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❂适应性表征
《科学认知：从心性感知到适应性表征》（魏屹东著. 北京：科学出版社，2024.3）是笔者承担的国家社会科学基金重点项目“科学认知的适应性表征研究”（16AZX006）（2020 年2 月完成）的成果。该成果结项后，笔者对其做了多次修改和补充，形成了最终的书稿。该书是《科学表征：从结构解析到语境建构》（2017 年入选国家哲学社会科学成果文库）的逻辑延展和所发现问题的进一步深化，从酝酿（2013 年）到成书（2023 年）用了10 年，也算是“十年磨一剑”，这把“剑”“磨”的怎样，还需读者评判。
在做科学表征问题的研究中，笔者逐渐意识到，适应性表征是科学理论的本质属性，具有认知上的根本性和普遍性，也就是说，任何可靠的科学理论，其表征形式一定是与其目标对象相适应的，创造性就体现在表征过程中，因为表征本身就是认知的方式。没有表征，任何新发现和新观念都会落空；没有适应性，表征很可能是不可靠甚至错误的。适应性同时也反映和体现了新一代认知科学主张的具身性。这种人类认知的适应性已得到进化生物学和认知神经科学的证明。
沿着适应性表征的思路，笔者进一步推想，人工智能若要达到人类水平，它的表征也应该是适应性的，比如新近的聊天机器人程序ChatGPT 据说有了像人一样的语境对话能力，这种对话能力在笔者看来就是适应性表征能力，这就是“人工智能的适应性表征问题”，该问题是笔者下一步要研究的。
于山西大学蕴华庄寓所
2023 年5 月1 日
本文分享《科学认知：从心性感知到适应性表征》一书的重要观点“认知表征适应论：一种新的认识论和方法论”。
作为一名科学的表征主义者，笔者坚信，表征作为一种现象—自然的、心理学的或知识的—是真实存在的，不仅仅是假设性的或概念上的。按照指称论的术语说，表征概念不仅是能指、有所指，而且所指是有真实指称的，就像自然类如山水、植物、动物一样，不仅有概念或名称，也有概念或名称所表达的对象的存在。也就是说，科学表征是有真实指称物的，不是仅存在于概念中的空表征。这就是“科学的”含义所要表明的。
根据波普尔的三个世界理论（多元哲学观），世界至少包括三个在本体论上泾渭分明的亚世界，“第一世界是物理世界或物理状态的世界；第二世界是心智世界或心智状态的世界；第三世界是智性之物的世界（the world of intelligibles），即客观意义上的世界—它是可能的思想客体的世界：自主的理论及其逻辑关系、自在的论证、自在的问题情境等的世界”（波普尔，2003b：158-159）。这三个世界之间的关系是：前两个世界互动，后两个世界互动。也就是第二世界作为主观世界与其他两个世界互动，第一世界和第三世界之间不发生关系，除非经过第二世界的介入。也就是说，物理世界作为第一世界，是我们赖以生存的自然世界；心智世界作为第二世界，是我们的心理或精神世界，是连接其他两个世界的桥梁；智性之物的世界作为第三世界，是第一世界和第二世界互动的人工产物。
如果将三个世界理论用于认知的表征问题，笔者发现，三个不同的世界对应于三个不同层次的表征：自然表征、心理表征和知识表征。这里的“表征”是指具有物质载体的某种属性的呈现，如树的年轮、心理图像、文学表述。这是广义的表征，是在载体加属性（内容）的意义上界定的，笔者将这种广义的表征分类称为表征的不同阶：自然表征包括无机的和有机的为零阶，物理表征（模型）是一阶，语言表征为二阶，数学表征为三阶，心理表征为四阶（魏屹东，2018：596-597）。除自然表征外，其他表征都是基于心智的表征。自然表征对应于物理世界，心理表征对应于心智世界，物理的、语言的和数学的知识表征对应于智性之物的世界。狭义的表征是指有使用者的表征，或者说是基于心智的表征，作为载体的物理模型、自然语言、数学符号，都是作为表征中介或工具被使用的，具体来说，狭义的表征就是主体人使用表征中介描述或刻画目标客体的过程。这种狭义的表征观是一种目标引导的自然主义，但不是纯粹的哲学上的目的论。
从适应性表征的视角看，所有表征，不论是自然的还是心理的和知识的，均是适应性的。无机的自然表征的适应性由物理学说明，如温度计、空调、热机、自动机器装置等；有机的自然表征的适应性由生物学特别是进化生物学来说明。心理表征的适应性由进化心理学、生物心理学、认知科学包括脑科学以及文化人类学来说明，比如，进化心理学的一系列替代模型揭示并调用了构成人类认知的四个因素：文化遗传、适应文化学习、认知可塑性和人类在结构化的学习中发展（Jeffares and Sterelny，2012：487-488）。这些均是适应性表征行为。知识表征的适应性由计算机科学包括人工智能，哲学特别是心智哲学、语言哲学和科学哲学，以及符号学、现象学、实用主义等来说明。认知哲学的目标之一就是要致力于所有这些表征形式及其功能的研究。因为说到底，认知是一种探索过程，其结果就是对思想观念的表征。在这个意义上，科学表征就是认知过程，一种科学家借助某种工具反映自然或世界某方面的过程。也就是说，认知表征必须借助特殊工具—自然语言、符号、图形、模型等—来完成，具体体现在以下几个方面。
第一，通过命题建构意义。从语言的角度看，科学理论是命题的集合。命题是由自然语言组成的，有所断定的陈述句，如“地球围绕太阳转”“光沿直线传播”。因此，自然语言无疑是我们表达思想的首要工具，也是科学知识传播所必须的，因为自然语言是大众语言，是交流的工具。要让科学知识得到普及和理解，就必须将抽象的理论通俗化，能让大众理解。
第二，通过形式语言刻画关系。形式语言包括逻辑和数学，是一种符号体系。科学在某种程度上是使用数学语言书写的，特别是现代物理学，数学是其表征的最主要工具。近代科学自伽利略以来，就走向了数学化的道路，比如电磁理论中的麦克斯韦方程，量子力学中的薛定谔方程。可以说，没有数学，就不会有现代科学的精确描述，比如，没有欧几里得几何就难以形成“地心说”和“日心说”的形象描述，没有黎曼几何，就不会有相对论思想的充分表达。在人工智能中，逻辑和数学构成算法语言的主要部分。
第三，通过可视图像表征展示形象。图像包括几何图形、图表、坐标等，是一种可视的图标。这种表征方式在科学文献中很常见，如宇宙学中的各种天文图像、数据曲线图、行星运行轨迹的几何图等。这些可视图不仅是自然语言描述的必要补充，如方程式含义的说明，也是确证理论假设的重要手段，如细胞的结构图、黑洞的图像。
第四，通过物理模型表征显示结构。物理模型在科学中也是一种常见的表征方式，如DNA 模型、各种分子结构模型，其特点是直观明了，就像汽车、飞机的模型一样。模型表征是伴随我们一生的形象思维方式，是心理表征如思想实验的物理实现。思想实验作为一种想象的实验，它不仅仅是科学发现和论辩的工具，更是一种理想的、在头脑中设计形成的认知模型。
第五，通过复合表征呈现理论。复合表征是上述几种表征工具的混合。成熟的科学理论往往不只是使用单一的表征形式，其中既有自然语言的说明和形式的刻画，也有图像的显示和模型的描述。所有科学杂志如《科学》《自然》刊登的论文几乎都运用混合表征。
总之，适应性表征就是建构意义（概念、命题）的过程，显现关系（数学方程）的过程，呈现结构（组成、类型）的过程，展示图景（如天文学图像）的过程，最终形成科学知识体系的过程。概念、命题使得理论具有自然语言的含义，形式表征使得目标客体的关系得以简洁清晰，图像使得理论更形象，模型使得理论有了内核和框架，这些表征形式共同构筑了理论的完整体系。科学理论就是通过这些特殊工具及其复合表征得以实现的，科学知识就是这些特殊工具的集合，科学认知正是通过各种表征方式彰显了意义。这就涉及科学方法论问题。
从方法论考察，科学发现作为认知活动在逻辑经验主义那里被排除在认知领域之外，逻辑经验主义认为认知是心理学问题，注重知识、解释与证明的合理性，后来的历史主义虽然不反对认知，但更注重历史和文化对科学进步的意义，反而远离了认知问题。随着20 世纪70 年代认知科学的兴起，认知问题逐渐成为科学哲学和科学知识社会学等学科的关注点，“认知转向”也继“语言转向”“解释转向”“修辞转向”之后发生，科学认知逐渐进入人们的视野，也直接或间接地导致了认知科学中的计算-表征主义、联结主义、动力主义和新近发展出的嵌入认知、延展认知、具身认知、生成认知、情境认知等内在主义和外在主义。
众所周知，哲学的功能之一是提供方法论，因此，本书最后有必要从哲学史角度梳理出各种方法，以便为科学认知提供丰富的方法论启示。据笔者的考察，哲学的方法论主要包括以下五个方面：
传统认识论的启示、反省、类比、想象等；
方法论的唯物主义、个人主义、自然主义、实用主义、唯我论和怀疑论、存在主义和现象学方法；
科学哲学中各种范式蕴含的归纳主义、假设-演绎、概率主义、保守主义（收敛主义）、确证主义、实证主义、证伪主义、历史主义、工具主义、操作主义、语义整体主义、相对主义与绝对主义、实在论与反实在论、基础主义与融贯主义、猜想-反驳与最佳说明推理；
语言哲学上的修辞学、解释学、语义学方法以及隐喻方法；
心智哲学上的一元论（中心状态唯物主义、非还原唯物主义、取消式唯物主义）、二元论、平行论、副现象论、同一论、随附论、内容外在主义、殊型-类型物理主义、逻辑行为主义、心智因果论、机器功能主义、工具主义与诠释主义、思想语言与认知地图方法等。
除哲学外，自然科学和社会科学中也都蕴含了重要的方法论启示。物理科学的观察、测量、假设、检验（实验）、理想化、模型化和思想实验等；系统科学中的系统分析、结构分析、功能分析、控制-反馈方法、黑箱方法、信息处理方法等；逻辑学中的归纳、演绎和溯因推理；数学中的集合、递归、矩阵、近似处理等；社会科学中的社会学计算模拟、定性定量分析和数学建模；科学（知识）社会学中的结构-功能分析、内容计量分析、多变量分析、社会实践分析、人类学方法、社会修辞学方法、行动者-网络方法、社会建构方法；等等。
不过，我们也应该看到，自然科学和社会科学方面的研究大多是对具体方法本身的描述，缺乏方法论高度的概括和归纳；哲学多囿于思辨和反省，较少讨论各种认知观点蕴含的方法论；认知科学方面的研究主要限于认知模式的讨论与争论。因此，从认知科学与认知哲学而不是传统认识论和知识论探讨科学认知的方法论，就显得格外重要了。因为科学认知方法论可让科学研究者了解科学认知的机制和方式，如何利用现有证据并使用自然语言、逻辑符号和数学方程进行建模和表征，如何使用确定性表达不确定性，如何利用简单性描述复杂性。
综上可知，无论是哪种形式的表征，也无论使用何种方法，在笔者看来都具有适应性的特征。笔者将这种观点称为“认知表征适应论”（区别于适应性表征主义），旨在表明：
自然世界包括人类社会是不断演化的，这种演化是适应性的，呈现出自然世界自主演化的规律性；
心智世界是自然世界长期演化的结果，一旦生成，便独立于自然世界，并与自然世界互动产生智性之物的世界，产生知识的过程是适应性表征的过程；
适应性表征是连接自然世界和人类世界包括心智世界和智性之物的世界的桥梁，起到了一个统一概念框架的整合作用；
认知系统包括自然的（大脑）和人工的（智能体），均是适应性表征系统，因此，人工智能的研究应该致力于如何让智能机具有适应性表征能力；
适应性表征是语境敏感和语境依赖的，适应性的语境是自然演化和生物进化的历史，表征的语境是自然语言表达的境遇，包括已经建立的人类知识体系。
总之，认知系统，无论是自然的还是人工的，也无论是具身的还是离身的，其表征都必须适应其环境和目标，都是情境化和语境化的，均是目标导向的适应性表征系统。
本文摘编自《科学认知：从心性感知到适应性表征》（魏屹东著. 北京：科学出版社，2024.3）一书“结语 认知表征适应论：一种新的认识论和方法论”“后记”，有删减修改，标题为编者所加。
ISBN 978-7-03-077585-6
责任编辑：任俊红 高雅琪
本书将适应性表征作为概念框架，深入分析成熟自然科学包括物理学、天文学、宇宙学、生物学等学科的主要理论的认知表征特性，挖掘其不同表征形式的共同机制、特征和方法论，寻找其适应于客体对象的从心性感知到适应性表征的一般形式和判断标准。全书内容包括五个部分：科学认知适应性表征的理论框架；科学认知适应性表征的自然-文化进化解释；科学认知适应性表征的符号学与哲学解释；科学理论的适应性表征；科学认知适应性表征的方法论。最终基于这五个部分的内容归纳出一种新的认识论和方法论—认知表征适应论。
本书可供科学史、科学哲学、心灵哲学、科学知识社会学、认知科学、计算机科学和人工智能等相关专业的人员阅读参考。
（本文编辑：刘四旦）
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