联结主义、排除主义与思想的构成性
徐向东
在科学中，经典的符号主义模型和新近兴起的联结主义（Connectionism）模型在认知结构上的争论目前愈演愈烈。按照经典主义，认知是在符号表达式（例如语言表达式）上进行的受规则制约的变换，而对这些符号表达式则能提供明确的语义解释。但按照联结主义，根本的认知机制并不是符号的，相反，它们可以在一种类似神经网络的结构上得到说明；对于这个结构的单一的基本要素，则不能提供明确的语义解释。它们之间的区别可以称为符号与亚符号（symbolic-subsymbolic）之别。
在一系列争论中，关于思想的构成性（the compositionality of thought）的争论尤具代表性。所谓思想的构成性，主要是指思想之间由于其内在的语义关联，而系统地相互联系，以及人的思想在合理性原则和原则的支配下，所表现出的一致性和连贯性。经典主义由于假设思想的构成要素具有似语言的结构，因而能比较容易地解释构成性问题。一些经典主义者认为，联结主义模型在根本上不能说明这一问题，所以它们不适合作为认知模型。另一方面，一些联结主义者则论证说，经典认知科学承诺了常识心理学的一些基本原则，但联结主义的探讨表明，这些原则是假的，所以，正是经典主义在人类认知的模拟上误入歧途。联结主义把这个论证称为对经典主义的排除主义（eliminativism）论证。本文将分析一些联结主义者对经典主义的排除主义论证，并表明思想的构成性问题对于这个论证至少是中立的。一、联结主义和排除主义简单地说，排除主义是这样一种主张：科学的发展将表明，在常识或对世界的日常论述（甚至于过去的科学论述）中，所采纳的某个范畴的实体、过程和性质并不存在，这些东西最终应从严密科学中被排除掉（P.Feyerabend 1963， R.Rorty 1970，P.Churchland 1981）。排除论者乐于引证的典型例子是燃素和热质。随着神经科学的兴起，一些当代的排除论者认为，日常谈论的精神状态甚至也是排除的对象，成熟的认知科学不应该授引精神状态这样的概念来说明人的认知活动和认知能力。因而排除主义的关键论证是要表明，设定了某些实体或过程的一个理论应被一个更好的理论拒斥或取代，如果后者比前者提供了更精确的预言和更好的说明。当然，仅仅是新理论的说明的合适性和预言的精确性并不足以表明旧理论所设定的实体或过程不存在。更严格的论证需要表明，旧理论的本体论完全是假的，对于设定来说明现象的那些实体，新理论提供了更精确的说明。如果是这样，从旧理论向新理论的转变可以称为本体论上激烈的转变。于是，对命题态度心理学的排除主义论证大致如下：（p1）命题态度心理学是真的，当且仅当关于心智的最好科学为之提供了基础；
（P2）这门科学并未为命题态度的概念提供基础；因此
（C）命题态度的概念应从关于大脑和认知的成熟科学中被除除掉。联结主义者对经典主义的排除主义论证立足于这一点：常识心理学承诺了命题模块性论点。以下我首先将考察这一论点，接着分析这个排除主义论证的基本思路。在接下来的两节中，通过分析经典主义和联结主义对于思想构成性问题的处理，我表明这个排除主义的论证并不是决定性的，经典模型和联结主义模型的仍是一个有待于作进一步的经验探究的问题。１．常识心理学和命题模块性论点常识心理学的捍卫者认为精神状态是语义上可评价的、有因果力的离散状态（J.Fodor 1987）。在提炼排除主义和联结主义的关系时，常识心理学的关键信条是：命题态度是功能上离散的、语义上可解释的状态，这些状态在其他命题态度的产生中，以及根本上在行为的产生中起着因果作用。这里，尤其值得强调的是这一点：常识心理学认为命题态度具有语义性质，因为正是由于一个信念具有特定的语义内容，它才具有特定的原因或效果。语义性质的独特性成为功能离散性的一个必要条件。命题态度的功能离散性是针对它们的组织而言。由于这种组织的离散性，可以合理地说一个人已获得或失去了一个单一的信念，或者，一个
人可以一次把一个信念增添到他的资源库中去。
在心理学文献中不乏有采纳命题模块性论点的信念或模型。在传统中，一个著名的模型是由A.Collins和M.Quillian（1972）发展起来的记忆的语义网络模型。这种记忆组织模型为每个记忆设置了一个不同的语句或准语句结构。按照这些模型，记忆可以被看作一系列准语句结构，每个结构对应着一个分离的信念。如果信念或记忆贮存是以这种方式被组织的，那么确定导致言语行为的一个信念状态就很容易，它不过是结构化的记忆网络中的一个分离的语句或公式。这种模型明确解释了记忆修改和从语义记忆中回收信息的方法。
然而近年来，一些理论家对这种高度模块化的模型产生了怀疑。一个主要的理由是，语义网络模型不能说明我们迅速有效地在记忆中确定相关信息的能力，与此相关的是对非归纳推理模型的日益关注。因为越来越清楚的是，语言使用和语言理解要求大量的非归纳推理（R.Schank,1987；T.Winograd,1981）。在达到对一个单一的日常话语的解释时，必须同时运用与话语的题材、说话者的意图、交流的场景等等有关的信息，所需要的大量信息并不是从听话者的信念内容中推出来的。为了说明我们解释一个话语的能力，相关的认识模型必须假设一种在非归纳推理中促动记忆之有效使用的记忆结构。M.Minsky则充分表明，把专门知识和一般推理规则完全分离开来的策略太极端，我们需要把专门的知识片断与如何使用它们的特定规则联系起来。进一步，思想的机制要被分解为许多相互作用的单元；但是，这些单元没有一个本身“具有意义”，因而没有一个能被等同于个别的命题态度；意义或内容只能从“巨大的结构网络”中突现出来（M.Minsky 1981a,1981b）。这自然得出了一个与模块性论点不相符合的结论：认知系统中没有哪个自然的部分能与“明确的”或言语上可表达的信念相联系。
相比较，使用分布式表达的联结主义模型能够很好地说明这些认知事实，尤其是说明不受明确的“硬规则”支配的认知现象。这为排除主义者提供了一个思想契机。他们的逻辑思路是：常识心理学承诺了命题模块性论点，如果联结主义模型表明模块性论点是假的，而且对一些认知现象提供了更合适的说明，那么也就表明了常识心理学是假的。2. 对排除主义的联结主义论证联结主义是在最近十年突现出来的一种新的认识模拟型式。受神经结构的启发，联结主义模型由大量格外简单的相互作用单元组成的网络构成。网络的单元之间能够相互发送激活或抑制信号，激活值受动力学方程支配。通过改变网络之间的联结权，可以改变网络联结的学习规则。一般来说，有两种类型的联结主义网络。局域式网络(localist networks)把每项信息存贮在网络的一个单一单元中，而在分布式网络(distributed networks)中，每项信息则在许多不同的单元上同时得
到表达，信息被迭加存贮。
这种结构支持着一种与经典认知模型所采纳的表达和计算截然不同的表达和计算。经典模型的操作最好被描述为“符号处理”。在这种模型中，信息一般是被存贮在与执行计算操作的结构相分离的不同位置。因此经典模型的信息处理是由离散的符号标志构成的；按照易为该模型识别的方式被编码的规则或指令，那些符号被重新定位、复制和改组。在经典模型中，可以为每个符号表达式提供一个语义解释。然而，相比较，联结主义模型一般并不使用离散的符号实体。在这种模型中，表达是用迭加的、分布的方式进行的。“每个实体由分布在许多计算元素上的一个激活模式来表达，而每个计算元素在表达许多不同的实体时又都被涉及到”(Rumelhart and Mcclelland,1986,p.77)。这样便产生了联结主义模型和经典模型的一个显著差别：在联结主义模型中，存贮信息的结构和处理信息的结构的区分实际上并不存在；信息就存贮在个别单元之间的联结权中，而在处理中，这些联结权也充当了中心的要素。因此，制约着计算过程的自主的控制结构的概念在联结主义结构中似乎没有地位。采用分布式表达的联结主义系统的个别单元的活动无须是语义上可评价的。相反，得到一个语义解释的是某个单元子集的组合活动。结果是，一项特定的信息被认为在网络中得到明确表达，当且仅当在某个特定的单元子集上，一个特定的激活模式在回答这些单元的输入时被产生。但明确表达只是采用分布式表达的联结主义系统的暂时特点。如果网络的输入发生变化，那么构成它的处理单元的激活值也发生变化，结果被明确表达的信息也随之而变。因此，这种系统不能以在构成单元上产生的激活模式的形式长期编码信息，长期的信息编码是由隐含表达实现的。分布式表达决定了联结主义系统的信息处理的整体论。
正是这种信息整体论成为排除主义者论证的起点。W.Ramsey等人构造了一个联结主义的记忆模型，此模型能够从事更传统的认知模型所从事的一些任务，但却显示了分布式编码的特点(W.Ramsey,et,al.,1990)。这个模型的基本特点是：由于信息是以高度分布的方式进行编码，每个联结权体现了对于许多命题来说突出的信息，而关于任何特定命题的信息又分布在整个网络中，因此，系统缺乏那种可以在语义上解释为个别命题之表达的功能上离散的、可鉴定的子结构。从模型建造者的观点来看，可以认为这种网络模拟了具有某些信念的人的认知行为。然而，在这个网络中，被常识心理学处理为自然种类的东西并没有被看作自然种类。由此他们推断说:一些联结主义模型并不具有在某些认知情节、而不是在其他认知情节中起着因果作用的离散的、语义上可解释的状态，在这些模型中，不能合理地鉴定出与常识心理学的命题态度相等同的东西。如果能够证明这些模型对人的记忆和信念提供了最好的说明，那么我们就面临着一个本体论上激烈的理论变化。这种变化将维护这一结论：命题态度像燃素和热量一样，并不存在。(W.Ramsey,et.al.,p.37)这个排除主义的论证最终是否成功在一定程度上取决于经验研究。然而，一个直觉是值得维护的，那就是，常识心理学的理论构造在某种意义上不同燃素说或热素说设定的理论概念。当后者由于近代化学的兴起而被排除掉时，前者并不由于神经科学或联结主义的兴起而被轻易排除掉。根本的理由在于，首先，常识心理学的概念框架本身具有强大的说明和预言能力；其次，采纳了这一概念框架的经典认知科学获得了一定的成功。以下我将表明，常识心理学并没有像排除论者所设想的那样承诺命题模块性论点，完全可以使联结主义与常识心理学相调和。3. 常识心理学与层次－１的描述经典认知理论几乎完全接受了常识心理学对如下原理的所谓“承诺”：（１）按照命题态度来分析心理状态；（２）命题模块性论点：（３）命题态度是因果地产生的内在状态。如果常识心理学承诺了这三个原则，那么它的确成为承诺了另一组相当不同的原则的联结主义的排除对象。因为不像经典符号主义，联结主义并不把认知过程处理为受形式规则支配的符号操作。因而它提出了符号探讨是否是对认知模拟的正确探讨的问题。联结主义模型似乎能够执行认知任务，而不利用明确的对符号串进行操作的规则。在认知结构问题上，符号主义和联结主义因而成为一对竞争的学说。这样，如果经典认知科学对常识心理学的辩护要求它认为常识心理学承诺了上述原理，如果联结主义能够表明那些原理根本上是错的，那么常识心理学便面临着被排除的潜在危机。但事实果真如此吗？
排除主义者热衷于把常识心理学处理成一个关于内在过程的理论。这大概是因为意向实在论者认为常识心理学状态是因果相联的状态，而排除主义者惯于按照基本的物理机制来设想因果相互作用。然而，不是作为一个内部处理理论、更合适地说，常识心理学是一个高层次的理论，它表征有机体对环境的知识和它们在环境中的行为方式。一个真的信念可以向我们传达关于环境的知识，成为环境状况的一个可靠的指示者(H.Field,1978)。一个真的信念和一个合适愿望的组合可以导致成功的行为。常识心理学的这一本质特征使它处于Marr所说的任务分析层次（层次－１）上(D.Marr,1982)。这个描述层次旨在于说明一个有机体或系统处理什么信息和为什么处理这些信息。只有完成了层次－１的分析，才能问它怎样处理这些信息（层次－３的描述）。常识心理学不是直接按照系统的内部结构，而是按照它们与环境相联系的方式来表征这些系统。就科学的发展来说，对这种关系的说明像对内部结构和过程的说明一样重要。当我们能够区分系统和它们所操作的环境，部分地处理这些系统，好像它们不受环境影响时，我们往往对系统的那些旨在满足环境要求的活动更感兴趣。对于智能系统来说尤其如此，因为智能系统的一个本质特征便是对环境的适应性。不理解一个系统与其环境的相互作用，就不清楚要对哪些内部性质给予最充分的注意。所以，一个关于内部认知过程的理论必须补充一个关于系统与环境相互作用的理论，因此，常识心理学不是任何内部处理理论（无论是经典理论还是联结主义理论）的竞争对手。如果经典主义能够合理地处理信念的语义性质，那么联结主义似乎也有潜力这样做。为了明白这一点，让我们转到经典主义和联结主义的一个中心争论上来。二、思想的构成性；经典主义的挑战J.Fodor和Z.Pylyshyn（1988）通过区分对认知理论的表达主义探讨和排除主义的探讨开始他们对联结主义的批评。表达主义者声称认知系统的内在状态是编码世界状态的表达状态或语义状态，排除主义者则试图取消表达这样的语义概念。在提出这一区分后，他们把联结主义置于表达主义的一边。因为联结主义者典型地为个别单元或单元的组合提供语义解释。然而，他们论证说，正是由于联结主义的语义解释的特点，联结主义系统不适合作为表达系统。他们的根本结论是：没有一个符号表达系统的资源，便不可能有模拟认知过程的合适的表达系统；只有一个具有结构化的符号表达的系统能够合适地模拟认在过程。
Fodor和Pylyshyn的论证立足于符号表达的语言特征，立足于Fodor所说的思想语言假说－－认知活动要求一种似语言的表达媒介(J. Fodor,1975)。因为我们需要以此来说明思想的产生性、系统性和推理的连贯性。思想的产生性是指从一个无限的集合中理解和生成命题的能力。由于这个能力是通过使用有限资源获得的，所以便需要递归操作。思想的系统性来自于这个事实；理解或思考一个思想的能力与理解或思考其他思想的能力是内在联系的。例如，能够思想X爱Y的任何人也能思想Y爱X。推理的连贯性涉及到做出句法上和语义上合理的推理的能力。例如，一个人能够从X是一只棕熊推出X是一只熊。这三个特征要求
精神表达必须是语义上结构化的实体，这意味着：（i）表达必须具有构成要素；
（ii）表达必须有一个句法；
