聊聊认知的建立

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0.前言

虽然有犹太谚语“人类一思考,上帝就发笑”,我们的思考确实有种种局限性:无论是数学运用的逻辑体系,还是物理和运用的科学探究方法,都有着难以克服的局限性。

但不可否认的是:思考,是一件挺有趣的事情。

就冲着这个有趣,也可以类似玩游戏一样去思考。

思考外界多了,很容易开始思考“思考”本身。

  1. 我是如何思考或者学习的?
  2. 我能思考些什么东西?会有什么东西是我无法思考的吗?

这是个人一直觉得很有趣的问题。其中第一个问题是思考核心。

基于我们上学时期的学习经验,通常会首先看看日常学习经验:

  • 当我们学习一个英语单词,书本会用一堆的中文进行解释,类似于
  • 当我门学习一个中文字时,字典也用一堆中文进行解释,类似于

这让我们通常一开始感觉,学习就是记字和字的包含关系,甚至认为不加理解地背古诗词也是学习。(费曼在书《surely you are joking》中记得他的观点大意是“仅背了一整本词典,等于什么都没有学”)

但如果把这些当作是学习,从逻辑上很容易导出一个问题:如果每个新单词都得基于老单词,那我们母语的最初的几个单词是怎么学习或者理解的?甚至当了解到 海伦·凯勒 她既不能听,也无法看,似乎完全杜绝了学习途径,但又是怎么可能学会交流,还能写书的?

后来学习计算机,一定程度就是想了解冰冷中立的机械如何“理解“与”执行“逻辑指令的。但答案还不够让我满意。计算机能执行各种各样程序,归根结底还是由于 CPU 内部已经由硬件电路定好了如“加”、“乘”、“跳转”等基本操作,程序也仅仅是能在这些操作之上自由组合和发挥。

这和人似乎依旧是有差异的,人似乎不是天生知道”一个“、“加”、”与“、”或“、”非“,等等概念,似乎基本概念也是需要建构的。

不过些问题在结合 皮亚杰、侯世达、查德·道金斯 等大牛的著作后还是能得到较完整的回答。对此进行一些瞎聊。

1. 皮亚杰认知理论

皮亚杰的认知理论告诉我们,儿童思维发展的第一个阶段对世界的认知是近乎一片混沌的,分不清自己和外界,也分不清各个客体,不知道该干什么,以及怎么做。

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但此时儿童会被好奇心、内在的饥饿、寒冷等感觉驱动,去不断做出尝试,并接受反馈。且不断地根据反馈进行假设,再尝试,以进一步夯牢刚才的假设,或推翻刚才的假设并根据新的信息重新猜想新的假设。

用皮亚杰的话来说,这是“同化”和“顺应”的过程,并且通过这样的过程,建立了自己的“图式”。

并且这和科学研究的“观察现象、提出假设、进行实验、总结分析”流程如出一辙。

孩子通过疼痛、触感、控制感等等先验图示,在不断的实践下,慢慢得到各种经验图示:

(注:例子中,括号内是还没被经验出的概念)

  • 这个离我很近的东西(手)和旁边的圆形东西(杯子)不一样
  • 裹在这个软软的东西(被子)里比较舒服(温暖),离远了会不舒服(冷)
  • 为了避免不舒服,要用这东西(被子)裹好这些东西(我的身体)
  • 每过一会腹部会不舒服(饿),但用嘴部发力(吸)一个瓶子就能缓解这种不舒服
  • 每次带给我这个瓶子的物体(妈妈),常常发出“mama”的声音
  • 我的喉咙收缩配合出气,就能发出“aaaa”的声音
  • 而在发声时嘴巴从小到大运动就能发出”wawa”的声音,原来嘴巴会影响声音
  • 再试试嘴巴从闭合状态张开,则能发出”mama”的声音,这听起来和那个物体常常发出的声音还挺像的。
  • 每次我成功叫出”mama”,那个物体(妈妈)就会出现,并给我那个能缓解腹部不舒服感的瓶子。
  • 那”mama”或许是个好的发音,我得多叫。
  • 再结合一下之前的经验,那或许模仿外界的发音,也许是一件好的事情
  • 进而慢慢模仿出”baba”的发音
  • 发现”mama”不仅能带来瓶子,还能带来拥抱、户外阳光、干净的尿布….唯一不变的是带来这些东西的那个东西(妈妈),或许”mama”和这个东西(妈妈)有某种对应关系。

就这样,慢慢建立起“我”的概念、“妈妈”的概念。

这是非常神奇的一件事情,了解过数理逻辑的都知道,数理推理总是得基于公理或者假设。于是我们虽然总在运用理性思考经验,得到理性结论。

但最初总得有一些理性是非经验的,而这到底是什么呢?

莱布尼兹,认为是独立于经验的“纯粹知性”,康德著名的《纯粹理性批判》批判了莱布尼兹的纯粹知性的问题,但却还没有非常清晰地解释清楚其具体是什么。

近代的认知理论、逻辑学、生物学、社会学才综合给出一个相对完整的答案:

  • 基因将各种感觉直接硬编程放在我们天生的神经中,优胜劣汰的长期演化会保留那些被自然筛选出的感觉。
  • 先天感觉不由理性前额创造和影响
  • 先天感觉包括基本的“痛”、“饥饿”、“饱”、“温暖”、“烫”、“冷”等等,基于这些基本感觉,可以在“好奇心”的配合下,不断实践并认知出“我”、世界规律、甚至整个“物理学”。这些是理性的基础
  • 先天感觉还可以包括复杂的“孤独”、“羞耻”、“感动”、“幸福”、“难过”等等,基于这些复杂的感觉,也可以在“好奇心”的配合下,实践中慢慢建立社会性。这些是道德的基础

各种反例也可以起到进一步的佐证。比如没有痛觉的人,往往容易自残,那是由于没有痛觉帮助会更难建立起“需让我的身体免于伤害”的经验

皮亚杰,一共将儿童认知划分成了四个阶段:

  1. 感知运动阶段(从出生到2岁左右):之前提到的混沌阶段
  2. 前运演阶段(2岁左右到6岁左右)
  3. 具体运演阶段(6岁左右到11岁左右)
  4. 形式运演阶段(11岁左右到14岁左右)

每个阶段都有其特征,并且有当时的实验观察支持。就不赘述了。这里更关心认知建构的过程。

2.侯世达的类比

皮亚杰给出了一个宏观的认知框架,但一些细节依旧是留白的。

比如同化或者顺应过程的依据是什么?如何将“穿红色衣服时的妈妈”和“穿黑色衣服时的妈妈”联系在一起?

比如符号思考时,如何把 1+1=2 当作 把两个苹果放在一起,或者由两个苹果放在一起想到 1+1=2?为什么两个苹果明明是两个不同的苹果却能被都看作 1?

侯世达在《哥德尔埃舍尔巴赫》使用了“同构”的概念进行回答

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近年来,他又写了本《Surfaces and Essences》,用“类比”的概念对这个问题进行了更深入全面的讲解,且把“类比”看作了思维的核心燃料,且是各种思维模式的核心燃料。

(注:“类比”和“同构”也是同构的,个人这就不去区分了。)

侯世达对“自同构”即自己的一部分类比至自己的整体,这种情况有挺多精彩的讲解。并且这是我们能反思自我,思考“思考”本身等等重要行为背后的逻辑机制。有兴趣可以看看他的《哥德尔埃舍尔巴赫》。

2.1 概念间的类比

小时候语文课我们就会学习造比喻句

  1. 树上的苹果像灯笼
  2. 夕阳像树上的苹果
  3. 夕阳像灯笼
  4. 马路上一串串明亮的车灯,如同闪光的长河奔流不息
  5. 天空中出现了一道彩虹,宛如一座彩桥悬在上空
  6. 春风像一只彩笔,把整个世界勾勒得更加绚丽多彩

其实就是在训练我们观察和总结事物之间的同构关系。这种同构不要求是整体的,仅部分即可。

会比喻以后,抽象概念是可以由比喻中生得到的。比如,当我们发现大量 树上的苹果像灯笼、夕阳像树上的苹果、夕阳像灯笼 这种全连接结构时,为了省事,我们还可以造出“红”这么一个概念进行囊括。

这样我们以后描述比如血液,则可以直接使用“血液是红色的”这种简短的描述方法。

而听者听到“血液是红色的”之后,脑海可以基于自己的类比经验,直接解析为”血液像灯笼”、”血液像苹果”、”血液像夕阳”等等。

也是因此,如果一个人对“红”没有任何类比经验,是听不懂“血液是红色的”,比如天生盲人。当然,盲人也可能对颜色有其他的经验,比如“红布”比“白布”在阳光下可能温度更高什么的。

当一个概念背后的比喻非常地散,我们往往会将其内化为一种概念,类似肌肉记忆般去使用,而很少明显地比喻,也是因此这种概念一般不好解释。类似“爱”,建构时比较依赖个人生活,而每个人的生活又不同,有的人的爱可能更多基于父母,有的人可能更多基于男女朋友,千差万别。所以会认为它抽象(不太好类比)。

但一旦基于一些有名的电影情节,或者大家公知的一些生活情节,如“妈妈给我做热饭”,“下雨天女朋友为我送伞”,“爱”也可以变得具象(可明确类比)。

2.2 用类比直接生成概念

可以用概念类比概念,以及以此抽象出新概念。

而对于无概念的状态,则需要由感受抽象出新概念。类似于【1.皮亚杰认知理论】中提到的凭空创造“妈妈”概念的方法。

基于经验归纳,创造出“妈妈”这么一个符号,类比“为我洗澡”、“给我吃的”、“给我换尿布”、“让我比较舒适”等等直接经验。

“苹果”这种概念也是一样。世界上每个苹果都是独一无二的,凭什么我们能信誓旦旦统一把它们叫做苹果?其实也是基于它们的共同特征“吃起来的口感XX”、“看起来的样子XX”…

2.3 关系间的类比

仅仅可以创造、理解、交流概念对思维而言依旧是不够的。

我们还需要推理、分析、计算的能力,这样才能让我们预测未来,规划行为与策略。

并且,侯世达认为,这一步依旧是可以通过类比完成的。

比如,我们经验出“把两个单独苹果放在一起,和直接在一起的两个苹果很类似”,并且我们还发现“把两个苹果分开,得到的两个单独的苹果和一开始就单独的两个苹果很类似”,以及三个或四个苹果也有类似的现象。(这听起来很废话,是因为我们很熟练这套现象)

更进一步,我们发现无论是苹果还是梨子还是香蕉还是碎石还是牛,都有类似的性质。

我们可以把这个性质定义为“加性”

而“加性”并非普遍与恒常的,把一杯水和一杯水找个大杯子倒一起还是一杯水。把一只羊和一只羊放一起,可能过一阵会有3只羊。

但无论如何,确实很多对象满足“加性”。也就是说相互之间的这个性质可以类比。那如果一个人想分析家里的牛的加性相关的结论,也就可以利用碎石进行摆弄,这样更加方便,赶牛毕竟很麻烦。

进一步,还可以类似用抽象出“红”概念的方法,把这些加性也抽象为“1+1=2,2+1=3”。并基于这些符号进行更多运算。

再到近代公理化运动,皮亚诺再把这些“加性”总结为五条公理,出现抽象的“自然数”概念。

之所以用皮亚诺公理,且基于皮亚诺公理的数学体系最火热,主要就是因为其能同构更多的自然事物。其实也可以修改皮亚诺公理,造出”1+1=3″的自然数体系。之所以不怎么用,主要还是因为经验上没发现有什么用。

所以 1+1=2 从数理发展角度看,并非天生“真理”,也只是经验。(时钟的 10+3=1 体系就是有意义的一种非皮亚诺数系)

数学中的每一条定理都是在创造类比模式,比如 \((x+1)^2=x^2+2x+1 \) 就可以用于类比 \((1+1)*(1+1)=1^2+2*1+1\) \((100+1)^2=100^2+2*100+1\) 等等。

形式变量就是对一系列情况的总结性类比。

总之,依赖于这种关系的类比,我们就可以进行各种各样的推理和思考

  • 用过去十年的房价关系类比明年和今年的房价关系
  • 用行星围着恒星模型转类比电子围着质子的情形
  • 用5V和0V类比1和0
  • 用别人项目设计和业绩的关系类比自己项目的设计和业绩
  • 用统计上的p值类比信心

总之,各种思考和表达其实都离不开“类比”的核心。也因此是松散的,不可能绝对严谨的。

有可能部分人认为数学表达是绝对严谨的,事实上非也,数学上比如皮亚诺公理、集合论、欧吉里得几何公理都依旧依赖于一些抽象概念,如逻辑上基本的量词“存在”、“任意”依旧是需要人们自己去抽象的。每个人的抽象依旧可能有差异,且这个差异无法通过既有公理来评判对错。只是对于数理逻辑而言,这个差异通常较小,因此相对于文学等其他学科显得更稳定与严谨。

2.4 实现类比

当然,有了简洁的类比逻辑基础,想了解认知的方式依旧需要考虑人脑如何实现的类比功能。

这块根据个人看过的资料大致猜测与总结为人脑的一个现象(事实上肯定不止这一个):

  • 当一块脑区被激活,且在短时间内另一块脑区被激活。且这种模式多次出现后,大脑会自动加强这两块区域的联系,使再下次第一块被激活时,第二块自动激活。

当前,也许还不限于区域,可能脑区的某种激活模式也能和另一种激活模式自动加强联系。

这样的机能也已经足够支持“类比”功能了。

也是可能因此,我们听见某首歌会自动联想起某款游戏,或当下雷暴雨有的人感觉平静,有的人感觉伤心,可能都只是经验(也可以天生)出的类比模式不同。甚至为《发条橙》那种强行建立类比的方法提供了支持。

3. 基因原动力

有了整个认知机制之后,类似于有了一台可运行的认知机器。

但还剩下一些问题,机器自己为什么要开机?机器运行后会有什么偏好?或者说其价值和道德的来源是什么?

这方面进化心理学提供了不少我觉得比较靠谱的结论。《自私的基因》是本易读的相关科普类书籍。

大意而言:

  1. 漫漫岁月,筛选出的都是自我留存能力强的基因
  2. 基因不仅仅考虑单个体,而是考虑种群(其中血缘越近越重要)
  3. 身体、大脑都是在服务于基因
  4. 大脑是基因的奴隶,基因用各种刺激(饥饿、痛等等)促使大脑思考和指导身体行为。并在大脑做得让基因不满意时给以惩罚(如难受),在大脑做得好的时候给些许奖励(快乐),并且为大脑指导方向(期待、上瘾、好奇、渴求等感觉)

不过现在来看《自私的基因》还是有一些局限性的,比如由于后天经验的重要影响,社会文化也能有类似个体基因的能力。即主宰不仅仅是个体基因,还得考虑一些其他因素。

但基于这种思路,对认知的动力和方向还是很有启发的:

  1. 基因用好奇感驱动大脑去认知世界
  2. 基因用奖励式和惩罚式感觉为大脑指引方向,希望大脑变强大(基因认为的强大)

用个类比:如果一个人是一个公司,基因则是不会深度思考,只会基于简单的现象给指示的董事长,而大脑充其量是个 CEO。

说起来,苦行僧干的事,大致就是极端地反抗基因的统治吧。

由此,大部分认知相关事情都能解释得通了。

一些疾病则会显著影响这个机制,有不少例子。暂略。

4. 启发

4.1 关于学习

暂且不论操作性技能学习:如滑雪、羽毛球、骑车、打字

仅针对于心智技能:如数学、编程、设计等等

从基因的角度出发,它希望我们变强大。从这个角度而言,学习对于此目标是非常符合甚至是必要的行为

由此知学习并不应该痛苦,且学习更应该是快乐的。

如果把学习就当作认知行为,可以看见人对大部分认知行为就是很喜欢,并且在认知主客观一致时会非常开心:

  1. 小时候喜欢把什么东西都拿来把玩、揉捏、扔,其实是在认知其性质(同时还练习了操作)
  2. 喜欢新玩具,并且在玩得好的时候获得开心,一段时间之后不再想玩(不再能提供新认知)
  3. 喜欢问为什么
  4. 喜欢各种搞破坏(好奇心下的实践和认知)
  5. 喜欢电子游戏(反馈种类多且及时)

而相反,我们容易不喜欢的学习过程:

  1. 大量且单调地符号记忆式背单词(基因董事长没看到业绩回报,以为在偷懒,用无聊感驱使大脑放弃)
  2. 看康德的批判但又因其中大量的抽象概念看不懂而一直卡住(类比积累不足)
  3. 刷题时每道数学题都做不来,且长期没有提升(不知道方向)
  4. 等等

那么,应该如何优化自己的学习状态呢?

  • 给自己洗脑学习快乐
    • 其实也不是乱洗脑,事实就是这样。但一旦落入学习是痛苦的想法,则很容易沦陷于此且越陷越深。
    • 自己洗脑洗不动,还可以看看相关的书,推荐《The Theory of Fun》《Surely You are Joking》《The Pleasure of Finding Things Out》
  • 多找资料
    • 任何学习资料都是在提供一些对应概念的类比。类比自然是多多宜善。可能的话可以多查阅各种有名的书籍看看不同的思路。不仅可以应对卡壳,也可以一定程度加深理解(其实就是拓展了类比量)
  • 保持好奇心多积累
    • 想理解或建构更抽象的概念,总依赖大量更具象的概念。这往往需要在日常中积累,避免待到用时方恨少
    • 但积累也不难,保持好奇心,没试过的运动、没接触过的学科、没玩过的游戏类型
    • 生命安全的情况下,多探索总不坏
  • 主动多角度思考
    • 增加类比也可以靠自己主动。
    • 比如常见的学习 What 之前思考 Why 最后再思考 How。特别是需要想清楚为什么要用,可以提升学习的意义感,维持了兴趣,同时还加深了理解。
    • 自己多尝试和实践。理解一个数学定理的常用方法就是尝试一个正例后,把每个条件修改一下并且找到一个反例。
  • 设立目标且多测试
    • 有点像游戏的思路。但游戏也不是有目标就够了的。
    • 目标得是自己认可的,有价值的。实在缺乏时和别人打赌,借用外力驱动也是可以的
    • 目标需要是能有机会够的着的,否则也没有意义
    • 设立目标后,需要经常检验进度,了解进度感,增加反馈(进度条是非常非常重要的!)
    • 费曼学习法一部分就是这种思路:
      • 设立目标:把别人讲懂
      • 多测试:多讲,看别人的反馈
  • 适时放弃
    • 基于认知的原理,一个东西如果学不懂,问题不一定在我们自身不够努力。
    • 可能由于素材和类比的积累不足,关键的资料缺失等等。且可能源于资料收集地不够、甚至可能是阅历不够
    • 大可以先略过这个知识点,先往下继续,过一段时间可能就通了。

4.2 关于教育

教育则和学习是基本对应的。不考虑时间和精力成本的情况下:

  • 多用例子少用名词概念,尽可能避免纯用概念定义概念
  • 尽可能从学生熟悉的概念引导建构至新概念
  • 准备多角度,基于学生不清楚的方面进行补充。
    • 如:知识的各种应用实例、相关历史发展、学习原因、适合的问题类型、局限性 等等

4.3 关于游戏设计

游戏兜售的是概念和体验,且往往设计很多新的、需要玩家学习的内容。而这些都作用于玩家的认知。

  • 设立基因感觉有意义的目标和反馈
    • UI 上的 SUCCESS 往往基因是不认识的。需要更实在的目标。
    • 且需要考虑玩家群体,意义因人而异,差别可能非常大。
    • 比如利用玩家好奇心:开飞机是什么感受?文明是如何发展的?秦始皇怎么带领泱泱华夏统一天下?如何造出威力强劲的攻城机械?在末日如何生存?遇见飞行是什么感觉?怎么从变态手里逃出?
    • 比如利用玩家想发泄的心态:扔核弹是什么感觉?开超音速战机是什么感觉?海啸一片城市是什么感觉?一刀砍一片敌人是什么感觉?
    • 比如利用玩家的需要人陪心态:后宫佳丽三千什么感觉?有个贴心懂事温暖的姐姐照顾是什么感觉?一堆小弟俯首称臣是什么感觉?
    • 比如利用玩家想找自信的心态:排行榜第一是什么感觉?一夜暴富什么感觉?能隐身是什么感觉?用咒术杀人于千里是什么感觉?
    • 当然,还有能更直接有效刺激基因的目标,不过类型写在了刑法里:色情与真钱赌博游戏。
  • 从简单直观的操作入手
    • 除了想兜售的核心体验以外,尽可能减少认知负担。游戏不是教材!不是教材!
    • 把玩家看作皮亚诺认知理论中第一阶段的婴儿。游戏得先陪他走向第四阶段。
  • 即时反馈
  • 进度感
  • 能用交互和画面就不要用概念

5. 参考资料

《哥德尔埃舍尔巴赫》

《Surfaces and Essences》

《I am a strange Loop》

《教育心理学》

《自私的基因》

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