第一章-认知心理学导言

1、认知心理学认知心理学 主讲：胡志海第一章第一章 认知心理学导言认知心理学导言第一节 认知心理学概述一、什么是认知心理学 从问路场景说起 什么是认知心理学什么是认知心理学l关于思考着的心智的科学l注意 Attendingl获取信息 Gaining information from the worldl储存信息 Storing informationl信息加工 Processing informationl解决问题 Solving problemsl思维 thinkingl语言 language认知（cognition）l广义的广义的“认知认知” ：认识和知识，它既包含认识和知识，它既包含了一种动

2、态性的加工过程了一种动态性的加工过程( (认识认识) )，也包含，也包含了一种静态性的内容结构了一种静态性的内容结构( (知识知识) )。l狭义的狭义的“认知认知” ” ：指那些能使主体获得知：指那些能使主体获得知识和解决问题的操作和能力。识和解决问题的操作和能力。认知心理学的广义与狭义之分l广义的认知心理学泛指一切以认知过程为对象的心理学研究；l狭义的认知心理学是以信息加工理论观点为核心的心理学，又被称为信息加工心理学。 认知心理学是以信息加工观点研究感知觉、注意、记忆思维和言语等心理过程，以及儿童认知发展和人工智能（计算机模拟）的一门心理科学。 二、信息加工模型二、信息加工模型l将事件以时

3、间顺序排列l三个假设lSequential stageslUnique processes at each stagelEach stage receives and passes on information信息加工系统信息加工系统l信息加工系统（Information Processing System，IPS）又称物理符号系统（Physical Symbol System），是指能够接收、存储、处理和传递信息的系统。它由记忆装置、加工器、效应器和接受器组成 。 信息加工系统的一般结构信息加工系统的一般结构 1.在记忆装置中，存储着大量的符号结构，它们由各种各样的符号，按照一定的内在关系联

4、结在一起而组成认知结构。2.加工器在信息加工系统中执行操作工作，它按照特定的指令程序对信息进行控制和处理。 3. 感受器接受外界信息，效应器作出反应，感受器和效应器具有输入和输出的功能。 人的信息加工系统人的信息加工系统l认知心理学的实质在于它主张研究认知活动本身的结构和过程，并且把这些心理过程看作信息加工的过程。人类信息加工系统的基本部分（引自：人类信息加工系统的基本部分（引自：E . E . GagneGagne） 信息加工取向的认知心理学的核心是提示认知过程的内部心理机制，即信息是如何获得、贮存、加工和使用的。 三、认知心理学的领域三、认知心理学的领域l认知神经科学 Cognitive

5、Neurosciencel感觉/知觉 Sensation/Perceptionl模式识别 Pattern Recognitionl注意 Attentionl意识 Consciousnessl记忆 Memoryl知识的表征 Representation of Knowledge认知心理学的领域认知心理学的领域l表象表象 Imageryl语言语言 Languagel认知发展认知发展 Cognitive Developmentl思维与概念形成思维与概念形成 Thinking and Concept Formationl人类智力与人工智能人类智力与人工智能 Human and Artificial I

6、ntelligence第二节第二节 认知心理学简史认知心理学简史一、发展历程l1956年 MIT信息理论研讨会l关于思维的早期思考l经验主义者l先天主义者l文艺复兴及其以后的认知心理学l哲学家与神学家的主张l知识的内部表征认知心理学：认知心理学：20世纪世纪l行为主义l干扰变量l行为观察l50年代起学界对“认知”课题的兴趣l20世纪50年代兴起 “第二次革命”二、认知心理学兴起的原因二、认知心理学兴起的原因l行为主义的失败是重要的心理学内部原因l现代科学技术的巨大影响 语言学研究的新进展 信息论思想的渗透 计算机科学的发展 华生（John Watson，1878-1958）主要著作有：行为：比

7、较心理学导论（1914）、行为主义者心理学（1919）、行为主义（1925/1930）、儿童的心理护理（1928）等。1915年当选为美国心理学会主席。 华生于1908年和1912年首先在美国心理学大会上提出了了自己的心理学观点主张心理学应该研究可以观察到的行为，而不是看不见摸不着的意识和精神。1913年，华生又发表了著名论文行为主义者所看到的心理学，从此宣告了行为主义的诞生，揭开了美国心理学史上行为主义时代的序幕，而这篇论文也被看作是“行为主义者宣言”。 华生从行为主义的控制行为的目的出发，做出了闻名于世的一个论断：“请给我一打强健而没有缺陷的婴儿，让我放在特定的环境中抚养，我能担保，其中随

8、便挑出一个来，都可以被训练成任何专家无论他的能力、嗜好、趋向、才能、职业及种族如何，我都将他训练成为一名医生，或是律师，或艺术家，或商界首领，甚至是一名乞丐或窃贼。” 托尔曼（Tolman) B=f(S、P、H、T、A)从SR 到 S0R三、认知心理学的基本假设三、认知心理学的基本假设 l 存在着心理加工l 人类是主动的信息加工者l 心理加工可通过外部行为的测量来推知 第三节第三节 概念科学与认知心理学概念科学与认知心理学一、概念科学 科学家提出概念的目的 模型与隐喻 概念科学的逻辑 二、认知模型二、认知模型l建立模型的目的是提供关于观察对象的一个容易理解的表征，同时用于发展各种假设和帮助进行

9、预测。l计算机隐喻和人类认知（一）符号操作系统范式 基于信息加工观点，认为许多认知过程是以基于信息加工观点，认为许多认知过程是以系列（系列（seriallyserially）和序列和序列(sequentially)(sequentially)的方的方式进行的。又称式进行的。又称“信息处理模型信息处理模型”，“符号处符号处理模型理模型”，“串行处理模型串行处理模型”等等 。 符号操作系统范式实际上是把人的认知活动看作为是一种信息处理过程，即可以按照符号结构和符号过程的表征来加工各种信息。 Newell和Simon是首先对符号操作系统作出完整论述的认知心理学家。 一个完整的符号操作系统应该具有六种

10、功能：输入符号、存储符号、建立符号结构、条件性迁移、复制符号、输出符号。 三点推论：第一，既然人具有智能，它就一定是一个完整的符号操作系统。Simon认为，人之所以能表现出智能，就是具有信息处理过程和对信息的加工能力。第二，既然计算机是一个完整的符号操作系统，它就能够表现出某种智能。第三，既然人是一个完整的符号操作系统，计算机是一个符号操作系统，那么就能够用计算机来模拟人的认知活动过程。 （二）人类的认知系统及其特征（二）人类的认知系统及其特征有限的信息传递系统监控认知系统（元认知）觉知指挥知识系统表征重整存储合成认知策略系统学习记忆思考解决问题新知识或新策略长时记忆短时记忆模式识别、注意感觉

11、的信息登记动 作 系 统行为反应信息（刺激）+。人类认知系统的基本特征人类认知系统的基本特征l是一个符号运算系统l人类认知是一个多阶段、多层次的信息传递系统l人类信息加工能力的有限性l人是一个具有习得与发展有效认知策略的系统l人是一个新旧图式整合、建构、重构而获得知识的系统l人是一个不断发展的监控认知系统三、神经科学和认知心理学三、神经科学和认知心理学l关于大脑功能的研究l神经元的平行排列式分布l认知神经科学 （Cognitive Neuroscience）l平行分布加工（ Parallel Distributed Processing）（一）联结主义范式 联结主义把认知描绘成是简单而大量的加

12、工单元的联结网络，在此网络中的每一个单元的激活水平与来自于环境和其他与之相连接的单元有关。 知识贮存在单元之间的联结中，学习就是建立新的联结或改变联结间的激活强度。 该模型把信息看成是分布在各个神经元及神经元的连结中的，信息的加工是并行的，因此被称作“并行分布系统 ” （parallel distributed system） 。在计算机和工程领域，人们又把它称作“人工神经网络 ”。联结主义平行分布加工联结主义平行分布加工l所谓“ 平（并）行” 指的是人可通过对多种处理单位的共同作用对信息进行加工。“ 分布”则指知识是以处理单位之间相互连接的分布方式储存在系统中的。这些连接单位可以被激活, 彼

13、此可相互作用。 Bechtel (1991)曾归纳了联结主义的三个基本特征:1.1.信息是通过基本单元来处理的；信息是通过基本单元来处理的；2.2.处理单元间是平行联系的处理单元间是平行联系的, ,所有的单元所有的单元可同时、互相作用地完成它们的任务；可同时、互相作用地完成它们的任务；3.3.单元间的连接具有权重。单元间的连接具有权重。 联结主义模型的组成部分：联结主义模型的组成部分：l1. 一组单元。亦称为“节点”、“认知单元”或“处理单元”。主要是呈现某种水平的激活状态。可以分为三种单元“输入单元、输出单元和隐单元。l2. 激活状态。节点被激活以致产生某些 变化，每一单元会产生某种激活状态。l3. 联结模式。兴奋性联结，抑制性联结。决定一个单元通过输入，对其他单元所产生的影响。4. 节点激活规则。具体说明一个节点如何被输入，又如何与现在的状态相吻合。5. 节点输出功能。一个节点的输出与某种激活相联系。6. 学习规则。重要是使联结发生变化。联结主义模型的特点联结主义模型的特点l内在并行性 l分布式处理 l容错性 l自适应性 CAB输出输入 0.3-0.3+1+1输入强度区分应用题类型的神经网