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反射算法能做什么

反射算法能做什么

目录

1、反射的神经含义。

A、先天性反射。

B、后天性反射。

C、反射的建立。

D、反射链。

E、反射的实现。

F、反射的类别。

2、反射的两大作用。

A、神经部位的兴奋的不同作用。

B、反射的操作作用。

C、反射的信息表示与保存作用。

D、反射是脑神经系统的基本程序语言。

3、反射蕴含的功能——记忆与回忆。

A、与刺激和反应、动作直接联系的记忆。

B、反射链向大脑中枢的复制。

C、可回忆记忆的实现。

D、复制反射链使反射链成为代码。

E、镜像神经空间——记忆空间。

F、表层记忆和深层记忆。

G、深层记忆的某些特征。

甲、深层记忆的永久记忆特征。

乙、深层记忆的标志存取特征。

丙、深层记忆的顺序存储性。

4、反射蕴含的功能——联想。

5、反射蕴含的功能——记录经验。

A、经验的两大类。

B、正经验与负经验。

6、反射蕴含的功能——伴随经验的记录。

7、反射与其它操作配合实现的功能——想象。

A、随机调用。

B、想象是如何形成的?

C、由“想象的形成”看系统的无智能小程序。8、反射蕴含的功能——预测。

A、历时性反射链的形成。

B、对未发生事件的预测。

C、反射链蕴含的预测事例。

D、预测成为独立活动的过程。9、反射蕴含的功能——其它思维功能。

A、预测与猜测、猜想。

B、归类与抽象。

C、推理、推测、判断与选择。

在“反射是什么?”里我们应该回答反射的定义、反射的结构、反射的组成等等问题。是向人们介绍关于反射的各种情况的。

而在“‘反射算法’能做些什么?”里,我们主要是回答“反射能够做些什么?”、“反射能够向我们表达些什么?”这样一些问题。

人们希望看到反射生成思维的程序,其主要原因不在于看到程序就能相信反射真的就能够生成思维,而是对“反射与思维”这两个看来并不相关的事物“竟然能够生成”,百思不得其解。人们几乎难以想象出,反射能够有生成思维的可能,反射能够有实现识别的可能,反射可以有派生出各种功能的可能。

我们在“由反射生成思维”里虽然讲到反射生成各种思维的过程,但是那里涉及到高级思维的生成,涉及到的关系和过程比较复杂,人们有时就会看不清反射的基本作用。本文就是专门来讨论反射能够起什么作用的,从而使人们认清以反射为脑神经活动基础的可能。

1、反射的神经含义。

反射的定义是神经间的连接。

显然,它的神经含义就是,由神经元间经过神经突触建立起的神经网络联系。一条反射链,就是神经网络的一部分,因此我也称之为部分神经网络。

但是反射与神经网络又有着区别:神经网络关注每个神经元的活动,反射只关注反射链上各个具有明显功能的点的作用。如果具有明显功能的点不是一个神经元,而是一群神经元,研究反射就把它们看成是反射链上的一个点来考虑,通常我把它们叫做神经部位。并且把神经元和神经部位合称为反射节点。

显然研究反射比研究神经网络简单,研究神经网络关注的是神经元的具体活动细节,研究反射则忽略那些具体活动,而把研究的精力放到它明显的功能(引起并传递兴奋)上。

与反射相关有五个概念:先天性反射,后天性反射,反射链、反射的建立、反射的实现。前三个概念是名词性的,后两个概念是操作性的。

A、先天性反射。

先天性反射是指机体生来具有的神经间联系,也叫本能性联系。在巴甫洛夫实验中的非条件反射,指的就是先天性反射。

B、后天性反射。

后天性反射是指机体出生以后建立的神经间联系。

例如:在巴甫洛夫实验中,建立的是条件反射联系,在斯金纳箱实验中建立的是工具性条件作用联系,在桑代克实验中建立的是需要——环境——动作间反射的联系,在感觉过程中,建立的是多刺激间反射联系。

C、反射的建立。

反射的建立是指后天性反射的建立过程。建立的条件是:神经部位在多次反复同时受刺激后,便建立起联系。一次同时兴奋并不能建立反射,我们把一次、两次后的结果叫做“印象”。也就是说“印象是尚未巩固的反射”。反射建立后若不加以巩固,就可以退化。退化后的反射留有“痕迹”,也就是说,“痕迹是退化后的反射”。

只有后天性反射才会有建立反射的过程。

反射的建立过程就是学习过程。

为了突出反射学习性,我们又称“反射的建立”为反射学习过程。“反射学习过程”是我们的可学习系统要进行的四大学习过程之一。它处于最基础的位置。

D、反射链。

反射链是对某些具有联系的反射节点的总称。

对于先天性反射来说,反射链也是天生的。

对于后天性反射来说,反射链是“反射的建立”的结果。它还可以是多次“建立的反射”的结果。即在已建立的后天反射的基础上再次建立反射。最后形成一个复杂的反射链。

反射链的重要作用是传递神经兴奋,当反射链上的某个神经部位发生兴奋,就会沿反射链引起其它神经部位的兴奋。

E、反射的实现。

反射的实现是指在反射建立后,反射链上的某个神经部位产生兴奋后,会激发反射链上其它部位兴奋的过程。这也是建立反射的重要作用。反射的主要作用都是靠“反射的实现”完成的。因此反射的实现是反射概念中最最重要的概念。

“反射的实现”是先天性反射和后天性反射都要经历的过程。

但是,我们此处关注的仅仅是兴奋在反射链上的激发和传递,并不关心传递时神经元或神经突触在这个过程中会出现哪些变化。

F、反射的类别。

反射有不同种类,不同种类的反射其功能不同。

条件反射实验主要是描写依据先天性反射建立后天性反射(此处叫做条件反射)的过程。在这个过程中刺激与反应(或动作)间通过明显的先天性反射建立了联系。

工具性条件作用实验(斯金纳箱实验)主要描写偶然动作与刺激间建立联系的过程。此时先天性反射表现在发出偶然动作上,但没有明显的刺激来激发先天性反射链。这是它与条件反射的主要区别。

尝试学习(桑代克实验)是描写复杂反射链建立的过程。它通过一个复杂的循环反馈过程建立需要——环境——成功动作间的反射链。尝试学习是反射学习的一部分,但它又可以独立为单独的学习过程。即摸索学习过程。

多刺激间反射是描写同时接受刺激的各个神经部位间建立的反射。在这个反射链中,没有激发反应或动作的神经部位参与,整个反射链没有任何行为表现出来。因此这种反射是偏重信息保存的。

2、反射的两大作用。

反射从功能上看,作用并不一致。由于反射的多种作用,它才能够成为脑神经系统的基本语言(类似于计算机的CPU指令),并能够表示脑神经系统的一切活动。

人们不敢相信反射可以生成全部思维功能,就是在于人们没有把反射这种神经联系的方式,看成是脑神经系统的基本语言。为了让人们了解反射是脑神经系统的一种大脑活动的基本语言,我们必须使自己的认识超越出反射的神经含义,弄懂反射的基本语言含义。

我们首先要分析反射在大脑活动中的基本作用是什么,其次就能够了解它是一种什么样的基本语言,用这种基本语言怎样构成大脑的全部活动。

A、神经部位的兴奋的不同作用。

要了解反射在脑神经活动中的作用,必须先了解神经部位的兴奋在脑神经活动中的不同作用。

我们前面已经指出,神经部位是由神经元和神经突触构成的一个群体。它们对应着大脑的一些功能。

神经部位的功能可以分成两大类。一类是操作性功能,一类是信息性功能。

一些神经部位的兴奋可以引起反应,另一些神经部位的兴奋可以引起动作。反应是一些小的活动,例如分泌唾液,例如面部表情。动作是指一些大的活动,例如各种肢体动作。心理活动也是一种活动,它既不表现为反应,也不表现为动作。它表现为对内部信息的一种处理。因此我们把神经部位兴奋引起的这些活动都叫做“神经部位的操作性作用”。它们相当于脑神经系统的一些小程序。

另一些神经部位的兴奋仅仅是在传递刺激信息。它们本身没有操作意义。这些神经部位

的兴奋就具有信息功能。

比如一根针刺到你的皮肤上,它把信息传递到你的大脑,实际就是在对你说:“我被针扎了!”。因此这样一个刺激信息通过神经元兴奋的传递,翻译成自然语言就是一句话。再例如,视神经每次接受的刺激,传递到大脑,就是你要用一篇自然语言的文章来描绘的图像信息。

因此我们只有从操作和信息的意义上理解神经部位的兴奋含义,才能进一步理解反射的作用。

B、反射的操作作用。

当反射链把具有操作功能的几个神经部位联系起来以后,它就相当于把小的反应或动作连接成大的动作。在这些反射链的某个神经部位兴奋后,其它神经部位的兴奋就意味着动作的相继发生,这不就是一个靠反射联系起来的大活动程序吗?这实际就表明,反射可以起到在大脑中编写程序的作用,如果把具有操作能力的神经部位看成是脑神经系统的小程序,“建立反射”就是编程的过程,“实现反射”就是调用程序的过程。而且这种程序绝对是自编的。

反射链在这种情况下就是自编程序的形式(主函数),反射链上各个能够引起活动的神经部位就是被调用函数。

其实反射的这种作用是不言自明的。因此我曾经以为人们可以自发地想得出来。所以在以前的任何文章中都没有指出。但是我发现很多人无法自己想到这一点,他们是被反射的神经含义蒙住了眼睛。

反射链把接收刺激的神经部位与具有操作功能的神经部位联系起来以后。就构成类似计算机语言中的条件语句操作。其接受刺激部位表示活动的条件,其反射链上的操作表示在符合条件情况下的活动。

例如巴甫洛夫实验就相当于写出这样一条程序语句:当灯光亮的时候,就做出流唾液的反应。

这一点也应该是不言自明的,我也在文章中留给读者们自己联想。但是几乎没有人考虑到反射的这种“计算机语言”的功能。

不过反射的这种语言功能与计算机语言还是有区别的。因此我用“条件语句”称呼反射链的语句操作功能,而不具体计算机语言描述反射链的语句操作功能。

顺便指出,反射并不能构成脑神经系统全部的基本操作语言。有些操作是靠神经网络更基本的功能实现的。例如信息的传递功能,信息的保存功能。在计算机中需要由指令控制完成,在脑神经系统中它们是自动完成的。

C、反射的信息表示与保存作用。

那些与操作无关的反射链,就仅仅具有信息表示与信息保存的功能。

但是我们不要小看反射的信息表示和信息保存作用。反射链几乎可以用来表示一切信息。

比如我给你出一道作文题:“记我的母亲”,你关于母亲的一切回忆都可以看作是与“母亲”建立的复杂反射链的结果,当“母亲”的刺激出现,这个复杂反射链上的一切信息都会随之而兴奋。你的作文不过是把那个复杂反射链兴奋的诸信息用语言表达出来而已。

视网膜上神经元对一幅视觉图像的建立的反射链,和计算机用数码相机获得的数字信息差不多。他完全可以在大脑允许的范围内记录图像。这里所谓的“大脑允许的范围”,指的是大脑保存的图像要远比计算机保存的图像粗糙。

用反射链表示“小马是个男人”也很容易。只要在“小马”和“男人”两个存储神经网络间建立起反射就可以了。

文字不过是图像反射链中的一些图形符号而已。某一词汇图像符号(它也是反射链)与一些相应的反射链建立起反射,这个词汇就成为表示那些反射链的概念。例如,“大象”这个词汇与一些记忆中的“大象”形象,与大象的习性等建立起反射,“大象”就能够表示那些形象了。人们也就可以凭借这条反射链理解自然语言中的“大象”了。

因此语言的使用,就是依赖语言与事物间建立的反射实现的。

当信息由感觉器官传递到大脑中枢后,在接受刺激的神经元间建立的反射,就被复制到大脑的其它神经元群体中。我们叫做反射链的复制。复制后的反射链就在那里保存。这就形成了记忆。因此记忆也不过是反射链功能的一种形式而已。

3、反射蕴含的功能——记忆与回忆。

很多心理功能的初级形式都蕴含在反射之中。但是如果我们仅仅看到反射的神经含义,看不到它的信息含义、操作含义,就无法看出它蕴含的功能。

人类的初级记忆就来自反射。这里需要指出,人类的记忆是有层次的。仅仅是初级记忆依赖着反射,高级记忆有时要依赖思维进行,而计算机的存储不依赖于计算机的思维,这就是记忆与计算机存储的本质区别。

人类的初级记忆,其记忆的信息编码不是文字。在脑神经系统中,刺激与兴奋都是暂时的。它们不可能成为记忆的信息编码。只有接受刺激的神经部位和产生兴奋的神经部位建立了联系才能够保存下来。这种联系不正是反射和反射链么?因此只有反射链才能够作为信息编码保存信息。

因此脑神经的记忆不可能与反射脱离关系。

A、与刺激和反应、动作直接联系的记忆。

巴甫洛夫的条件反射形成了条件刺激、非条件刺激、反应间的联系,它们巩固以后就会成为记忆。但是这种记忆与我们通常意义的记忆不一样。这种记忆不能“回忆”。

为什么不能回忆?因为只要刺激一出现,反应就会出现。假设狗回忆起这条反射链,那么它就会流出唾液。于是就出现回忆的连带效应。但是无论是人或狗,都没有这种回忆的连带效应出现,事实表明不存在对这种反射链的回忆。

因此,这类反射链可以看成是记忆,但是它们是不能回忆的记忆。它们只能靠“反射的实现”起到它们的作用。

同理,斯金纳箱实验形成了偶然动作与刺激的联系,也是一种不能回忆的记忆。它们如果能够回忆,也会出现没来由的动作,也就是会出现“回忆连带效应”,事实表明没有“回忆连带效应”出现,因此它也是不可回忆的记忆。同理,桑代克实验建立的的需要——环境——成功动作联系也是不能回忆的记忆。

感觉器官的多刺激间反射,更是不能回忆的记忆。它们如果能够回忆就会引起感觉器官神经元的兴奋。例如回忆视觉图像时视网膜神经元在没有光的刺激下,自己产生兴奋,那么眼睛就会产生幻觉。这种感觉就不可能可靠。因此这种记忆也不可能回忆。

由于与刺激和反应、动作直接联系的记忆都是不可回忆的记忆。因此还要找到与我们通常记忆一致的可回忆记忆。

B、反射链向大脑中枢的复制。

上述不可回忆的记忆有一个共同的特点,它们都与周边神经相联系,负责接收刺激的感

觉器官的神经元属于周边神经,负责发生反应的神经元属于周边神经,负责驱动动作的神经元属于周边神经。没有这些周边神经元兴奋的反射链一定建立在大脑中枢,因此我们把大脑中枢的空间叫做记忆空间。

在反射链兴奋时,周边神经通过传导神经,把它们那里的反射链传导到中枢神经的空闲神经元群落(即记忆空间),在那里形成复制的反射链。这种反射链向大脑中枢的复制,就实现了可回忆的记忆。

比如,桑代克实验中“猫被关到笼子里,外面放有食物”(环境),“猫的肚子很饥饿”(需要),“猫学会了打开笼门的一种动作”,三者建立了反射。在猫遇到同样环境、同样需要时,便采用同样的动作打开笼门。此时上述这条有大量周边神经参与的反射链处于兴奋状态。反射链的各个兴奋部分被传导到大脑中枢。它们是被分别传输到大脑中枢的。即,“被关到笼子里,外面放有食物”的对环境的感知由一些传输神经传导到大脑的某个部位(空闲神经元),“肚子很饥饿”的需要状态也被传导到大脑另外某个部位,“打开笼门的一种动作”也被传导到大脑的某个部位。猫进行一次这样的操作,传导进行一次。多次反复后。在大脑中枢位置的三个部位的神经元群间也满足了建立反射的条件,它们间就建立了反射。

这样就实现了反射链向大脑中枢的复制。复制后“复制反射链”与“原来的周边神经反射链”间也建立了反射(它们也符合多次重复的条件)。但是由于这种反射的联系是由传导神经联系的,线路较长,联系就较弱。因此它们是一种弱反射。弱反射在兴奋程度不强时,一个部分的兴奋不会引起另一部分的激发。所以在通常情况下,大脑中枢复制反射链的兴奋,不会引起原周边神经反射链的兴奋。

总而言之,能够回忆的记忆一定不是与周边神经联系紧密的反射链。它们还一定是经过复制多次反射后形成的反射链。不过这也不是绝对的,有时与周边神经联系紧密的反射链还是能够回忆的,例如望梅止渴。

C、可回忆记忆的实现。

周边神经元参与的反射链向大脑中枢的复制,就实现了我们通常的可回忆记忆。

那个复制的过程就是我们通常“记”的过程。

而对复制的反射链的任何形式的激发,都可以实现回忆。也就是使那条被复制的反射链兴奋起来,就是我们通常意义的回忆。此时,由于复制反射链与原来的周边反射链间只有弱反射联系,因此这种回忆不会引起“回忆连带效应”。

上面,我们提到“对复制的反射链的任何形式的激发”,问题在于“任何形式”都是哪些?

周边神经向大脑中枢的信息传导可以引起“复制反射链”的激发,传导路线就是激发的路线。这是任何形式的激发的一类。

大脑内部的信号也可以引起“复制反射链”的激发,这也就是当大脑的思维“想”到某个环节时,便形成激发信息激发“复制反射链”的兴奋。这是任何形式的激发的另一类。

这些激发“复制反射链”兴奋的活动,都可以引起回忆。

D、复制反射链使反射链成为代码。

由于“周边神经参与的反射链”在复制到大脑中枢后,已经失去引起相应反应、动作、感觉的作用,因此也就成为一种名副其实的代码。脑神经系统就是用这种反射链来表示信息的,人类的思维就是对这种复制的反射链进行操作。

并且,我们可以用它与周边神经的联系来恢复(相当于翻译)反射链上个“点”的真实含义。例如当复制反射链某点兴奋时,大脑通过该点与周边神经的猫开门动作的联系,便知道这个“点”的含义是猫成功开门的动作。显然,在这种翻译机制下,仅仅凭神经系统中传递的信息,或仅仅凭“复制反射链”的情况都不能解读出大脑信息代码的含义。这就是大脑信息编码难以解读的原因之一。

上面确定脑神经信息代码形式(即用复制反射链为信息代码)的观点是我们首先提

出的。它的出现和使用,在我们看来是很自然、很顺理成章的。我们把这个过程叫做“代码化”。

问题也接踵而来。大脑使用复制反射链为代码,那么大脑神经传递的是什么信息呢?从上面的讨论来看,大脑神经仅仅负责传递神经元兴奋信息,也就是它只负责通知大脑各部分:某些神经元正在兴奋,不负责传递“这种兴奋具有什么含义”。

而大脑信息的含义都由反射链和复制反射链来表示。

这是一种与现在人们认识的信息代码完全不同的代码观。

大多数人认识的代码,是本身可以传递的代码。例如,计算机的电信息代码,它们以电脉冲的形式形成基本码。在实际电路中它们表现为电压或电流的“有”与“无”,在符号上经常用二进制数字“1”和“0”来表示。在这种信息机制里,信道传递的就是这种基本码。传导的信息由基本码编码组成。

很多研究脑科学的人继承了计算机的信息观点,把神经元的兴奋也看成电信号的“有”,同时把神经元的不兴奋与电信号的“无”相当。但是人们据此观点始终不能在解读脑神经密码方面前进一步。

人工神经网络理论已经在此方面前进一步。它只把神经元的兴奋看成是一个网络的状态,而把引起神经元兴奋的信号仅仅看成是一种信号函数。它在训练中对神经元权值的改变,实际上也是用神经网络的状态改变来记录系统内部信息。这一切都表现出它不再遵循“1”和“0”的信息编码规则。但是人工神经网络理论没有把这个革命性的突破进行到底。

真正的对脑信息的革命性突破的责任便落到“反射链代码化”这里了!

E、镜像神经空间——记忆空间。★

鉴于大脑中枢原有的空闲神经元群,在复制了“周边神经反射链”以后,就起到了保存信息的作用,它们也就成了记忆空间。记忆空间是脑科学经常使用的概念。

由于在这个记忆空间里,复制的反射链像是“周边神经反射链”的一面镜子,我又把它叫做镜像神经空间。为它起一个新的名字不是为了标新立异,也不是为了新鲜好玩,而是因为我们对记忆的解释。我们对记忆使用的信息代码的解释,与一般脑科学的不同。我想用这个特殊的名称来区别两种不同的解释。

在镜像神经空间中,还有一些空闲神经元群不用作记忆。它们在思考时被用来作为思考的暂存空间。在脑科学中,有人叫它为工作空间。

人类头脑里丰富的思维活动,就在这个工作空间里波澜壮阔地展开了!

F、表层记忆和深层记忆。

我们知道,有很多记忆是不能马上回忆出来的。这些记忆的回忆需要先找到一些线索,然后我们捋着线索才能够把它们一点点地回忆出来。这种回忆方式很不像是反射的特征。反射的特征是一旦反射链上有一个神经部位兴奋,马上会引起其它神经部位的兴奋。由反射实现的回忆是马上作出的,因此我们又叫它为立即回忆。这样,用反射很难解释“先找到的线索为何物?”、“捋着线索一点点回忆是怎么回事?”。

为了解释这种现象,我提出“表层记忆”和“深层记忆”这样一对概念。“表层记忆”是指脑神经系统中那些可以马上回忆出的记忆,“深层记忆”是指那些需要依靠线索进行回忆的记忆。

我们前面讨论过的、由复制反射链完成的可回忆记忆,就是“表层记忆”。对此我们不再多加讨论。

那么“深层记忆”是一种什么样的记忆呢?从我给它们起的名称看,我认为它们是保存在大脑深层的一种记忆,是由镜像神经空间继续向大脑深层复制反射链的结果。

当大脑表层复制的反射链增多,也就是记忆量的不断增加,镜像神经空间的空闲量就会大大减少。记忆在镜像神经空间的东西有两条出路,才能保证进一步记忆和思维有一

定的空间正常进行:第一条出路是遗忘,就可以腾出空闲神经空间供继续记忆和思维使用;另一条出路就是向大脑深层转移,也可以腾出大量空闲神经空间。

我们还没有看到对于深层神经结构的准确研究报告。但是从人类的回忆状态看,它肯定不会像反射那样迅速对兴奋作出反应。但是大脑的神经科学研究也表明,大脑神经元并没有太大的功能差别。我们可以想象,深层神经元具有与表层神经元同样的结构,但是它们自成网络,它们并不能直接与表层神经元建立反射联系,而是通过有限的通道与表层联系。

★★于是表层记忆与深层记忆两个神经网络间出现一个界面,回忆的线索就是界面上的交流信息。这个界面又相当于深层神经网络的“感觉”,它由此获得要回忆的信息,并由此向表层输出回忆出的信息。回忆时,表层神经元把需要回忆的东西的线索通过界面传导给深层,深层则还是用深层的反射链进行回忆。回忆出的信息由界面一一输出到表层。这样在回忆速度上就会明显地比表层的回忆慢。

这种表层与深层两层神经网络进行记忆的设想,既使得大脑的神经结构仍然保留了一致性,使得大脑的反射功能保持了一致性,又解答了两种记忆在“识记”和回忆上明显不同的问题。

深层记忆,确实是永久记忆的结构。而且表层记忆中确实也有永久记忆。只是相对容量少得很多。如果仅仅从“能够”记忆的角度看,它好像是对智能没有什么意义。

但是从智能的角度看,人类是可以不断改进自己的记忆方式的,最明显的是对各种记忆方法的学习。其中对模拟人类智能有意义的是,用简化容量的方式改善记忆。这种改进方式就与深层记忆的结构有关。

如果从模拟人类意识的角度考虑,深层记忆是失忆症的原因,失忆症又是一种重要的意识活动现象。目前人们对我设计的模拟意识的方式很不满意,更多地让计算机设备模拟出人类的表现,有利于让人们理解模拟意识。

目前,我认识到的深层记忆就对模拟人类智能有这两种应用。但是我深信,随着模拟工作的深入,它的更多用处还会表现出来。因此我不想放弃对深层记忆的模拟。

G、深层记忆的某些特征。

虽然都是依据反射形成的记忆,虽然都是由神经元组成的神经网络,但是深层记忆与表层记忆有很多明显的区别。这些区别对于模拟人类智能和人类心理活动又是非常重要的。因此我们这里稍稍偏离一些话题。分析一下深层记忆的一些特征。

甲、深层记忆的永久记忆特征。

对于人类大脑来说,深层记忆是一种永久的记忆。这里“一种”的含义是,在表层记忆中也有一些是永久记忆。为什么深层记忆能够成为永久记忆?我以为这与神经元的位置有关,脑神经系统的神经元越是靠近周边神经,反射的建立越是困难,重复的次数会很多,退化的速度会较快。而越是靠近大脑中枢,建立反射重复的次数越少,退化的也越慢。深层记忆就由于它不退化而成为永久记忆的。

这种永久记忆对于意识的形成很有意义。再多的话就不在此说了。

乙、深层记忆的标志存取特征。

由于两个神经网络存在着信息交流边界,深层的记忆要通过有限的界面进行存取。

而表层记忆靠的是神经网络的直接联系,几乎在信息输入脑神经的同时就可以识记或回忆。表层记忆具有的是立即存取的特征。

深层记忆往往保存的是大段的资料。

在把大段资料向深层传递时,往往在表层记忆保存一些该资料的标记,它们像目录一样,供回忆时使用。而在回忆深层记忆的资料时,往往就需要凭识记时建立的记忆标志进行回忆。因此我们在回忆中,会经常出现想不起来的现象,但是一旦我们找到一个回忆的头儿(就是那个记忆标志),下面的回忆就很容易了。这就是深层记忆的标志存取特征。

对于人类来说,如果识记时很好地利用这个特征,为记忆选择合理的存取标志,那么就会使记忆的效率提高很多。人类的这种改进记忆的方式,也可以由计算机来模拟。

人有时把深层的记忆遗忘,这种遗忘与表层记忆的遗忘不同,表层记忆的遗忘是永久性遗忘,无法恢复。深层记忆的遗忘只是存储标志的遗忘,存储的内容还在,是暂时性遗忘。只要找到存储标志,这种暂时性遗忘就会恢复。

有些人患了失忆症,主要是因为某种外因使深层记忆在表层记忆中的存储标志消失。如果设法把那些存储标志恢复,失忆症状即可消失。

丙、深层记忆的顺序存储性。

反射链是共时性的神经联系,它们靠生物钟又建立了历时性反射链,才形成历时性顺序记忆。当把表层的记忆资料传输给深层记忆时,就按时间顺序,把整段的资料顺序传输给深层保存。因此深层记忆具有顺序存储性。

而且有趣的是,深层记忆还具有先进先出的存储特性。它总是按照时间顺序保存,按照保存顺序回忆。不能倒着回忆(倒背如流是一种特殊的回忆技巧)。

这种先进先出的顺序存储性给某大段资料中间部分的回忆带来很大麻烦,人类回忆这种资料时往往需要把它们调到表层来回忆。

但是对于改进记忆来说,如果安排好记忆资料的顺序,会使记忆变得很容易。这也是一种改进记忆的方式。

而且利用资料的顺序规律和资料的类似性,人们可以简化记忆。这些我们将在模拟记忆中详细讨论。

4、反射蕴含的功能——联想。

我们以反射为基础,可以了解可回忆的记忆是如何产生的,反射本身就蕴含着记忆功能。这里“蕴含”的意思就是说,不用再编写新的程序,仅仅依靠模拟反射技术,就可以实现记忆的“识记”和“回忆”两个功能。

同样,反射也蕴含着联想。也就是说不必编写新的程序,仅仅依靠模拟反射技术,就可以实现联想功能。

我们可以想象得出来,当大脑的反射链已经很复杂时,输入一个信息,会引起很多条反射链的激发。那么这实际就是联想。

为了使人们更清楚这一点,我们可以举例来帮助理解。

例如“男人”这个词汇,已经与很多其它事物建立了反射,每个反射分属于不同的反射链。当我们看到“男人”这个词汇后,所有的反射链都会被激发,从而整个反射链上的信息都会兴奋起来,如果把那些兴奋的反射链上的信息全部输出,这不就是有关“男人”的联想么?

现在反而是我们要问:回忆为什么仅仅输出一个结果?

这是因为我们要回忆一件事情时,往往不是凭一个单一信息,而是凭多个信息。例如我们在回忆时,往往不会对“男人”这个词汇进行回忆,而是对具体某一个男人例如“我家隔壁的男人”进行回忆。回忆条件的增加,会使被激发的反射链的数量减少。如果回忆条件再增加,例如对“我家隔壁的男人昨天说的话”的回忆,回忆的结果可能就很单一了。

因此我们可以看出,联想并不是什么了不起的功能,它不过是因为条件过于宽泛,引起的对多条反射链的同时激发。或者说,联想不过是不确切的回忆。这样看来,三十年前,人们用计算机模拟联想,把联想看成重要的思维操作,简直是十分幼稚可笑的事情了。

现在,还有些幼稚可笑的网友在网上发帖,说什么“要想模拟思维首先要计算机模拟联想”,这种说法简直可以不屑一理了!

当然,有了思维以后,联想会在思维的帮助下进行,使联想发展得高级一些。例如,你现在对“男人”这个词汇进行联想,不会想到所有关于“男人”的事情,这就是因为思维和经验控制了你联想的范围的结果。如果不加以控制,你把所有关于“男人”的事情都想一遍,而且每出现一个词汇就如此联想一番,恐怕就会累死。

5、反射蕴含的功能——记录经验。

我们在讨论记忆以后再讨论记录经验。因为记录经验从本质上来说,也是一种记忆。但是本质上是一种记忆,并不意味着它们完全是一回事。

经验是什么?经验是对人(或系统)自身行为的记忆。人类的记忆除去记忆经验以外,还需要记忆大量的知识,只是这些知识可能是他人的经验,可能是理论。

从反射的角度看,经验是一种特殊的反射,它是对于自身活动相关的事物的反射。

A、经验的两大类。

经验有很多种,大体分成两大类,一类是知识性经验。另一类是操作性经验。

知识性经验与知识是有区别的,主要区别就是:知识性经验一定是在自身活动中获得的,而一般的知识是他人获得的。例如,你被火烧了一下,你觉得疼了,你便获得“火能够烧疼人”的经验。但是你还会从他人那里获得“火能够烧死人”的知识。后者则不是你自身活动获得的。

知识性经验和知识的共同特点是它们都是不可操作的。

操作性经验记录的是活动的步骤,按这个步骤可以重复操作。人类的操作性经验相当于计算机中的程序。请注意,对于活动过程的记录,我们不把它算作操作性经验,而把它算作知识性经验,因为很多此类记录操作性不强,知识性很强。判断它们属于哪一类,主要看它们对操作的作用。只有可直接用于操作的才属于操作性经验。

操作性经验是用反射连接起小程序来构成的自编程序。

B、正经验与负经验。

这里的正经验和负经验都是由反射记录的。正经验是直接可以用来操作的程序,是成功的操作经验。

而负经验是对失败的记录,它可以用于选择,当新编操作步骤与负经验相同时,该新编操作步骤就会被淘汰。

正经验的增加表明系统的活动能力增强,负经验的增加,表明系统的随机能力被削弱,这种随机能力的削弱意味着系统工作效率的提高。

6、反射蕴含的功能——伴随经验的记录。

伴随学习是人(或系统)的一种被动的学习状态。只要人在进行活动,同时兴奋的部分就会建立起反射。建立这些反射的活动就是伴随学习。因为它与学习的目标往往关系不紧密,所以叫做伴随学习。

伴随学习过程中建立的反射,也就是它记录下的经验,叫做伴随经验。

有些时候,伴随学习可以记录下学习过程的外部情景,这时的伴随经验就起到帮助学习顺利进行的作用。

有些时候,伴随学习记录下系统内部活动,这时的伴随经验会起到使内部活动定型的作用。这个作用对于人(或系统)思维能力的发展起着决定性的作用。可以说,没有伴随学习,人类或模拟人类智能系统不可能产生智力。

我们以前面第4段讲过的反射链蕴含的活动——联想为例加以说明。

联想在作为反射链蕴含的活动时并不是独立的活动。它仅仅是反射链多种功能中的一种类似于联想的功能。

但是在这种联想进行中,伴随学习记录了它的活动经验。大意为(因为实际记录是用反射链进行的,我们用语言只能描述大意):一个神经部位的兴奋,引起反射链上多个相关部

位的兴奋。

当系统激发这条经验时,这条经验就成为系统的一项活动(该经验就相当于我们模拟系统的自编程序)。并且由自主学习过程去尝试运行这条经验。随机地由兴奋的神经部位去激发其它各个反射链的神经部位。

这种活动与“反射链的蕴含活动”的最大区别在于:“反射链蕴含的联想活动”还是由外部刺激激发的活动,这里“尝试激发的联想活动”已经与外界刺激无关,而是由脑神经系统内部刺激引起的。因此它已经是脑神经系统自己发起的独立活动了。

当这个“尝试过程”纪录下“尝试活动的成功经验”后,脑神经系统就可以调用该经验进行活动。此时的联想就已经摆脱“受外界刺激激发的反射链”,而成为脑神经系统内部发动的独立的联想活动了。也就是说,它可以依据成功的经验,成功地进行联想。

尔后便是“伴随学习”和“记录的伴随经验”使联想的形式增加。而联想的更进一步改进和提高,则需要思维的帮助了。这就不是我们要在“反射意味着什么?”中讨论的问题了。

7、反射与其它操作配合实现的功能——想象。

A、随机调用。

我们知道,人类的活动有些是“外显的”,就是由外部可以观察得到的。心理学中把它们叫做行为。另一些活动是外部观察不到的,一般把它们称为心理活动。智能表现出的活动是心理活动中的一类。

我们在前一段中已经指出,当系统调用伴随经验自己激发反射链时(而不再是由外部刺激信息激发反射链时),系统就产生了独立的内部活动能力。

是什么样的操作促使系统自己激发反射链呢?脑神经科学没有向我们提供可靠的报告。根据我们对桑代克迷笼实验的分析,我们认为是随机调用机制促进了系统自己激发反射链,从而产生内部操作。目前这个观点还没有得到生物解剖实验的支持,但是它是成功的心理学实验的推论。

对这个随机机制的详细描述就是:脑神经系统内部有一种这样的功能——在需要机制强烈的激发下,系统可以随机地把需要机制的激发信号传递到某一个神经部位,用来激发它所处的反射链。

当然,如果这条被激发的反射链上有驱动动作的周边神经,系统就会显示出随机动作;如果这条被激发的反射链上有产生反应的神经部位,系统就会显示出随机反应;如果这条反射链上没有外显活动,那么系统就会产生纯内部活动(心理活动、智力活动)。

B、想象是如何形成的?

在3.A段里,我们讨论了反射链的复制。在那里,复制本身是与“建立反射”一样的操作。但是把信息向空闲的神经元传递,形成镜像神经空间,则还需要传递操作参与。

下面我们将会看到,随机调用操作(随机调用制的功能)、信息传递操作和建立反射操作就可以配合着形成想象操作。

其过程十分简单:随机调用操作随机激发某些反射链,信息传递操作把这些反射链传递到空闲神经元,由建立反射操作在那里复制成相互连接的反射链,于是就构成一条新的反射链。这条反射链是系统中原来没有的。它是系统原来的反射链的随机组合。这条新反射链是想象的结果,这种由三种操作配合做出的操作就是最初级的想象。

C、由“想象的形成”看系统的无智能小程序。

我们在“模拟智能的整体思路”中反复提到系统的智能是由一些无智能的小程序自编程序而成。人们也不断询问:那些小程序都是些什么?

但是我一直没有指出过小程序的实际内容。因为简单地一说,人们会认为由这些小程序构成智能太离奇了。

现在人们可以看到:随机调用操作、信息传递操作和建立反射操作就是我们系统的小程

序,当然它们还不是全部。

8、反射蕴含的功能——预测。

反射蕴含的上述功能还都属于智能系统的基础功能。基础功能是我编造的词汇。它的意思是,这些功能还不是智能,而只是智能的基础。没有它们作为基础,人脑和计算机系统都不会生成智能。有了它们,计算机模拟系统只算是有了生成智能的基础,但是还不算有了智能。

也就是说,我认为计算系统即便模拟了记忆、模拟了联想,也还与具有智能不沾边。

而预测则不同了,预测是思维功能的最简单的操作。有了预测就相当于有了思维。

为什么会最先提到预测?因为我认为由反射生成思维的过程中,预测应该是最先生成的能力。它在反射蕴含的思维操作中,能够最先出现。

在“由反射生成思维”部分,我们在讨论思维生成时,也是先讲到预测的形成的。

A、历时性反射链的形成。

这个问题我们早就应该在“记忆与回忆”部分中讨论。但是由于那里的问题过多,我们就回避了这个问题。

反射建立的条件是,同时发生多次反复。虽然多反射允许有时间的差异,但是这种差异不会太大。因此直接由“反射的建立”建立的反射链都是共时性反射链。

但是要由反射链来记录事件,就一定会与时间顺序发生联系,形成历时性反射链。

所谓历时性反射链?就是按时间顺序排列的反射链。那么共时性反射链是如何形成历时性反射链的呢?

对于这个问题,由于目前的生物学都还把反射与记忆分别看待,并没有提供可参考的实验资料。我们则用生物钟来解释“共时性反射向历时性反射的转变”。

这里的生物钟仅仅是生物体内一个识别顺序的机制,并不是一个计时装置。因此生物体不必具有时间观念,也可以有生物钟机制。

生物钟机制是一种用来识别顺序的机制。由于没有相应的生物学资料,我们假设是先天产生的,生物系统有一个先天的识别顺序的机制。这样,我们可以在模拟系统中用人编一个先天的识别顺序的机制来模拟。

有了生物钟机制,我们就可以解释历时性事件记录为历时性反射链的过程了。

一个事件的每一个片断都是一个共时性反射链。但是它们又与生物钟的某一时刻建立起反射。事件的下一个共时性反射链与生物钟的下一个时刻建立反射,这样沿着生物钟顺序就使共时性反射链连接成历时性反射链了。

历时性反射链的形成,就使得反射链成为记录事件过程的机制。成为记忆事件过程的机制了。

B、对未发生事件的预测。

我们在《反射生成思维》一文中是由猫身上的预测现象开始讨论的。现在我们可以颠倒讨论顺序,先由反射链记录的时间讨论起。

一个记录在头脑的事件,是一个历时性反射链。当事件前面的场景再现时,整个历时性反射链被激发,后面的场景也同样被激发。这种激发并不能使场景的感觉信息重现,但是这个未出现场景的反射链被激发后的兴奋,就会表现为对后面事件发生的预期。这种预期就是预测。

显然,对未发生事件的预测,不是什么新鲜事,而是反射链建立必然表现出来的现象。因此我们把这种预测叫做反射蕴含的功能。

C、反射链蕴含的预测事例。

我们知道,原来在平房饲养的猫出入是自由的,因此它的出入表现我们没有注意观察。现在在楼房中养的猫就不同了,它没有自由出入的可能了,于是便出现下述可观察的现象:主人每次穿好衣服后,开开门出去,并且把猫放出家门在外面玩耍。次数多了以后,猫见到主人穿衣服,就跑到门口去等开门。表现出它对开门事件的预测能力。但是有时它也会犯错误。有时主人穿衣服是因为觉得屋子里冷,它也跑到门口去等,在等候失败后猫会显出失望的表情。

不仅如此,猫可以产生很多预测行为。比如在主人睡觉时,它喜欢卧在主人身边。每次主人总是先铺好被窝睡觉,多次以后,猫就会在主人整理被子时卧在主人床上,等着和主人一起睡觉。再以后,它甚至可以一见主人往睡房走,就抢先跑到睡房,卧在床上等候。当然在主人只整理被子不睡觉时,在主人去睡房干别的事情时,它也会等错。

D、预测成为独立活动的过程。

预测成为独立活动的过程,与联想成为独立活动的过程是类似的。但是为了加深人们的印象,我们只能不厌其烦地再叙述一遍。

使预测由反射的附属活动成为独立活动的“功臣”,仍然是“伴随学习”。在反射链蕴含的预测活动进行的同时,伴随学习记录着这些活动的经验。其经验的大意(因为不是用语言记录的,我们只能描述其大意)是:历时性反射链的某些场面被激发,会产生对其它场面出现的预测。

当伴随经验形成后,脑神经系统随机调用这条经验。该经验就成为一条不是由外界信息激发,而是由脑神经系统内部信号激发的独立活动。这条伴随经验,实际就是脑神经系统自编的预测程序。我们把这条经验,叫做预测独立经验。

在随后的自主学习过程中,调用预测独立经验的活动被不断使用,并且在这个学习过程中,积累了大量的预测成功经验。这些预测的成功经验,使得预测的水平大大提高。

再后来,预测还会在思维的帮助下继续改进和提高,发展为高水平的预测。

9、反射蕴含的功能——其它思维功能。

至于更多的反射与思维操作的关系,我们在《由反射生成思维》里已经谈了很多。

这里需要说明的是,我们认为它们的生成关系是有一定顺序的。当然不会很严格,但是也不会很混乱。而且很多思维操作并没有严格的定义,我们实际是对它们重新定义后排列次序的。

A、预测与猜测、猜想。

例如,预测与猜测、猜想,人们并没有严格地加以区分,但是我们是严格加以区分的。这就会使人们看到,在他们看来差不多的操作上我们作不同的讨论。

预测,我们确定为由一些事件的出现,等待另一些事件出现的操作为预测。预测的产生是在稳定的一条历时性反射链上的,是由反射蕴含的思维操作。在“预测”的定义中,它是一个内部关系准确的操作,它的不准确性只是来自外界,外界没有出现后续事件,它就无法预测准确。

猜想,我们确定为由一些信息中依据不充分地选择一些信息的操作为猜想。猜想不是在一条确定的反射链上进行的,而是在一个范围的信息中进行的。在“猜想”的定义中,我们取的是“猜”字,取它“没有充分依据”的含义。“猜想”操作有与想象类似的生成特征,这就是:它是由反射与随机选择操作联合形成的思维操作。其具体过程我们在《由反射生成思维》中已经详细讨论过了。

猜测,我们确定“猜测”为“预测”的发展,是胡乱调用预测经验的结果。“猜测”操作仍然是对事件的操作,只是操作已经不在一条反射链上进行而已。这里的“猜”仍旧取它“没有依据”的含义,“测”则是为了与“预测”的过程相连续,为了表明它选择的是事件。

显然,在这三个操作,预测和猜想可以不分先后次序产生。但是“预测”一定会产生在

“猜测”前面。我们视“猜测”为比“预测”高一个层次的思维操作。而视直接与反射联系的“预测”“猜想”为同一个层次。

B、归类与抽象。

归类与抽象在产生层次上,处于和预测、猜想同样的思维。比猜测低一个层次。

归类与抽象有类似记忆产生过程的特征,它们都是多次反射造成的反射链蕴含操作。

归类首先类似于联想,是一个外界信息激发多条反射链的兴奋。建立一个激发信号与多条反射链间的再次反射链,这条反射链,就类似于以激发信号为归类标准,把多条反射链归为一类。

而后使各种操作成为独立操作的“大功臣”——伴随学习开始记录,记录下大意为“可以把与某信号联系的其它信号归为一类”的伴随经验。当系统调用这条经验时,归类就成为由内部刺激激发的独立思维操作了。

抽象是对感觉信息进行的多次反射操作。由于反射建立的规则是记录下多次反复出现的刺激。因此当两个不同的感觉信息投射到同一镜像神经空间时,它们中间相同的部分就因为多次反复而建立再次反射,从而抽象出其相同的部分。

而且,这种再次反射还会多次建立,从而使感觉信息越来越抽象,感觉信息也就在这种多次再建立反射中得到简化。

抽象还会因方式不同分很多种类。我们在“由反射生成思维”中已经有详细讨论。

抽象也会由伴随学习的参与转变为独立的思维操作。

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