jìn)化來(lái)的，而不是向目標(biāo)物種去進(jìn)化。認(rèn)知從根本上是不斷學(xué)習(xí)、持續(xù)成長(zhǎng)的，而成長(zhǎng)需要時(shí)間來(lái)積累。

　　認(rèn)知的形式化就是要厘清認(rèn)知活動(dòng)，為實(shí)現(xiàn)認(rèn)知機(jī)器化奠定基礎(chǔ)。本文提出用4個(gè)相對(duì)獨(dú)立的認(rèn)知模式來(lái)完成認(rèn)知的形式化，OOA側(cè)重于形象思維如果用機(jī)器實(shí)現(xiàn)這種模式，要求機(jī)器具有的硬核是算法、算力和數(shù)據(jù);OODA側(cè)重于邏輯思維，如果用機(jī)器實(shí)現(xiàn)這種模式，要求機(jī)器具有的硬核是算法和算力;0OCA和OOHA更多依賴于人的靈感和頓悟，如果用機(jī)器實(shí)現(xiàn)這種模式，要求機(jī)器具有新的硬核--抽象、聯(lián)想和交五。00A 和 OOCA 兩個(gè)模式是由下而上實(shí)現(xiàn)的，形而上，從物理空間轉(zhuǎn)向認(rèn)知空間:OODA和OOHA兩個(gè)模式是由上而下實(shí)現(xiàn)的，形而下，從認(rèn)知空間轉(zhuǎn)向物理空間。4個(gè)模式發(fā)生的頻度不同，相互之間的轉(zhuǎn)換常常帶有不確定性。認(rèn)知模式轉(zhuǎn)換不確定性的物理學(xué)依據(jù)可追溯到最小自由能原理。

　　OOA、OODA、OOCA 和OOHA4種認(rèn)知模式相互之間是排他的，在同一時(shí)間不存在混合模式�？梢詫⑵浣y(tǒng)一刻畫(huà)為 OOXA，差別是X。對(duì)特定的一個(gè)人，也許一生沒(méi)有任何創(chuàng)造或者發(fā)現(xiàn)。對(duì)于一個(gè)要解決的特定問(wèn)題，如駕駛認(rèn)知，在人或者智能機(jī)器的不同成長(zhǎng)階段，幾個(gè)模式之間可以轉(zhuǎn)換運(yùn)用。認(rèn)知螺旋中的試錯(cuò)、犯錯(cuò)、糾錯(cuò)的實(shí)踐，不可或缺負(fù)面的記憶甚至更難遺忘，時(shí)間之箭留下認(rèn)知模式在物理空間和認(rèn)知空間迭代的痕跡。4種認(rèn)知模式在物理空間與認(rèn)知空間中的迭代如圖19所示。

　　圖19 4 種認(rèn)知模式在物理空間與認(rèn)知空間中的迭代

　　多元認(rèn)知模式形成的多元智能覆蓋形象思維邏輯思維和頓悟，核心是抽象、聯(lián)想和交互，其相互支撐、轉(zhuǎn)換、驅(qū)動(dòng)，互為先導(dǎo)，螺旋推進(jìn)。就個(gè)人的認(rèn)知而言，想象力和創(chuàng)造力是有差異的，在不同時(shí)期、不同情境，可能會(huì)采用不同的認(rèn)知模式小孩從牙牙學(xué)語(yǔ)就開(kāi)始形成記憶驅(qū)動(dòng)的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ接啄X外皮層的重塑能力非常強(qiáng)，學(xué)會(huì)了語(yǔ)言、文字，記憶智能快速增長(zhǎng);進(jìn)入學(xué)校，直到讀完大學(xué)，個(gè)人會(huì)接受各種教育，掌握人類的群體智能和知識(shí)，學(xué)會(huì)理性分析問(wèn)題，運(yùn)用知識(shí)驅(qū)動(dòng)的推理模式的場(chǎng)景顯著增加;進(jìn)入社會(huì)，參加工作之后，更多的是自主學(xué)習(xí)、實(shí)踐活動(dòng)和感悟，會(huì)不經(jīng)意地激活記憶網(wǎng)絡(luò)，呈現(xiàn)一種嶄新結(jié)構(gòu)，從一種認(rèn)知模式轉(zhuǎn)換到另外一種認(rèn)知模式，如嘗試采用聯(lián)想驅(qū)動(dòng)的創(chuàng)造模式，在失敗中成長(zhǎng);隨著時(shí)間推移，又會(huì)轉(zhuǎn)到知識(shí)驅(qū)動(dòng)的推理模式。對(duì)于少數(shù)天才而言，也許能夠通過(guò)假說(shuō)獲得重大發(fā)現(xiàn)。

　　對(duì)同一個(gè)問(wèn)題，不同人的認(rèn)知模式可能不同，如初學(xué)者駕駛可能采用OODA 模式;熟悉路況的司機(jī)可能采用OOA模式;對(duì)專門(mén)從事自動(dòng)駕駛研究的工程師們，可能采用 0OCA 模式，創(chuàng)造出一個(gè)全新的人工物件--機(jī)器駕駛腦，代替駕駛員的認(rèn)知對(duì)同一個(gè)問(wèn)題，同一個(gè)人在不同時(shí)間的認(rèn)知模式也可能不同。當(dāng)僅采用一種模式無(wú)法解決難題時(shí)，通常會(huì)尋找另一種模式來(lái)解決。即使當(dāng)時(shí)無(wú)解，也不會(huì)停止求知。

　　在人類歷史長(zhǎng)河中，使用較多的是記憶驅(qū)動(dòng)的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ健．?dāng)人們對(duì)事物有了一定的認(rèn)知，就能夠運(yùn)用知識(shí)對(duì)事物作出判斷和推理，即運(yùn)用知識(shí)驅(qū)動(dòng)的推理模式解決實(shí)際問(wèn)題。無(wú)論是創(chuàng)造還是發(fā)現(xiàn)，都需要聯(lián)想驅(qū)動(dòng)的創(chuàng)造模式和假說(shuō)驅(qū)動(dòng)的發(fā)現(xiàn)模式它們都是非常艱難的，對(duì)于多數(shù)人而言，終其一生可能也無(wú)法做到，但這也是社會(huì)不斷前進(jìn)的真正動(dòng)力。

　　3.2 認(rèn)知從多元趨向統(tǒng)一，是無(wú)盡的追求

　　對(duì)于人類認(rèn)知的模式，本文提出的 種模式可能難以完全覆蓋。最好有一個(gè)統(tǒng)一的模式，可稱作元模式，覆蓋并解釋所有包含的子模式，但是這比較困難。如同人類的幾千種語(yǔ)言，不能用統(tǒng)一的世界語(yǔ)言——元語(yǔ)言來(lái)覆蓋一樣。因?yàn)檎Z(yǔ)言是由語(yǔ)境、語(yǔ)用、語(yǔ)義和語(yǔ)法4個(gè)要素決定的，不可能找到一種元語(yǔ)言去覆蓋所有語(yǔ)言。哥德?tīng)柌煌耆�性定理雖然證明了形式系統(tǒng)的不完備性，給人類形式化的系統(tǒng)劃定了一點(diǎn)邊界，讓人明白止其所止，不可窮盡，亦即有所窮盡，但人類永遠(yuǎn)可以在“實(shí)在主義”中通過(guò)直觀和直覺(jué)引入構(gòu)成高一級(jí)形式系統(tǒng)的新東西，建立新公理系統(tǒng)，原有形式系統(tǒng)中不可定義、不可證明的部分，在新系統(tǒng)中即可多涵蓋一點(diǎn)，如此推進(jìn)以至無(wú)窮。就像不能阻擋人們對(duì)語(yǔ)言統(tǒng)一形式化——元語(yǔ)言的追求一樣，認(rèn)知從多元趨向統(tǒng)一是人類無(wú)盡的追求。

　　在多元驅(qū)動(dòng)下的認(rèn)知模式之間的不確定性轉(zhuǎn)換，會(huì)促進(jìn)知識(shí)圖譜的微重構(gòu)，通過(guò)大腦皮層神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的反復(fù)修飾、修剪和重塑，隨時(shí)間形成新的認(rèn)知和記憶。人腦的生命期非常有限，是智能的弱統(tǒng)一體，各智其智，智人之智，智智與共，兼容并蓄，是人之常態(tài)。

　　4 結(jié)語(yǔ)

　　人類的學(xué)習(xí)能力和記憶能力、人類創(chuàng)造虛擬物件和人造物件的能力源于生物的進(jìn)化，源于用語(yǔ)言傳遞和交流思想的群居生活，源于生存和競(jìng)爭(zhēng)，源于長(zhǎng)期記憶只記抽象的“小宇宙”，源于本能的適應(yīng)性。這使得人類后天的認(rèn)知在人類文明的生態(tài)里可以有飛躍發(fā)展。傳承學(xué)習(xí)、集體學(xué)習(xí)和自主學(xué)習(xí)迭代的結(jié)果，使得人類認(rèn)知這塊“長(zhǎng)板”更長(zhǎng)。和地球上其他物種相比，人類率先從“覓食者”躍升為“種植者”“生產(chǎn)者”“建設(shè)者”，又進(jìn)一步躍升為“創(chuàng)造者”。勞動(dòng)創(chuàng)造人類，認(rèn)知成就人類。人類的認(rèn)知力、想象力、學(xué)習(xí)的能力，以及解釋、解決問(wèn)題的能力，正在快速提升。

　　人類對(duì)認(rèn)知的追求要比對(duì)知識(shí)和智能的占有更可貴。人類認(rèn)知呈螺旋式發(fā)展，不會(huì)有盡頭，人類認(rèn)知之球愈大，則其與未知接觸之界面會(huì)更大。生命進(jìn)化賦予了人類大腦皮層特有的思維優(yōu)勢(shì)、學(xué)習(xí)優(yōu)勢(shì)、認(rèn)知優(yōu)勢(shì)、創(chuàng)造優(yōu)勢(shì)，極大地釋放了人的體力和智力。和地球上其他物種相比，人類沒(méi)有無(wú)條件地服從大自然的進(jìn)化，而是努力創(chuàng)造出各種各樣的工具和機(jī)器等，解放人的體力和智力，使人類站到了地球生物鏈的頂端。