心智的计算理论 (2015)
机器能思考吗?心智本身能否是一个思考的机器?计算机革命使这些问题的讨论发生了变化,为模拟推理、决策、问题解决、感知、语言理解和其他心理过程的机器提供了我们迄今为止最好的前景。计算技术的进步提高了心智本身是计算系统的可能性——这一立场称为心智的计算理论(CTM)。计算主义者是支持CTM的研究人员,至少在某些重要心理过程中是如此。CTM在1960年代和1970年代的认知科学中扮演了核心角色。多年来,它享有正统地位。更近期,它受到各种竞争范式的压力。计算主义者面临的一个关键任务是解释当人们说心智 "计算" 时,这意味着什么。第二个任务是论证心智在相关意义上 "计算"。第三个任务是阐明计算描述如何与其他常见类型的描述相关,特别是神经生理描述(引用生物体大脑或身体的神经生理特性)和意向性描述(引用心理状态的表征特性)。 1. 图灵机 计算和算法的直观概念是数学的核心。粗略地说,算法是一个明确的、逐步的程序,用于回答某个问题或解决某个难题。算法提供了例行的机械指令,规定了每一步如何进行。遵守这些指令不需要特别的聪明才智或创造力。例如,熟悉的学龄前算法描述了如何进行加法、乘法和除法。在20世纪初,数学家依赖于非正式的计算和算法概念,而没有尝试进行任何形式的分析。数学基础的发展最终促使逻辑学家追求更系统的处理。艾伦·图灵的里程碑论文《可计算数及其在 Entscheidungsproblem 中的应用》(图灵 1936)提供了影响最大的分析。图灵机是一个理想化的计算设备的抽象模型,具有无限的时间和存储空间。该设备处理符号,类似于人类计算代理在进行算数计算时处理纸上的铅笔标记。图灵对符号的本质讨论得很少。他假设原始符号来自有限的字母表。他还假设符号可以在“内存位置”上被刻写或抹去。图灵的模型如下工作:有无数的内存位置,排列成线性结构。比喻而言,这些内存位置是“纸带”上的“单元”。更字面地说,内存位置可以在各种介质中得到物理实现(例如,硅芯片)。有一个中央处理器,可以一次访问一个内存位置。比喻而言,中央处理器是一个沿着纸带移动一个“单元”的“扫描器”。中央处理器可以进入有限数量的机器状态。中央处理器可以执行四种基本操作:在内存位置写入一个符号;从内存位置抹去一个符号;访问线性数组中的下一个内存位置(“向右移动纸带”);访问线性数组中的上一个内存位置(“向左移动纸带”)。中央处理器执行哪个基本操作完全取决于两个事实:当前内存位置上刻写的符号,以及扫描器自身当前的机器状态。机器表决定了中央处理器在给定当前机器状态和当前访问的符号时执行的基本操作。机器表还决定了在相同因素下,中央处理器的机器状态如何变化。因此,机器表规定了一组有限的例行机械指令,支配计算。图灵将这一非正式描述转化为一个严格的数学模型。更多细节请参阅图灵机的条目。图灵通过反思理想化的人类计算代理来激励他的方法。引用我们感知和认知装置的有限性,他辩称任何由人类执行的符号算法都可以由适当的图灵机复制。他得出结论,尽管图灵机形式极为简单,但其足够强大,可以捕捉人类能够执行的所有机械程序。后续讨论者几乎普遍同意。图灵计算通常被描述为数字而非模拟。这意味着什么并不总是那么清楚,但基本思想通常是计算在离散配置上操作。相比之下,许多历史上重要的算法在连续变量上操作。
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