认知和计算的关系

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1、智库观点ThinkTankViewpoint新一代人工智能的核心基础科学问题：认知和计算的关系陈霖中国科学院生物物理研究所北京100101DOI10.16418/j.issn.1000-3045.2018.10.011我们必须开展什么样的新一代人工智能的基础研的关系；③认知涌现的特有精神活动现象和计算涌现的究，才能使我国成为人工智能领域真正意义上的科学大特有信息处理现象的关系；④认知的数学基础和计算的国？像图灵的计算模型，回答了“什么是计算”的问数学基础的关系。题，奠定了整个计算机科学的基础；像香农的通信数学1.1认知的基本单元和计算的基本单元的关系原理，回答了“什么是信息”的问题，奠

2、定了现代信息研究任何一种过程，建立任何一种过程的科学理论的基础。对于我们而言，关键是能否提出“什么是新论，必须首先回答一个基本问题：这种过程操作的基本一代人工智能”的核心基础科学问题，以及我们究竟有单元是什么？每门成熟的基础科学都有其特定的基本单什么能力和基础来建立回答这样问题的原创系统理论。元，如高能物理学的基本粒子、遗传学的基因、计算理总结近40年从事认知科学研究的经验，我们认为，论的符号以及信息论的比特等。对于认知科学而言，必发展新一代人工智能的核心基础科学问题是：“认知和须回答：什么是认知过程操作的基本单元？计算的关系”。例如，要回答“人工智能会不会取代人认知科学的大量实验事实

3、表明，认知的基本单元类智力”这个广泛关注的问题，凝炼成科学问题，本质不是计算的符号，不是信息的比特。例如，根据记忆上是要回答“认知和计算的关系”（或者“认知和计算的实验，Miller提出计量工作记忆大小的单元不是计算的差别”）问题。机计量记忆大小的比特，而是一种整体性的“组块”（chunk）。人类的工作记忆可以记住4个组块。一个组1认知和计算的4个方面关系块可以是一个字母、可以是多个字母组成的词，甚至可认知和计算的关系问题可以进一步细化为4个方面以是多个词组成的短语，它们显然具有非常不同的信息的关系：①认知的基本单元和计算的基本单元的关系；量比特。再如，Kahneman提出注意选择的基

4、本单元是整②认知神经表达的解剖结构和人工智能计算的体系结构体性的“知觉物体”。还有，Poepple提出时间组织的基修改稿收到日期：2018年10月10日11042018年.第33卷.第10期新一代人工智能的核心基础科学问题：认知和计算的关系本单元是整体性的“时间格式塔”。“组块”“知觉物源、生命的本质和智力的产生。这四大问题的前3个基本体”“时间格式塔”，这些关于认知基本单元的概念的上是关于物质世界的研究；而智力的产生是对精神世界的重要性在于，它们不是借用于计算理论或信息科学，而研究。认知科学研究智力的产生，就是要揭示人类认知精是原创于认知科学的实验发现。神世界涌现的特有的现象。正如M

5、cClleland认为的“人类目前的关键问题是，如何超越直觉的理解，科学准认知最伟大的主要成就是认知涌现的现象”，理解认知的确地定义这些认知基本变量，从而建立这些基本变量的涌现是对符号处理的认知计算理论的深远的挑战。统一的认知基本单元模型。这对于理解“认知和计算的意识正是认知涌现的特有精神活动现象的一个典关系”，把新一代人工智能建立成一门成熟的基础科学型。意识研究的困难在于，如何把人工智能是否会产生（Poggio认为的“从炼金术转化成化学”），具有重要意识之类的直觉思辨的讨论，变成科学实验的研究。的基本意义。在意识的科学研究中，我们提议如下4个方面来比较研究和分析“认知和计算的关系”：

6、①意识的认知机1.2认知神经表达的解剖结构和人工智能计算的体系结构的关系制——什么是意识？②意识的神经表达——意识是如何脑成像（brainmapping）不是指成像技术，而是指大在大脑中产生的？③意识的进化——意识是如何起源于脑功能解剖结构的一种学说，即智力的模块性：大脑是由进化的？④意识异常——精神疾病的本源是什么？专司某种认知功能、结构和功能相对独立和分离的多个脑1.4认知的数学基础和计算的数学基础的关系区组成的。这样的模块性结构，跟通用计算机的中心处理无论是经典的计算理论还是目前流行的贝叶斯计算器和统一记忆存储器的计算体系结构是不相同的。理论，都认为认知过程是图灵意义的离散符号的

7、计算。我们进一步提出认知神经表达的解剖结构的概念，也就是说，计算的数学基础是图灵机。这是因为近来我们发现，敲除了视杆、视锥细胞只保留跟传统的、目前仍然占统治地位的认知计算理论内生感光神经节细胞（ipRGCs）的盲鼠，能够检测拓扑不同，我们提出，体现在不同认知层次的认知基本单元性质。而且ipRGCs对一致地识别拓扑性质既是充分的，（如组块、知觉物体、时间格式塔等）的共同本质——又是必要的。ipRGCs只是视网膜的一种神经节细胞，又同一不变性和整体