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外的問題,也就是認知活動只侷限在當下的意識狀態,結果是每天我們都和昨天 不同,也是自我本真性的惱人問題,這問題將在日後處理。
第四節 理論的取代與轉化
在典範轉移的過程中,必然涉及原先理論的部分取代,包含原有理論模式必 須重新建構;新的理論具有更強大解釋力,理論內部具有更佳的一致性、簡單性、
對認知現象具有更好的預測能力;由於體現認知在理論模式所使用的核心概念和 原則,和標準認知理論有很大的差異性,體現認知論除了在認知概念與認知構成 上有所斬獲,現在是否能更進一步地取代原先標準認知的理論?
研究者認為確實從認知實驗中看出這方面的支持證據,調整表徵與計算的說 法並且產生實質影響力。體現認知論從Merleau-Ponty 的身體現象學、Gibson 的 生態知覺論、聯結論的階層性網絡找到理論發展的靈感。
基於以上的背景,體現動態系統論(如 Johnson、Lakoff 等人)的企圖表現 得更加激進,他們拒絕採用任何形式的計算觀點,同時也懷疑聯結論提出的認知 表徵作用,體現動態系統論提出兩項主要企圖:
(1)認知是一種經由動態系統作用下所浮現出的現象;
(2)經由人工智慧自主機器人的研究成果也支持體現動態系統論的觀點。
但是研究者認為體現認知論即使如此也大幅度地改變了計算論的原先觀點,
但最終並不完全成功。以下是研究者的說明。
認知動態系統理論(Dynamical System Theory)接續聯結論的基礎發展出來 的,但也是重新修正聯結論的某些主張,並接受Gibson 生態知覺論的假定,此 章節中包含兩項論述,從動態系統認知的取景下對標準認知提出質疑:認知活動 不需要基於計算模式也能提出合理解釋;另外是從動態認知下發展出一系列驚人 的研究成果,這些成果很多是基於體現認知論所主張的認知情境與認知延展的主 張。期望以此結果能設計出更好的認知學習模型。
壹、認知動態系統
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首先研究者以兒童發展學者 Thelen(Esther Thelen)團隊所提到認知動態系 統理論開始介紹,他們進行孩童推理實驗中,認為先前學者對嬰兒固化行為
(perseverative behavior)實驗結果做出不當詮釋。所謂固化行為是行為者明確知 道自己行為並不恰當,但還是執意去做。例如說,我過去習慣把釘書機放在書桌 左邊抽屜,但由於某些因素把釘書機改放在筆筒內,即使過了一段時間,我明知 道釘書機不在左邊書桌抽屜,我還是會去打開左邊抽屜瞧瞧。這種固化行為從六 個月大的嬰兒就有,Piaget 也對此保持高度研究興趣,Thelen 等的實驗方式大致 如下(Smith and Thelen, 2003):
實驗者以兩個同樣杯子 A 和 B,並找出吸引嬰兒的玩具放置在杯子 A 內,
並將藏有玩具的杯子A 放到嬰兒能夠拿到的地方。嬰兒通常為了拿玩具,他會 伸手去拿杯子A。這樣的動作持續幾次後,讓嬰兒每次拿杯子 A 都會看到玩具,
並且把玩一陣子。然而實驗者改變方式,讓嬰兒看他喜愛的玩具放在杯子B 時,
杯子A 和杯子 B 的位置並不相同。同樣的讓嬰兒拿取,奇怪的事情發生了,嬰 兒明明清楚看到實驗者把玩具放在杯子B 中,但是他的手卻伸向杯子 A。Piaget
(1954)認為這是嬰兒缺乏客體持續存在的依據。他認為嬰兒只認為能被觀察到 的物體才存在,沒有看到的就不存在。
Thelen 等並非要挑戰 Piaget 提出的嬰兒在一歲前缺乏物件持續存在的想法,
而是提出在嬰兒的「錯誤」行為,並不是Piaget 所詮釋為缺乏客體持續存在概念。
整個實驗還需要說明杯子的顏色、玩具被隱藏的時間,實驗重複的次數、嬰兒抓 取能力等等,當玩具藏在杯子B 時,嬰兒還要努力克服先前拿杯子 A 習慣。這 些總總因素都沒有仔細考慮進入,整個實驗的結果,只能說是多重因素下所累積 浮現出的行為。嬰兒行為並不是因為他們不成熟認知活動下所發生的錯誤,事實 上是因為有許多因素交互作用下的結果,嬰兒要去拿取物件的動作,還包含著嬰 兒過去的抓取經驗、被隱藏物件的明顯性質(salience)、物件被實驗者隱藏起來 和嬰兒開始搜尋有多少時間間隔,以及最後嬰兒要取回物件該有的必要行為與動
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作。在某種狀態下,嬰兒犯了被成人認為意念與行為不一致的錯誤,這樣的斷言 或許只是成人一廂情願的說法。
Thelen 等認為,嬰兒的行為動力在眾多因素交互作用下的結果,也就是把行 為結果,設想為不同型態動力交織下作用所產生。這些動力包含心理的、行為的、
能力等等因素相互作用的動態模式,而不是一種離散的、線性的發展方向。動態 系統建立起的認知模型和以涂林計算模式下建立的,有根本上的差別。
認知動態系統最主要的核心概念是一種隨著時間運動變化的系統
(Richardson and Chemero, 2014),這系統可由數學模式來描述用來建立模式以 及預測說明運動的變化。在此研究者先用一個最簡單的模型來說明動態系統:鐘 擺運動。鐘擺的空間狀態由鐘擺可呈現的位置與組合的總和,最後找出數學模式 描述,因此對於動態系統的描繪,包含有:
(1)系統內有哪些部分隨著時間而發生變化;
(2)動態系統下找出變化的所有可能;
(3)確定變化的規則,並由這些規則來描述隨著時間的變化。
鐘擺運動以微分方式來描述,和先前提到的涂林算機或是聯結論的細胞自 動機的離散模式不同,兩種都不需要用到微分方式。
動態系統的另一項特性是產生出軌道(orbit)、軌跡(trajectory)、吸引子
(attractor)的概念(Barrett, 2011)。就以先前的鐘擺運動來看,鐘擺運動有一個 初始狀態,並因為某種力學作用下,產生鐘擺運動,在運動中可看出運動軌道與 軌跡,而所謂的吸引子指的是軌跡趨向的點,鐘擺運動的吸引子所趨向的點,是 在零速度下的垂直狀態。另外,在舉出一個比較複雜的動態系統,沸騰的油鍋
(Kelso, 1995)。Kelso 在描述動態系統時借用了加熱油鍋中的油分子運動狀態,
溫度是此動態系統的控制參數,因為溫度高低和油分子的運動狀態有因果關係,
而最後在沸騰狀態下的翻滾運動所出現的振幅被稱為集合變量(collective variable),油分子的翻滾振幅是系統中油分子的集合運動產物,具有秩序的現 象。
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對於體現認知論來說,油面運動形式是浮現的(emergent)或是自我組織的
(self-organizing),油分子的運動不需要指導或命令,只是做為引導動態系統經 歷各種可能狀態,自行組織的現象也表現在許多生物的部分,如空中看似有領導 的群鳥飛翔或是海裡的群體移動梭魚。其次這例子顯示了系統的因果事件的循環 模式,集合變量是由系統各部分相互作用或合作下所引發的結果,集合變量同時 也約束或限制了系統各部分的作用。系統各部位之間的相互關係,在動態系統中 稱為嵌合,意思是對系統內的個別部分描述一定和其他部分有直接關係。體現認 知也採用這樣的存有觀點,許多認知現象是身體、心理與環境系統嵌合的結果。
對於解說動態系統嵌合現象,研究者採用Gelder(Van Gelder, 1995)的動態系統 案例說明。他以蒸汽動力離心調速器做為範例說明,如圖4-8:
圖 4-8 瓦特離心調速器
離心調速器是十八世紀蘇格蘭的機械工程師瓦特所設計的,它是一種機械動 力裝置,使用一個飛輪來調整引擎的輸出,它可以把活塞的上下運動轉化為旋轉 運動,並使用在各種工業上。當時引擎並沒有辦法保持恆定的輸出,輸出的動力 不是過多就是過少,相當不穩定,瓦特調速器修正了這項問題,他用節流閥的方 式,來調節鍋爐內的蒸氣流動,以便在飛輪減速時,節流閥就會打開提供更多的 動力。當動力過大時,會驅使飛輪調整設定,關閉閥門而使得飛輪減速。
讓我們想像一下,如果我們是一個計算機科學家,編寫某一種程式,可以調 整引擎的速度,找出某種隱藏的動機,認知加工系統的過程就是一種程序,以不
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同的流程圖來描述訊息的流動,顯示在計算過程中操作序列,因此計算機科學家 面對如何調整速度,他是一種標準認知論來處理這個問題。計算方法如下:
測量飛輪轉速
基於設定轉速,比較實際轉速
如果兩者差不多就回到最初,否則測量當前氣壓
計算壓力所需要變化
計算必要的節流閥調整
調整節流閥回到原初步驟 圖 4-9 標準認知論流程圖
這樣過程的步驟是按照程序的,然而這程序中沒有討論到時間作用,例如算 法中沒有明確指出步驟之間的時間差是多少,而且每個步驟需要多少時間,哪個 步驟需要快一些;其次,算法的過程中表徵才是整個程序的中心位置,算法只要 儲存好轉速的表徵,和標準的轉速做比較,這個算法必須把蒸氣壓力和節流閥開 關調整放在計算中。表徵使調速問題變成計算,他完全以規則操作符號來計算節 流閥的變化,這些符號具有意義,也就是在操作符號,使得系統具有一致性。
我們現在反觀瓦特的解決方案,仔細看瓦特離心調速器的圖式,引擎在立柱 體底部旋轉飛輪,飛輪轉動軸隨著轉動,離心會使得飛球上升,當飛輪轉動超過 設定轉速時,上升的飛球會減少節流閥開度,同時也減少引擎的動力,因此減緩
我們現在反觀瓦特的解決方案,仔細看瓦特離心調速器的圖式,引擎在立柱 體底部旋轉飛輪,飛輪轉動軸隨著轉動,離心會使得飛球上升,當飛輪轉動超過 設定轉速時,上升的飛球會減少節流閥開度,同時也減少引擎的動力,因此減緩