摘要：系統科學的一個未曾言明的假設是，一切事物都是以系統方式存在和運行的，都可以用系統觀點來認識，一切問題都需要用系統方式來處理。關于認知的一系列問題也不例外。

一、研究背景及方法

2000年，當人類剛剛跨人新世紀的門檻時，美國國家科學基金會和美國商務部共同資助50多名科學家開展了一個研究計劃，目的是要弄清楚在新世紀哪些學科是帶頭學科。

研究的結果是一份長達680多頁的研究報告，但結論只有4個字母——NBIC。它們分別代表納米技術、生物技術、信息技術和認知科學。而在這 4 個帶頭學科中，認知科學被認為是最重要的帶頭學科。

目前，世界各國對于認知科學的研究主要側重于兩個方面的策略: 一是建立認知過程的計算機模型，例如進行抉擇，然后將模型的運行狀況與相似條件下人體受試者的行為進行比較，以進一步改良模型。即所謂的“干認知科學”策略; 二是 研究對人腦進行電刺激或化學刺激的效應，觀察腦損傷的影響，或者記錄正在進行各種信息處理作業的受試者腦活動。即所謂的“濕認知科學”。普遍認為，認知科學所有的理論困境和 實踐困難的一個重要根源就在于我們對人類認知 和智能的本質缺乏真正的認識。

本文旨在探索人類認知的本質及其規律，研究策略側重于系統科學的方法論，從系統科學的 角度上揭示認知系統的本質，以及認知系統在選擇性記憶、識別和學習等方面功能的機制和機理。

二、認知系統的邊界

系統科學的一個未曾言明的假設是，一切事物都是以系統方式存在和運行的，都可以用系統觀點來認識，一切問題都需要用系統方式來處理。關于認知的一系列問題也不例外。

貝塔朗菲認為，系統理論的妙處就在于它在心理－物理方面是中性的，就是說，它的概念和模型既可適用于物質現象，也可適用于非物質現 象。由此可見，心理( 或認知) 是一種非物質 現象，非物質現象也可以作為系統來分析。

關于認知系統，系統哲學創始人歐文·拉茲 洛是這么定義的:由心靈事件構成的系統，包括知覺、感覺、感情、意志、氣質、思想、記憶和想象——也就是任何“出現在心靈中”的東西。

關于心理－物理之間的關系，歐文·拉茲洛 在他的《系統哲學引論》一書中說 : “根據我們的理論，我們可以對人進行雙透視的觀察和描述如果從內省的角度看，人是由心靈事件組成的認知系統。而從外部進行分析，他是一個由物理事件組成的自然系統。當考慮到人類自由時，我們必須深入研究這兩種透視圖像，然后把人綜合到心理－物理，自然－認知系統這個一般性概念 中。”

但是，根據信息科學的觀點，信息是以非物質形式存在的，卻不可能離開物質而單獨存在，它必須借助于一定的物質形式，由一定的物質來承載，而能承載信息的物質形式，叫做信息的載體，世界上不存在離開物質載體的裸信息。 因此，研究非物質形態的認知系統絕不能忽略其 物質形態的載體。而認知系統的信息載體實際上 就是構成人體神經系統的神經元。

如果我們將構成人體神經系統的神經元視為信息的載體，并將信息與信息載體之間的關系融入到自然－認知系統的概念當中，然后采用雙透視的方式來觀察人體，便不難看出，人體是由非物質形態的認知系統和物質形態的自然系統( 或稱生理系統) 所組成的。由神經元構成的神經系統是認知系統與生理系統之間的紐帶，從生理系統的角度上看，它是生理系統中有形的、必不可少的系統組分;從認知系統的角度上看，它所承擔的僅僅是信息載體的作用。

三、認知系統的功能

《中國醫學百科全書》中關于神經系統的功能是這么闡述的:

“神經系統是人體的一個重要功能系統，接受并整合來自體內外環境的信息，調節、控制人體 的各種功能，實現思維、記憶與學習等智力活 動。”“反射是神經系統調節機體各種功能的基本方式。”

“每個反射都有各自的反射弧。”“巴甫洛夫認為，心理性活動也是反射活動，是一種更為復雜的、通過腦的高級部位實現的反射，稱為條件反射。并把非意識支配的反射稱為非條件反射。非條件反射是先天就有的、不需要專門建立的反射， 而條件反射則是在非條件反射基礎上、在個體生 活過程中逐漸建立起來的反射。”

如果采用歐文·拉茲洛的認知－自然系統原理，將認知視為是一個無形的信息系統，將神經系統視為是承載認知的信息載體，那么，神經系統的功能實際上就是認知系統的功能。因為，在控制的過程中，真正起作用的不是載體，而是載體上所運行的信息。

因此，認知系統的功能具有這樣一些特點: (1) 控制。認知系統是生理系統的控制中心，與生理系統的關系是一種控制與被控制的關系; ( 2) 接收和處理信息。認知系統具有接受并整合 生理系統內外兩個方面信息的功能; ( 3) 傳遞信 息。認知系統的功能是通過信息的整合、處理和傳遞來實現的，不同的控制功能實際上就是不同信息組合的功能。因為，每個反射都有各自的反 射弧;( 4) 鏈接信息。認知系統中的各種信息組 合是相互鏈接的。因為，條件反射是在非條件反射的基礎上建立起來的。

四、認知系統的結構

貝塔朗菲對系統的定義是 : “系統是處于相互作用中的要素的復合體。”錢學森對系統的定義是 : “系統是由相互作用和相互依賴的若干組成部分結合而成具有特定功能的有機整體。

由此可見，并不是什么東西放在一起都可以稱之為系統的，真正的系統必須具備這樣兩個特 點:( 1) 它是一個具有特定功能的有機整體; ( 2) 整體的組成部分是相互作用和相互依賴的。

那么，認知系統中所運行的信息是一個有機的整體嗎? 組成認知系統的信息組分是相互作用和相互依賴的嗎? 如果說是，那么，信息組分之間的邏輯關系是什么? 所構成的有機整體又是怎樣的呢?

以上問題也許不得不從認知系統控制生理系統的根本目的入手，即認知系統控制生理系統的根本目的何在? 如果說除了“使生命體能夠在復雜環境中生存”這個答案以外再也找不出第二個答案了， 那么，關于“認知系統中的信息是否是一個有機整體的問題”也就迎刃而解了。因為，控 制的根本目的可以作為信息的邏輯核心，只要有 邏輯核心我們就可以把認知系統中所有的信息圍 繞著與“生存”的邏輯關系串聯為一個有機的整 體。具體見圖 1。

圖中的 A 是系統生存的根本目的， B、 C、 D 指 的是圍繞著與 A 的邏輯關系而形成的反射弧( 或 稱信息組合) ，其中生理信息系統中的 B、 C、 D 是 生理系統中圍繞著與 A 的邏輯關系所構成的系 統內部信息反射弧，其根本目的使生理系統始終 保持最佳狀態;而環境信息系統中的 B、 C、 D 則是圍繞著與 A 的邏輯關系所構成的外部信息反射 弧。其根本目的在于兩個方面: 一方面是根據生 理信息系統發出的需求信息從環境中獲取與該需 求信息相關的資源; 另一方面是規避自然環境中 有可能對于系統生存不利的因素。

從圖中不難看出，條件反射、非條件反射和生理信息系統之間的關系就像是一顆樹，其中樹根部分是生理信息系統圍繞著與A的邏輯關系而形成的，負責生理結構調控和信息反饋的非條件反射; 樹干A是系統生存的根本目的; 樹枝部分 是環境信息系統圍繞著與A的邏輯關系由固定神經元聯系構成的“非條件反射” ; 樹梢部分是環 境信息系統圍繞著與 A 的邏輯關系在非條件反 射的基礎上由暫時性神經元聯系構成的“條件反射”。

從人體神經系統的分布上看，環境信息系統 應該是位于神經系統中延髓以上部分的神經元所 承載的信息，生理信息系統應該是位于延髓以下 部分神經元所承載的信息。因為，當延髓以上部 分的神經元壞死時，生命體征并不會消失，生理結 構中的各個器官仍能正常運行，只是沒有了自主 行為和意識。例如:植物人。

五、認知系統的信息存儲方式和表達方式

“夢”是意識的一種形式，通常是以感官信息 的形式展現在人們的腦海中的。夢的形式很多， 有時在夢里能嗅到花香，能聽見鳥叫，甚至還能夢 到現實中根本不可能存在的東西。那么，夢究竟 是怎么產生的呢? 弗洛伊德在《夢的解析》一書 中說:當我們考慮夢和生活的關系，夢從何處取材 時，我們知道，從古至今的研究者都同意，人會夢 到醒時做的事情，以及白天感興趣的事。

弗洛伊德的結論除了可以說明夢的來源是感官信息在大腦中的記憶或者存儲外，還可以說明另外兩個方面的問題: 一是感官信息和記憶信息的信息表達方式是相互對應的。因為，嗅覺、聽覺 和視覺的信息表達方式顯然不同，如果感官信息與記憶信息不對應，那就無法將各種感覺在夢中重現;二是認知系統具有重組信息的功能。因為，夢來源于現實生活，卻又有別于現實生活。

那么，認知系統是如何實現信息重組的? 關于這個問題可以從信息與信息載體之間的關系中 找到答案。因為，信息載體是承載信息的工具，如果不同的信息載體所承載的信息有所不同，那么 將載有不同信息的信息載體連接在一起便可以構 成不同的信息組合。

在生命體中，信息的載體是神經元。如果說 記憶中的某個事件是由若干個承載著感官信息的 神經元鏈接而成的，那么，當承載著感官信息的神 經元之間的鏈接發生變化時，事件必然會發生變 化。就像電影制片人在制片的過程中，將所拍攝 的影片任意剪輯可以產生奇幻的視覺效果一樣。 其中膠片就是信息載體，膠片上的圖像就是信息。 但剪輯的前提必須是信息的表達方式一致，即要 么都是數碼拍攝，要么都是膠片拍攝，否則那就必 須先經過信息表達方式的轉換。如果我們將由若 干個神經元鏈接而成的記憶稱之為信息，那么，每 個神經元所承載的內容便應該稱之為信息單元。

由此可見，認知系統的信息存儲方式和表達 方式應具有這樣一些特點: ( 1) 認知系統的信息 表達方式與感官信息是相互對應的; ( 2) 認知系 統中的信息載體是單元式的，每個載體單元所存 儲的信息為一個信息單元; ( 3) 信息單元之間的 組合可以通過信息載體之間的鏈接來實現，且同一個信息單元完全可以在不同的信息組合中重復 使用。因為，神經元之間的聯系方式是多種多樣 的，有輻射式、聚合式，還有環路式。

六、認知系統中的控制預案及信息單元組合

1． 控制預案及信息單元組合

根據控制論的觀點，復雜的控制還需要存儲暫時不用的信息以備以后需要時提取，還包括消 除失效的信息。而一切信息的運作都依靠于信息傳送，控制過程始終是一種通信過程。顯然，維納的這一結論也是從生物體身上總結出來的。 因為，《控制論》的副標題就是關于動物和機器中控制和通信的科學。

根據這個邏輯，像人的認知系統這么復雜的 控制系統內必然“存儲著大量的暫時不用的信息，以備以后需要時提取”。如果我們將控制論 中的備用信息稱之為“控制預案”，那么認知系統 中所存儲的“控制預案”究竟在哪里、其信息組合 又是怎樣的呢?

已知“反射是神經系統調節機體各種功能的基本方式”“每個反射都有各自的反射弧” 。 因此，認知系統的控制預案實際上就是能夠形成反射的反射弧，不同的控制預案其實就是不同的 反射弧。

反射弧是由感受器、傳入神經纖維、中樞、傳 出神經纖維及效應器五個部分所組成的。其中，傳入神經纖維和傳出神經纖維的主要作用是傳入 和傳出的信息通道。反射弧的主要環節應該是感 受器、中樞和效應器這三個部分，信息運行的基本過程是:感受器接受環境信息(內、外)——激發中樞所承載的信息——激發效應器功能。

從信息運行的基本過程中不難看出，感受器 所承載的僅僅是“單純的信息”，中樞所承載的應 該是“信息+功能性指令”，而效應器則是根據“信 息+功能性指令”展現針對特定信息的具體功能。 因此，所謂的控制預案應該體現在中樞這個環節。

如果說認知系統控制生理系統的根本目的是生存，那么，感受器所接受的信息必然是有選擇性的，所選擇的必然是與“生存”之間存在邏輯關系信息，而環境中能夠與“生存”構成邏輯關系的信 息大體上可以劃分為兩類:一類是生理需求信息; 另一類是有可能會對生理構成傷害的信息。

同樣道理，中樞的控制預案必然與“生存”之間存在邏輯關系。而能夠與生存構成邏輯關系的控制預案 大體上也可劃分為兩類: 一類是如何獲取環境中 的生理需求;另一類是如何規避環境中的不利因 素。效應器的功能必然與“生存”之間存在邏輯 關系，即具備在特定環境中獲取需求及規避不利 因素的功能。

由此可見，雖然不同的反射弧所運行的信息 和的作用各有不同。但彼此之間的邏輯目標是一 致的，都是圍繞著“生存”。由于反射弧中樞一般 都是由若干個神經元所組成的，如果將每個神經 元所承載的信息視為信息單元，那么控制預案的 信息單元組合應該是“環境信息單元+效應器的 指令信息單元”。

由于感受器所收集的環境信息 無不是與“生存”相關的需求信息，效應器的功能 亦是與“生存”相關的獲取和規避的運動行為。 因此，所謂的“環境信息單元+效應器的指令信息 單元”，可以簡稱為“物質信息單元+行為信息單 元”。

2． 生理需求與生理防范

如果說認知系統控制生理系統的根本目的是 使系統能夠在復雜的自然環境中生存，那么，按理 說認知系統中除了獲取生理需求的預案之外，還 應該有生理防范的預案。因為，不受環境因素的 傷害也是生存的前提之一。中樞神經系統內抑制 性中間神經元的“突觸抑制功能”恰好說明了這 一問題。

根據《中國醫學百科全書》 : 中樞神經系統內存在有抑制性中間神經元，興奮時其軸突末梢釋 放抑制性遞質，能使突觸后膜超級化而降低興奮 性，突觸后神經元因而不易興奮，信息傳遞即被抑 制。

在神經系統的傳導路徑中，常插入數量不等 的抑制性中間神經元，通過突觸后抑制的方式調 節徑路中神經元的興奮性即協調各反射中樞之間 的活動。其中，突觸前抑制的潛伏期較長，抑制作 用持續時間也長，是一種很有效的抑制作用，在中 樞神經系統內廣泛存在。

一直以來，在生理學上關于抑制性中間神經 元的作用始終未有明確的定論。現在，如果將抑 制性中間神經元的作用與“生存”的邏輯目標掛 上鉤，其作用便顯現了出來———“生理防范”。就 生理信息系統而言，所謂的生理防范應該是當生 理系統中某個組分的功能達到極限時所必須采取 的措施;就環境信息系統而言，所謂的生理防范其實就是防范生理結構在環境中受到傷害的一系列 手段和途徑。

如此一來，在認知系統中便形成了生理需求 和生理防范兩條主線，兩者所體現的是同一件事 物的正反兩個方面，其作用是趨利避害。當獲取 需求的反射弧有可能導致生理結構受到傷害時， 生理防范的反射弧便會通過突觸抑制的方式予以 抑制。

例如:野獸的肉可以作為人的食物，但活著的野獸有可能會對人造成傷害，因此，必須在能夠保 證人身安全的前提下控制野獸或者致野獸于死 地，否則只能放棄這種需求轉而采取回避的措施。

其中，“能夠保證自身安全”便是“生理防范” 對“獲取生理需求”劃下的一道紅線。如能在這 一紅線內實現對野獸的控制，或者致野獸于死地， 獲取需求的行為才可以繼續實施。否則，啟動生 理防范的預案，在抑制獲取需求預案的同時，采取 回避風險的措施。

由于生理防范的本質是針對系統內、外環境 中的某種因素所采取的必要措施，因此，生理防范 預案的信息組合應該與生理需求預案的信息組合 一樣，都是“物質信息單元+行為信息單元”。

七、信息之間的自主鏈接

信息之間自主鏈接的功能，實際上就是認知系統學習的功能，確切地說就是將感官信息中有用的信息鏈接在認知系統的信息鏈上，從而增強認知系統的認知功能。那么，信息之間究竟是如何實現自主鏈接的呢? 首先，讓我們來看一則新 聞報道。

據科技新報報道，南加大的生物醫學工程師 Berger 在美國國防高等研究計劃署( DAＲPA) 的 資助下，正進行一項實驗:藉由模仿神經在放置長期記憶時的訊號， Berger 在實驗體的腦中植入激 發記憶的這個芯片，并嘗試看看是否能喚起失去 的記憶。而這項革命性的實驗目前也已經成功地 將老鼠和猴子的記憶譯成記憶密碼，現在正為一 名有癲癇的患者腦部做試驗，期望能讓他恢復 記憶。

以上報道為我們提供這樣一個線索，即模仿一個神經元發出的電脈沖可以反復激發該神經元 的興奮。

分析:記憶是人腦中非物質形態的信息，其信息載體是神經元，在信息傳遞的過程中神經元會 產生電脈沖或分泌化學介質。因此，電脈沖和化 學介質應該是人體信息的存儲和表達方式。如果 說模仿神經元發出的電脈沖或者化學介質可以反 復激發神經元的興奮。那就說明，一個神經元激 發另一個神經元的前提是兩個神經元所承載的信 息相同或者相似。

而神經元之間這種興奮傳遞的原理實際上也 就是神經元之間建立暫時性聯系的原理。同樣道 理，一個神經元反復激發另一個神經元最終實現 了突觸之間固定鏈接的過程，實際上也就是神經 元之間建立固定性聯系的過程。

由此可見，信息載體之間自主鏈接的前提應該是“一個信息載體所承載的信息與另一個信息載體所承載的信息基本相同或者相似”。在這個前提下，不僅一個信息載體可以激發另一個信息載體，而且還有可能促使兩個信息載體之間產生 鏈接。而信息載體之間聯系的固定與否，實際上也就是信息之間鏈接的固定與否。

八、信息之間的選擇性鏈接及鏈接的邏輯順序

如果說一個神經元興奮時，可以同時激發另一個載有類似信息的神經元興奮，那是否就意味著任何與認知系統相同或者相似的感官信息都能與認知系統相互鏈接呢? 答案顯然是否定的。

因為，認知系統對生理系統的控制是通過 “一系列能夠使生理系統在復雜多變的自然環境 中生存”的控制預案來運行的，信息鏈接的目的 是增加原有預案的功能。而要想增加原有預案的 功能，那就必須用一個預案鏈接另一個補充預案。 由于預案的信息組合是“物質信息單元+行為信 息單元”，因此，鏈接的信息必須是彼此之間存在 邏輯關系的“物質信息單元+行為信息單元”的組 合，而不是某一個單一的信息單元或者其他類型 的信息組合。

此外，如果說認知系統增加原有控制預案功 能的方式是:一個控制預案鏈接另一個補充控制 預案。那么，預案與預案之間的鏈接必然是一種 由簡到繁的行為的過程。

例如:生理系統缺水( 生存需求) 的信息傳入 中樞后，激發中樞中獲取水的反射弧，同時激發反射弧中的感受器在環境中尋找水的信息，當感受 器將環境中水的信息傳輸給中樞后，激發中樞預 案，指令效應器根據感受器提供的信息實施獲取 水的行為。

倘若反射弧中樞的基礎預案僅為將嘴里的水吞咽下去，而記憶中的信息是，某人在環境中取 水、喝水，然后吞咽水。這個時候，由于預案中的 “吞咽( 行為信息單元) 水( 物質信息單元) ”與記 憶信息中的“吞咽水”信息組合相同，因而兩者之 間產生信息鏈接。彼此之間的邏輯關系是: 我要吞咽水，模仿的對象也在吞咽水，因此，采取模仿 對象“吞咽水”之前的動作必能得到水。

信息鏈 接的方式是在“吞咽水”的這個環節上重疊。信息鏈接的過程猶如電影制片人剪輯影片，只需將 兩個不同時間拍攝的影片，在相同的場景處重疊 就可以顯現出連續拍攝的效果一樣。

只不過電影剪輯與信息鏈接的邏輯順序有所不同。電影剪輯一般是“因”在前、“果”在后，而信息鏈接卻是“果”在前、“因”在后。例如: 一個人喝水。電影剪輯的過程是一個人拿起杯子，將杯子里的水倒進嘴里，然后吞咽水;而信息鏈接的 過程卻應該是吞咽水、將杯子里的水倒進嘴里，然 后拿杯子。但是，在運動系統具體執行的過程中 需經過信息轉換將邏輯順序再顛倒過來，即反向執行。

由此可見，信息之間選擇性鏈接的條件是 “物質信息單元+行為信息單元”相同或者相似; 鏈接的方式是將相同或者相似的信息單元組合重 疊;鏈接的順序呈倒置的因果關系。

同樣道理，就生理防范的控制預案而言，其信 息之間的選擇性鏈接及鏈接的邏輯順序也是如 此。只不過行為的“目的”有所區別，一個是為了 獲取，另一個是為了防范。如果將生理需求和生 理防范看著是維持生存的兩條主線，那么這兩條 主線的交叉點必然是相同、或者是相似的“物質 信息單元+行為信息單元”組合。

例如: 某個獵人曾經看見有一個人在“距離 野獸大約五十米左右的距離”時，被野獸追上并 咬傷了，并且將這段記憶鏈接在獵人的生理防范 預案上了。那么這個“距離野獸大約五十米左右 的距離”便是生理需求預案與生理防范預案的交 叉點。當這個獵人在打獵的過程中與野獸的距離 接近五十米距離時，生理防范的控制預案便會啟動，抑制這個獵人繼續接近野獸的行為。除非獵 人能夠在五十米開外將野獸擊斃，否則便會因抑 制而產生的恐懼不得不放棄捕獵的行為。

有時生理需求與生理防范之間會是一對矛盾，這個矛盾主要體現在相互之間交叉的時候。 在日常生活中，人們之所以經常會出現猶豫不決 或者顧慮重重，實際上就是生理需求與生理防范 這兩條主線交叉的結果。“一朝被蛇咬，十年怕 井繩”便是最好的寫照。

當遇到交叉點時，人們不得不權衡利弊，而這個權衡利弊的過程實際上就是在記憶信息中尋找 同樣的行為有可能導致的結果究竟是利還是弊。 人類“喜、怒、哀、樂”的根源也可以從“生理需求” 與“生理防范”的相互作用中尋求線索。

九、信息單元的轉換

也許我們每個人都有這樣的經歷，當我們想吃某道菜卻又不知道該怎么燒的時候，最簡單的 辦法就是先去看看別人是怎么燒這道菜的，然后再按照別人的燒菜程序燒菜。這個過程實際上就 是學習的過程，也是一個信息鏈接的過程。

但是，在信息鏈接的過程中需要進行信息單元的轉換。因為，認知系統的預案是“物質信息單元+行為信息單元”，其中的行為信息單元實際上是運動系統的指令，而感官所接受到的信息僅 僅是別人燒菜的動作。因此，要想將感官信息中 他人燒菜的動作轉換為自己燒菜的運動系統指 令，則必須先能將感官信息中他人的動作與自身 的運動系統指令一一對應起來，然后再將感官信 息中他人的動作轉換為具有指令作用的行為信息單元。

如果我們將感官信息中他人的動作稱之為 “客體行為信息單元”，將自身的運動系統指令稱 之為“主體行為信息單元”，那也就是說信息轉換 的過程實際上就是將“客體行為信息單元”轉換 為“主體行為信息單元”的過程。

此外，由于我們人類的學習的方式不僅僅是通過視覺模仿，還可以通過文字和語言交流的方式學習。因此，信息單元之間的轉換應該是多種多樣的。除了“客體行為信息單元”與“主體行為信息單元”之間的轉換以外，還有“文字信息單 元”與相應的“感官信息單元”之間的轉換以及 “語言信息單元”與相應的“感官信息單元”之間的轉換等等。例如: 聽到別人嘴里發出了一個 “狗”的音，或者是從書里看到一個“狗”字，立刻 便能聯想到曾經看見過的狗的樣子。

雖然說文字和語言也屬于感官信息的范疇， 但由于文字和語言中的內涵太多，幾乎所有的感 官信息都可以用文字和語言來描述。因此，必須將語言和文字中的各種內涵分別轉換為相應的感官信息。

例如:人們在閱讀過程中看見‘玫瑰花’幾個字，立刻便能聯想到玫瑰花的樣子，甚至還能 聯想到玫瑰花的氣味，這實際上就是信息轉換。 之所以必須將“文字信息”與“語言信息”轉換為 相應的“感官信息”，是因為“文字信息”和“語言 信息”無法直接與反射弧中的信息相互對應。除 非我們記憶中的語言和文字無法轉換為相應的感 官信息。比如說，一個奇怪的符號或者是一句聽 不懂的語言，而這樣的信息也只能作為記憶中的 信息垃圾。

十、信息單元的記憶與識別

世間萬物是我們每個人第一次睜開眼睛后才 逐漸認識到的，而這個認識的過程便是記憶的過 程。起初在我們的記憶中僅僅是世間萬物的樣子，之后我們才逐漸地將世間萬物與自身的利害關系添加在記憶之中。當我們對世間萬物的認知 積累到一定程度，便具備在復雜多變的自然環境 中獨立生存的能力了。

以上過程大體上可以劃分為兩個階段: 第一 個階段是感官信息的記憶與識別; 第二個階段是認知系統與記憶信息之間的鏈接與實施。顯然，信息單元的“記憶與識別”是信息單元“鏈接與實施”的基礎，沒有這個基礎，所謂的認知系統就如 同沒有皮的毛。因此，認知系統功能強大與否取 決于記憶信息的量以及識別信息的能力。

1． 記憶。之前的分析結果表明，認知系統的 信息存儲和表達方式具有三個方面的特點: ( 1) 認知系統的信息表達方式與感官信息是相互對應 的;( 2) 認知系統中的信息存載體是單元式的，每 個載體單元所存儲的信息為一個信息單元; ( 3) 信息單元之間的組合可以通過信息載體之間的鏈 接來實現的，且同一個信息單元可以在不同的信 息組合中重復使用。

第一個特點說明認知系統的記憶是根據感官信息的形式進行區劃的，并且是相互對應的。我們知道人體的感官有視、聽、嗅、味、觸五種形式。從某種意義上說，這五種形式也是人們觀察同一個事物的五個不同的角度。因此，將這五種形式感官信息分別存儲，然后相互對應，可以更為完整地體現事物的全貌。

例如，視覺信息中的“鳥”與聽覺信息中的“鳥叫聲”被分別存儲于“視覺記憶 區”和“聽覺記憶區”，雖然兩者的信息類型不同，但表達的卻是同一個事物。因此，通過神經元之 間的聯系相互對應。第二個和第三個特點說明認 知系統的記憶方式是十分經濟和靈活的。由于認知系統中的信息載體是單元式的，每個載體單元 所存儲的信息為一個信息單元，信息單元之間的 組合可以通過信息載體之間的鏈接來實現的，且同一個信息單元可以在不同的信息組合中重復使 用。因此，不僅可以避免因重復存儲信息單元而占用大量的存儲空間，而且為信息單元之間的重 組創造了更為便利的條件。

2．識別。識別的過程實際上就是感官信息與記憶信息之間比對的過程。就生理學原理而 言，識別的過程是:感官信息激發中樞神經元興奮 的過程。就技術原理而言，識別的過程是:“輸入信號——啟動數據庫中相同或者相似的符號——傳出信號”的過程。

(1) 物質信息單元的記憶與識別。物質信息 單元識別能力的高低完全取決于記憶信息中物質 信息單元的完整與否。如果記憶信息中的物質信 息單元僅能顯示物質的某一個側面，那對物質信 息單元的識別也必然是片面的。正所謂“橫看成 嶺側成峰，遠近高低各不同”。因此，從理論上來說，記憶中的物質信息單元應該是一個由無數個微信息單元組成的全息形象。因為，只有這樣才有可能識別感官信息中任何角度的物質信息單元。實際上人們在日常生活中觀察事物的習慣也 正是這樣，當人們發現某個新生事物時總喜歡圍 著新生事物轉一圈，甚至還要用耳朵聽一聽，用鼻 子聞一聞，用手去摸一摸。因為，這樣才能使新生 事物在記憶中形成一個較為完整的全息形象。

如果說某個感官信息能夠激發記憶庫某個信息單元中90%以上的微信息單元，那么可以說這個感官信息中必然存在某類物質信息單元。如果說某個感官信息能夠激發記憶庫某個信息單元中99%以上的微信息單元，那么可以說這個感官信 息中的物質信息單元幾乎就是記憶庫中的那個物質信息單元。顯然，前者可以作為物質的種類識 別，后者可以作為物質的個體識別。

(2) 客體行為信息單元的記憶與識別。由于 行為往往是一個過程，而不僅僅是一個特定的形 態。因此，客體行為信息單元應該是某個運動器 官的運動軌跡。例如 : “走”這個行為信息單元所 體現應該是兩只腳( 運動器官) 在地面上交叉移 動的軌跡。“跑”這個行為信息單元所體現的應 該是存在雙腳同時離地的移動軌跡。

顯然，某個運動器官的運動軌跡不是一個靜 態信息，而是一組動態信息。從攝影技術的角度 上看，靜態信息與動態信息之間的差別僅僅是數 量上的差別，前者可以是一張照片，后者必須是一 組連續拍攝的照片。這也正是物質信息單元與客 體信息單元在記憶或者存儲方面的差別。

由此可見，識別“客體行為信息單元”的技術 原理與識別“物質信息單元”的技術原理完全一樣。只不過物質信息單元的識別是比照特定形態的相似度，而客體行為信息單元的識別卻是比照某個運動器官變化軌跡的相似度。由于對“客體行為信息單元”識別能力的高低，完全取決于記 憶中行為信息單元的完整與否。因此，客體行為信息單元也不應該是某個側面的運動軌跡，而應該是全息的運動軌跡。

客體行為信息單元的種類繁多，其中包括表 情和肢體語言等等。一般來說，客體行為信息單 元是與自身同類的行為，應該是能夠與主體行為 信息單元相互對應的。由于彼此之間的功能完全相同，因此可作為模仿的對象。無法與主體行為信息單元對應的客體行為信息單元，可以稱之為另類行為信息單元。比如說:鳥的行為——飛。

十一、認知系統的信息流程

如圖所示: 生理系統為有形的物質層面，是人體在物質 層面上的基本組成。圖中所標的“內需求信息” 指的是生理結構運行上的一些需求。比如說，生 理結構中各個局部之間的平衡等等。之所以稱之 為內需求信息，是因為解決這些需求無需借助于 系統的外部因素。

生理信息系統為認知系統的子系統，是生理系統結構的控制中心，負責監控生理系統內各個 局部的運行情況，其反射弧( 控制預案) 針對生理 系統內各個局部在運行過程中的內需求，以維持生理系統中各個局部之間的平衡。圖中所標的 “外需求信息”指的是必須依靠外部因素才能解 決的一些列生理需求。例如，水和食物這些代謝 層次上的需求只能從系統之外部環境中獲取。

非條件反射為認知系統之環境信息系統的信息基礎，反射弧中的神經元聯系是固定性的，是人 體能夠在特定環境中生存的基本認知功能。例 如:新生兒饑餓時會出現吸允的動作，吸允不成便 會啼哭。其中的饑餓是生理系統中的外需求信 息，吸允是獲取需求的一種行為方式，啼哭是求助 的行為方式。

當生理系統中出現外需求的情況時，生理信息系統激發非條件反射( 環境信息系統) 中與該需求相關的反射弧中樞，并激發感官系統在環境中收集與需求相關的信息，反射弧中樞收到感官系統反饋回來的環境信息之后會出現兩種可能: 1、根據環境信息，反射弧能夠獲取環境中的需 求———向運動系統發出獲取需求的運動指令; 2、 根據環境信息，反射弧無法獲取環境中的需 求———激發條件反射中與該需求相關的反射弧中樞。

條件反射為非條件發射的上層建筑( 或者說 是非條件發射的分支和延伸) ，是非條件反射之 反射弧功能的補充，神經元之間的聯系為后天建 立的、暫時性的。當非條件反射激發條件反射中 與該需求相關的反射弧中樞時，同時激發感受器 在環境中收集與需求相關的信息。

反射弧中樞收 到感受器反饋回來的環境信息之后，仍然會出現 兩種可能:1、根據環境信息，反射弧能夠獲取環境 中的需求———向運動系統發出獲取需求的運動指 令;2、根據環境信息，反射弧無法獲取環境中的需 求———激發記憶信息中的相關信息，經信息轉換 實現信息之間的鏈接( 學習) 。

信息轉換的作用是將感官信息中的客體行為 信息單元轉換為具有指令功能的主體行為信息單 元，或者是將語言和文字中所表述的內容轉換為 相應的感官信息等等。一般體現在信息鏈接的過 程中。

信息記憶是存儲感官信息的地方，因感官信 息的類型不同而劃分不同的信息庫。信息的載體 是單元式的，每個載體所承載的信息為一個信息 單元，所有的信息都是由一系列的載體單元相互 鏈接而形成的。如果不同類型的感官信息所表達的是同一個事物則通過載體聯系的方式相互對應。例如:玫瑰花(語言) ——玫瑰花( 文字) ——玫瑰花( 視覺) ——玫瑰花( 氣味) 信息識別的過程其實就是感官信息與記憶信 息相互對應的過程。

信息識別與環境信息和信息記憶庫之間的連線是雙向的，分別表示主動識別 和被動識別。主動識別是根據信息記憶庫中的信 息在環境中尋找相關的信息，被動識別是對被動 接收到的環境信息進行識別。由于識別的依據是 信息庫中已經存儲的信息單元。因此，識別環境 信息的過程也是存儲感官信息的過程，即存儲識別的路徑。

收集信息指的是感官系統或者感受器在生理系統的內、外環境中收集的各類信息，與生理系統之間的連線表達兩個方面的意思: 一方面的意思 是生理系統的內部信息也是環境信息;另一個方面意思是運動系統獲取和防范的行為并非是由一 個反射弧就能完成的，而是必須根據實時的環境 信息由若干次反射完成的。

從理論上來說，如果說認知系統控制生理系統的根本目的是生存，那么，感官對于環境信息的 收集便必然是具有選擇性的，選擇的對象必須是與自身的“需求”相互關聯的環境信息。反之，任何事物只要跟自身的需求掛上鉤都可以成為感官 系統的選擇對象。例如: 一道數學題與做完這道 數學題才能吃飯。

指令信息指的是認知系統控制生理系統中的各項功能性指令或者運動系統的指令，與條件反射、非條件反射和生理信息系統之間的連線表示 指令信息的來源，與生理系統之間的連線表示指令信息的去向———生理系統中的運動系統或者說 是效應器。

從以上內容中不難看出，認知系統的信息流程大體上可劃分為縱橫兩個方面。反射弧中從“感受器”到“效應器”之間的信息傳遞屬于橫向信息運行，即收集信息(效應器) 傳入到條件反射 或者非條件反射( 中樞) 傳出到生理系統(效應器) ;而各個反射弧中樞之間的信息運行則屬于縱向信息運行，即“生理信息系統”和“環境信息系統”各個層次的反射弧中樞之間的信息傳導，以及記憶信息與條件反射中樞之間的信息傳導和 鏈接。

十二、人的認知系統與計算機的軟件系統

由于計算機模仿的對象是人體的大腦。因此，計算機與人體之間有著諸多的相似之處:

(1) 計算機和人體都是由控制系統和被控制系統所組成的。計算機的控制系統是軟件系統，被控制系統是計算機的硬件結構; 人體的控制系統是認知系統，被控制系統是生理系統。

(2) 控制原理基本相同。計算機和人體的控制系統都是通過信息的運行來實現對被控制系統的控制。

(3)控制系統與被控制系統的紐帶相同。在計算機和人體中“控制系統與被控制系統”的紐帶都是信息載體。計算機的信息載體是軟件系統中的磁盤，人體的信息載體是神經系統中的神 經元。

計算機軟件系統與人體認知系統之間的差異主要體現在兩個方面:

(1) 信息的存儲方式不同

計算機軟件系統的信息載體為模塊式的，所有的信息均集中存儲于一個或者若干個磁盤或者硬盤中。而人體認知系統的信息載體卻是單元型的，信息載體的數量達百億之多，每個載體單元( 神經元) 所承載的信 息為一個信息單元，所有的信息均是通過信息載體單元之間的串聯而形成的。因此，人的認知系統可以通過變換信息載體(神經元)之間的聯系方式自主變換認知系統中的信息組合，而計算機 的軟件系統則不可以。

(2) 控制系統的邏輯目標不同

生命體認知系統所遵循的是生理需求的邏輯，終極的邏輯目標只有一個——“生存”，各類信息圍繞著“生存”這個邏輯目標構成了一系列“如何才能在自然環 境中生存”的預案，而這一系列預案又圍繞著生 存的邏輯目標承上啟下地構成了一個有機的整 體;而計算機軟件系統所遵循的卻是二進制的數 學邏輯，由一系列數學邏輯目標各不相同的功能 模塊疊加而成，相互之間僅僅是兼容，無法形成一 個有機的整體。

因此，生命體的認知系統具有選 擇性記憶和選擇性鏈接信息的功能( 學習的功 能) ，并能夠借助于這方面的功能不斷地增強生 命體在復雜多變的環境中的認知能力。而計算機 的軟件系統則不可以。

由此可見，計算機軟件系統與人體認知系統 之間的差異僅僅是理念上的，而且這些理念是完 全可以在現代技術條件下被復制的。只不過要想 讓計算機的智慧達到甚至超過我們人類尚需要大 量的人力、物力和時間。

因為，我們人類的神經系 統是由數以百億計的神經元所組成的，這就意味 著我們至少要為計算機設置數以百億計的信息單 元載體( 或者具有相似作用的數據庫單元) ，并具 有不亞于人類識別能力的信息單元識別技術，計算機的智慧才有可能通過不斷地學習逐漸地趕上和超過我們人類。

而當這一天終于到來的時候，也絕不可能是我們人類的末日。因為，認知系統的邏輯核心是“生存”，而智能計算機的生存必須依賴于我們人類，所以再聰明智能計算機也絕不 可能成為我們人類的敵人，只能是我們人類的工具。

十三、結束語

當生物學的研究已經深入到分子層面上時， 許多人都覺得“對生物的認識越來越清晰了”，而有一個人卻覺得“對生物整體的認識反而模糊了”，并由此而萌發了想要改變傳統思維方式的念頭。這個人便是系統科學的創始人奧地利生物學家貝塔朗菲。

貝塔朗菲強調必須把有機體當作一個整體或系統來研究，才能發現不同層次上的組織原理。其代表作《一般系統論》的基本思想是，把所研究 和處理的對象當作一個系統，分析系統的結構和功能，研究系統、要素、環境三者之間相互關系和變化的規律。

研究結果表明，一般系統論的基本思想是完全正確的，認知的奧秘并非埋藏在生命體的細微之處，而是體現在系統、要素、環境三者之間的相互關系當中;認知的基本原理并非是我們人類永遠無法理解的難題，而是以往尚未意識到的理念。希望這一研究進展能夠為認知科學以及智能技術的發展起到拋磚引玉的作用。 本文由于篇幅的原因，不得不省卻了許多細 節。不足之處還望各位讀者多多批評指正。