第十章 认知心理学 认知心理学（ cognitive psychology ）有广义和狭义之分，广义泛指一切以认知过程为对象的心理学 研 究，包括皮亚杰的发生认识论，亦称结构主义认知心理学；狭义的认知心理学专指信息加工和联结主义心理学。

第一节 思想渊源与历史背景第二节 信息加工的认知心理学第三节 联结主义的认知心理学第四节 对认知心理学的评价

第一节 思想渊源和历史背景

一、认知心理学的开始

二、认知心理学的哲学渊源

三、现代心理学自身的发展和矛盾运动

四、相关学科的研究和社会需要的影响

一、认知心理学的开始1 、 1956 年 “美国心理学界发表了一系列以信息加工观点为基础的心理学学术研究成果”暗示着一种新的心理学方法的诞生。

乔治 · 米勒《神奇的 7±2 ：我们加工信息的容量限制》将信息论的概念应用到人类信息加工中。杰罗姆 · 布鲁纳倡导的“知觉的新观察运动” (New Look Movement in Perception) ，暗示着心理表征功能的存在。斯蒂文森 (S.S.Stevens) 于 1956 年发表的心理物理学方面的研究显示了人对刺激的知觉量与物理刺激强度之间的非线性关系。1956 年西蒙和纽厄尔“逻辑理论机” (The Logic Theory Machine ， LTM) 的成功开始为后来的信息加工心理学(processing information psychology) 准备了语言和框架。

1956 年，对认知心理学的发生来说最具影响力的还是三个方面的研究：费斯廷格的认知失调理论（ cognitive dissonance theory ）、西蒙和纽厄尔的人工智能逻辑理论的程序、乔姆斯基的语言学理论——“转换－生成语法”。

2 、 1967 年奈瑟尔出版的《认知心理学》标志着认知心理学新思潮的形成它“是信息加工的认知心理学发展过程中的一个里程碑，它标志着信息加工的认知心理学正式作为一个学派而立足于西方心理学。” “ 认知心理学”杂志和“认知科学”杂志分别从1970 年和 1977 年开始出版发行。

二、认知心理学的哲学渊源认知心理学的哲学渊源是一个复杂的问题，因为各种哲学思想在其发展中都是相互斗争又相互交融的。认知的研究可以追溯到古希腊的柏拉图和亚里士多德从更一般意义上分析，认知心理学的哲学渊源首先是经验主义，以及与之一脉相承的实证主义、逻辑实证主义、行为主义。

—— 西方心理学自产生之日起就在研究对象和研究方　 法方面表现出明显的经验主义取向。

—— 科学的发展从经验主义或实证主义那里继承的主　 要是“实证性的”原则。

—— 逻辑实证主义是现代认知心理学主要的哲学基础 理性主义在纠正和否定行为主义的机械论和还原论过程中也起到了关键作用

三、现代心理学自身的发展和矛盾运动（一）与早期实验心理学的联系 现代认知心理学继承和发展了早期实验心理学对感知觉、反应时间、注意等问题进行研究的传统，可以说现代认知心理学是实验心理学在推翻行为主义之后向早期实验心理学的回归。 早期实验心理学把主体的直接经验作为心理学的研究对象，提倡实验加内省（ introspection ）的方法。认知心理学在对其批判和改造的基础上，继承了冯特的内省法 ，提出 了 “口语报告分析法 ” （ protocol analysis ）或“出声思考法”（ think-loud ），即要求被试通过原始性的口头陈述来报告思考时的内部信息加工，特别是短时记忆的内容。

（二）与格式塔心理学的联系 认知心理学与格式塔心理学的研究领域比较接近。格式塔心理学对知觉、思维等问题进行了大量研究，强调完形的组织、结构等原则，认为思维是‘情境的改组’或整个问题情境的‘顿悟’。这些观点对认知心理学产生了重大影响，甚至认知心理学的有些概念明显带有格式塔的内涵，如主观轮廓、模式识别、心理图式等。 格式塔心理学和信息加工心理学同属于广义认知心理学的范畴。格式塔心理学集中于知觉、思维和学习等领域的研究，认知心理学则涉及到表征、注意、记忆、问题解决和创造性思维等认知过程的研究，强调对信息的破译、编码和整合，重视内部心理活动之间的相互联系，研究采用模拟的方法进行综合性研究，这与格式塔心理学的观点是一脉相承的。

（三）与行为主义心理学的联系 认知心理学是在对行为主义的斗争中形成和发展起来的，它与行为主义有着密切的联系，信息加工心理学对行为主义理论是在否定层次上的扬弃和继承。 1 、行为主义的研究为认知心理学提供了有效的实验方法学体系。

从方法上，认知心理学是对行为主义的深化。认知心理学承袭了客观、实证原则。信息加工心理学在刺激－中间变量－反应模式的基础上提出了输入－内部信息加工－输出这样一个与计算机的操作相似的研究模式。

2 、在理论方面，新行为主义者托尔曼所倡导的目标－对象－手段的整体行为观和带有认知综合特征的目的行为主义对信息加工心理学的兴起产生了一定影响。

（四）与皮亚杰的发生认识论的联系1 、皮亚杰的发生认识论与信息加工认知心理学都关注认知的内部结构或机制，它们是“认知革命”的同盟者。2 、皮亚杰的发生认识论充满着辩证法，带有明显的系统论和整体论思想。信息加工心理学也充分体现了系统论、控制论、信息论的思想，认为人的信息加工是认知结构中的信息选择、接受、编码加工、贮存、提取和使用的过程。3、皮亚杰的发生认识论和信息加工心理学都表现出对行为主义方法论的改良并表现出完全相似的兼容性。但是，皮亚杰更多地受到生物学机能主义的影响，信息加工心理学则更受计算机功能类比的启示，它们是两种不同的认知心理学发展模式，在研究领域、实验操作方法、成果表述方面很少相同之处。

四、相关学科的研究和社会需要的影响 20世纪上半叶科学技术的发展为认知研究提供了技术上的可能性，而相关学科如语言学、计算机科学等也为认知研究提供了思想、隐喻，甚至表述语言。信息加工心理学的发生与发展还受到当时社会需要的巨大推动，特别是与系统论、控制论、信息论等有关的人因学研究的需要。（一）心理语言学的影响 乔姆斯基著名的转换生成语法理论，认为句子的结构可以分成表层结构和深层结构。人的语言能力主要是天赋的……乔姆斯基的理论对信息加工心理学的形成和发展起到了积极的推动作用。

（二）人因学及相关理论研究的影响1 、 20世纪 40 年代科技的迅速发展推动了信息论、控制论、信号检测等理论的发展，如何提高人对信息处理的能力成为一个紧迫的社会需要。2 、英剑桥大学的心理学家布鲁德本特运用信息加工观点处理人的知觉、注意以及信息通道等心理学问题，开创了信息论在心理学中应用的先例。（三）计算机科学或人工智能研究的影响1 、计算机科学对信息加工理论的形成提供了技术工具、描述性的语言和有关计算理论方面的基础，对其形成和发展起到了决定性的作用。2 、图灵的图灵机 (Turing machine) 和图灵检验 (Turing test) 及西蒙和纽厄尔的人工智能研究，促进了认知心理学的发展，从六十年代后期开始，信息加工认知心理学逐步成为心理学发展中的主流。

几个代表 人物赫伯特 ·西蒙 -----是一个传奇式的人物，很难用一个具体的头衔来形容他：他 1943 年获得了美国芝加哥大学政治学博士学位，但现在，他却在卡内基一梅隆大学任计算机和心理学教授。那么，他就是一个计算机学家和心理学家吗 ?也不完全正确。事实上，他在1978 年获得了诺贝尔经济学奖 (世界上第一位获奖的心理学家 ) 。他的研究领域横跨了心理学、计算机科学和经济管理学。他传奇式地将这几个领域的研究整合到了一起，并在每一个领域都取得了专门从事该领域的人都难以企及的成就。除诺贝尔经济学奖外，他还获得了美国心理学会杰出贡献奖 (1969 年 ) ，美国心理学会终身贡献奖 (1993 年 ) ，计算机领域的国际最高奖项——图灵奖 (1975 年 ) 以及其他大大小小数不清的奖项。

西蒙 1916 年 6 月 15日生于美国威斯康星州密尔沃基市。西蒙的父亲是于 1903 年获得工程专业毕业文凭后由德国移居美国的，他是一位电气工程师、专利法律师、当地的学术界和社会事务界的活跃的领导人。西蒙的母亲是典型的第三代美国人，是一位极有才华的钢琴家。在父母的熏陶下，西蒙从童年就与书籍和其它智力活动结了缘，并显示出极强的独立学习能力。 　　西蒙在密尔沃基公立学校接受了很好的基础教育，他读了许多书，尤其是经济学和心理学方面的书。

第十届获奖者赫伯特 · 西蒙——经济组织决策管理大师

　　赫伯特 · 西蒙的科学成就远超过他所教的任何一门学科——政治学、管理学、心理学和信息科学。他的研究成果涉及科学理论、应用数学、统计学、运筹学、经济学和企业管理等方面，在所有的这些领域中西蒙都发挥了重要的作用，人们完全可以以他的思想为框架来对该领域的问题进行实证研究。但西蒙首先是一位经济学家，因终生从事经济组织的管理行为和决策的研究而获诺贝尔经济学奖。 　　 —— 1978 年瑞典皇家科学院贺辞

1933 ～ 1936 年，西蒙就读于芝加哥大学政治系并获得文学学士学位。在芝加哥大学期间，西蒙获得了大量的经济学和政治学方面的基础知识，并相当熟练地掌握了高等数学、符号逻辑和数理统计等重要技能。 　　在西蒙大学毕业后的 1937 年 12月，他与政治系秘书多诺西娅结婚，这对夫妻在他的研究领域里相互合作，有大量的论著发表。

西蒙在 1939 ～ 1942 年担任了加利福里亚大学的一个研究小组的主任，从事地方政府研究工作，并完成了关于管理决策制定的博士论文，该论文后来成为他的经典著作《管理行为》（ 1947 ）的基础。 1942年西蒙担任了伊利诺斯理工学院政治系教师，并于 1943 年获得芝加哥大学的哲学博士学位。在 1946 ～ 1950 年期间他曾任多个政府部门或协会的顾问。

1949 年西蒙应邀来到卡内基—梅隆大学，先是任行政学与心理学教授（ 1949 ～ 1955 ），后来任计算机科学与心理学教授终生。西蒙作为该大学工业管理研究生院的创办人之一，开创了组织行为和管理科学两大学术领域的研究，承担了组织理论家、管理科学家和商学院行政管理者的工作，他指导并帮助该研究生院成为美国最好的商学院之一。西蒙不仅执教于著名大学，也活跃于企业界、行政机构及多种顾问公司。他对管理学上组织理论的研究有独特的见地，不但是专业研究的先锋，更是行为科学的代表性学者。

西蒙的博学足以让世人折服，他获得过 9 个博士头衔： 1943 年的加利福尼亚大学哲学博士学位、 1963 年凯斯工学院科学博士学位、 1963 年耶鲁大学科学博士学位、 1963 年法学博士学位、 1968 年瑞典伦德大学哲学博士学位、 1970 年麦吉尔大学法学博士、 1973年鹿特丹伊拉斯莫斯大学经济学博士、 1978年米之根大学法学博士、 1979 年匹茨堡大学法学博士。瑞典皇家科学院总结性地指出：“就经济学最广泛的意义上来说，西蒙首先是一名经济学家，他的名字主要是与经济组织中的结构和决策这一相当新的经济研究领域联系在一起的。”

其主要理论有限理性理论 　　西蒙认为现实生活中作为管理者或决策者的人是介于完全理性与非理性之间的“有限理性”的“管理人”。“管理人”的价值取向和目标往往是多元的，不仅受到多方面因素的制约，而且处于变动之中乃至彼此矛盾状态；“管理人”的知识、信息、经验和能力都是有限的，他不可能也不企望达到绝对的最优解，而只以找到满意解为满足。

在实际决策中，“有限理性”表现为：决策者无法寻找到全部备选方案，也无法完全预测全部备选方案的后果，还不具有一套明确的、完全一致的偏好体系，以使它能在多种多样的决策环境中选择最优的决策方案。西蒙的管理理论关注的焦点，正是人的社会行为的理性方面与非理性方面的界限，它是关于意识理性和有限理性的一种独特理论──是关于那些因缺乏寻找最优的才智而转向寻求满意的人类行为的理论。

西蒙在他的《人类的认知——思维的信息加工理论》中讲到，根据米勒等人的发现，短时记忆的容量只有 7+2项（西蒙认为可能是 4项）；从短时记忆向长时记忆存入一项需要 5 ～ 10秒钟（西蒙认为可能是 8秒钟）；记忆的组织是一种表列等级结构（类似于计算机的内存有限，从内存到外存的存取需要时间，以及计算机的储存组织形式）。这些是大脑加工所有任务的基本生理约束。

正是这种约束，使思维过程表现为一种串行处理或搜索状态（同一时间内考虑的问题是有限的），从而也限制了人们的注意广度（选择性注意）以及知识和信息获得的速度和存量。与此相适应，注意广度和知识范围的限制又引起价值偏见和目标认同（类似于无知和某种目的意识所产生的宗教或信仰），而价值偏见和目标认同反过来又限制人们的注意广度和知识信息的获得（类似于宗教或信仰对科学和经验事实的抵制和排斥）。

因此，西蒙认为，有关决策的合理性理论必须考虑人的基本生理限制以及由此而引起的认知限制、动机限制及其相互影响的限制。从而所探讨的应当是有限的理性，而不是全知全能的理性；应当是过程合理性，而不是本质合理性；所考虑的人类选择机制应当是有限理性的适应机制，而不是完全理性的最优机制。决策者在决策之前没有全部备选方案和全部信息，而必须进行方案搜索和信息收集；决策者没有一个能度量的效用函数，从而也不是对效用函数求极大化，而只有一个可调节的欲望水平，这个欲望水平受决策者的理论和经验知识、搜索方案的难易、决策者的个性特征（如固执性）等因素调节，以此来决定方案的选定和搜索过程的结束，从而获得问题的满意解决。因此“管理人”之所以接受足够好的解，并不是因为他宁劣勿优，而是因为他根本没有选择的余地，根本不可能获得最优解。

在信息社会时代到来之际，随着计算机网络、电话等通信技术的迅速发展，我们面临的“信息危机”不是由于信息匮乏，而是信息数量过剩的问题，即“信息爆炸”带来的问题，“在信息社会，没有控制和组织不再是一种资源，它倒反而成为信息工作者的敌人”。在这种“信息爆炸”的生活环境中，意识到“人的理性是有限的”（即人的精力是非常有限的）的这一现实是十分重要的，它将能更好地指导我们集中精力搜寻有效、合适、满意的信息量，而不是搜寻所有相关信息，只有这样才可能有效地思考问题、解决问题，而不是一味地追求最优解。

决策理论 　　作为管理学科的一个重要学派，决策理论学派着眼于合理的决策，即研究如何从各种可能的抉择方案中选择一种“令人满意”的行动方案。赫伯特 ·Ａ 西蒙是决策学派的主要代表人物。该学派吸收了系统理论、行为科学、运筹学和计算机科学等学科的研究成果，在二十世纪七十年代形成了一个独立的管理学派。决策理论学派的理论基础是经济理论，特别是消费者抉择理论，即在一定的“合理性”前提下，通过对各种行为的比较和选择，使总效用或边际效用达到最大。因此，它们也是决策理论学派的主要决策对象。

西蒙指出组织中经理人员的重要职能就是做决策。 A决策的制定包括四个主要阶段：①找出制定决策的根据，即收集情报；②找到可能的行动方案；③在诸行动方案中进行抉择，即根据当时的情况和对未来发展的预测，从各个备择方案中选定一个方案；④对已选择的方案及其实施进行评价。决策过程中的最后一步，对于保证所选定方案的可行性和顺利实施而言，又是关键的一步。

B决策分为程序化决策和非程序化决策。所谓程序化决策，就是那些带有常规性、反复性的例行决策，可以制定出一套例行程序来处理的决策。比如，为普通顾客的订货单标价，办公用品的订购，有病职工的工资安排等等。所谓非程序化决策，则是指对那些过去尚未发生过，或其确切的性质和结构尚捉摸不定或很复杂，或其作用十分重要而需要用现裁现做的方式加以处理的决策。比如，某公司决定在以前没有经营过的国家里建立盈利组织的决策，新产品的研制与发展决策等等。

但是这两类决策很难绝对分清楚，它们之间没有明显的分界线，只是像光谱一样的连续统一体。 C不同类型的决策需要不同的决策技术。决策技术又分为传统技术和现代技术。传统技术是一种古典技术，是从有记载的历史到目前这一代一直为某些经理和组织所使用的工具箱。现代技术则是第二次世界大战后发展起来的一系列新技术。

西蒙认为，企业在制订计划和对策时，不能只考虑“攫取利润”这一目标，必须统筹兼顾，瞻前顾后，争取若干个相互矛盾的目标一同实现。其决策理论以“有限度的合理性”而不是“最大限度的利润”为前提，应采用“符合要求”的原则。这一理论的典型例子有“分享市场”、“适当利润”、“公平价格”。在决策方式上，他主张群体决策。群体参加决策的优点是，群体成员不会同时犯同样的错误。可以避免决策的失误。群体参加决策可将问题分成若干部分、分别交给专家处理，从而加速问题的解决和提高解决的质量。

艾伦 · 纽厄尔（ Allen Newell ） 1927 年生， 1949 年毕业于斯坦福大学。在开发早期预警系统过程中，系统需要模拟在雷达显示屏前工作的操作人员在各种情况下的反应，这导致纽厄尔对“人如何思维”这一问题发生兴趣，并和卡内基—梅隆大学的西蒙建立了合作关系，提出了“中间结分析法”作为求解人工智能问题的一种技术。利用这种技术，他们成功地开发了最早的启发式程序“逻辑理论家”和“通用问题求解器”。在开发逻辑理论家的过程中，他们首次提出并成功应用了单链表作为基本的数据结构

纽厄尔生前是美国科学院院士，又是美国工程院院土。他是美国人工智能学会 AAAI 的发起人之一，并曾任该会主席 (1979—1980) 。他还曾出任美国认知科学学会 (Cognitive Science Society) 的主席。除了和西蒙共享 1975 年的图灵奖外， 1971 年 AFIPS授予他 Harry Goode奖，1992 年 6月，当时的美国总统布什向他颁发了全国科学奖章 (National Medal of Science) 。在接受了美国科学界的这个最高荣誉之后一个月，即 7 月 19日，纽厄尔因癌症去世，享年 65岁。

学术界为了悼念他，由米其翁(J ． A ． Michon)编辑．出版了一本纪念文集，书名为《 SOAR ：对认知体系结构的展望：悼念艾伦 · 纽厄尔》 (SOAR ： A Cognitive Architecture in Perspective ： A Tribute to Allen Newell ， Kluwer A cademic Pub.,1992) 。书中，他的同事、学生、朋友，以不同方式表达了对这位敏于思考和发现，又虚怀若谷、平易近人的长者的尊敬和思念。

ACM 是在 1975 年 10 月 20日在明尼苏达州的明尼阿波利斯 (Minneapolis)举行的年会上向西蒙和纽厄尔颁发图灵奖的。西蒙和纽厄尔联合发表了演说，题为“计算机科学作为按经验进行探索的科学：符号和搜索” (Computer Science踢 Empirical Inquiry ： Symbols and Search) ，刊载于 Communications of ACM ， 1976 年 3月， 113—126页，也可见《前 20 年的 ACM 图灵奖演说集》 (ACM Turing Award Lectures—The First 20Years ： 1966—1985 ， ACM h ． )287—318页。

说中，西蒙和纽厄尔解释了他们之所以把计算机科学定义为“按经验进行探索” 的科学的理由，因为在他们看来，现实世界中所存在的对象和过程，都是可以用符号来描述和解释的，而包含着对象和过程的各种各样“问题”都可以通过以启发式搜索为主要手段去获得答案。对这种搜索进行公式化的技术则取决于对对象和过程理解的深度。根据上述概念，西蒙和纽厄尔认为程序可以在专家水平上，或者在有能力的业余爱好者的水平上去解决问题。

奈瑟（ 1928—— ）， 1928 年出生于德国的一个知识分子家庭，三岁时随着父母移民美国。 1946 年他考入哈佛大学，先是主修物理学，后因受当时该校年轻教授米勒的影响而改学心理学。 1950 年毕业后他进入斯瓦兹莫而学院，师从完形心理学创始人之一的柯勒教授，这无疑对他今后从事认知心理学的研究产生了深刻的影响。取得硕士学位之后，由于对当时占据主流地位的行为主义丝毫不感兴趣，他先是到麻省理工学院新成立的心理系学习，但很快发觉该系对信息理论的研究范围太窄，于是不久之后重返哈佛大学并于 1956 年取得心理学哲学博士学位。

1957 年他在布兰代斯大学开始自己的第一份教学工作，虽然当时的系主任斯洛对他影响很大，但他并没有因此而转入人本主义阵营，相反在这一阶段他因在视知觉研究领域进行了大量的探索而崭露头角。 1967 年，他出版了被誉为认知心理学界“圣经”的《认知心理学》一书，这也成为心理学发展史上的一座里程碑，他因此而被誉为认知心理学之父。随后他曾在康奈尔，亚特兰大，乔治亚，宾州和艾姆力等多所大学任教，研究范围从早年的视知觉研究，注意、记忆、语言、自我概念的研究等转移到晚年的智力测量的研究。奈瑟从不盲目跟随主流，但却总能引领心理学研究的潮流。他对心理学的贡献主要有以下几点方面 :

首先，出版了第一部认知心理学专著。在《认知心理学》这本专著出版之前，虽然异信息处理理论为基础的认知心理学思想已经兴起，认知、认知学习及认知主义等名词也已存在，但认知心理学这一名词，却是从奈瑟的专著出版之后才定案的，可以说是他定义了一个即将统治心理学界的新领域，因此有人说他：“是在适当的时间出版了适当的专著”：其二，在专著中他对认知心理学这个学科进行了定义：认知心理学是对感官接受信息后，经过转换、简化及加工等心理操作，从而获取知识。储存知识及运用知识等内在过程的科学研究，他的定义至今仍为现代认知心理学家所广泛采用和认同：其三，认知心理学家反对行为贬低内部心理过程的观念，注意感知、思维、记忆语言等认知过程，但是当时这些过程都是被孤立地作为研究对象，是奈瑟把这些以前看似不相关的研究领域融合为一个紧密相关的科学。主张以整体的观点来研究人的心理活动，因此可以说是他为认知研究提供了整个框架。

奈瑟的认知研究应具有生态效度的观点：面对认知心理学研究范围越来越窄的趋势， 1976年出版了《认知与现实》一书，他提出认知研究应具有生态效度，强调认知心理学的研究应重视实验室以外的世界。他批评当时认知心理学的主流研究将注意力过分地集中于内在心理加工过程，过分夸大接受者的作用而忽略了环境的影响。他还强调知觉和进化相似，都渋及对环境地适应性问题。奈瑟认为如果认知心理学的研究只局限于在严格控制条件下的实验室内，从事与日常生活无关的研究那么它的发展将难免重蹈行为主义的覆辙。

学术上的成就：奈瑟的研究领域颇广，其中对记忆和注意的实证的研究最多，尤其对自然情境中生活事件的记忆和记忆错觉很感兴趣。在研究视知觉和注意的关系时，提出了在视知觉加工之前存在一个自动的预注意阶段。在对注意限制的研究中，他验证了刺激的属性和语义特征都对注意产生影响，并提出了一个，建设性的观点即知觉是由已存在的知识来塑造，注意受个人经验的影响。他所创造的视觉字母识别实验至今仍被用来研究刺激特征对注意的影响。奈瑟坚持认为认知研究应具有生态效度。这一观点在他对记忆的研究中得到充分的说明，同时他还是最早走出实验室研究记忆的心理学家，正是他对水门事件录音带中约翰迪安证词的分析才引发了心理学家研究真实生活中的记忆现象和记忆问题的热潮。

晚年的奈瑟将注意力转向了对人类智力的研究，主要研究如何测量人的智商以及解释不同社会阶级和种族在 IQ上的差异。 1996 应邀担任全美心理协会主席后，他成立专门的委员会对弗林效应（ IQ测验分数每十年平均提高三点的现象）进行了深入的研究，最后证实弗林效应的确存在，人类智力有普遍提高的趋势。在对教育程度的提高，营养的增加。对技术变革等因素充分研究之后，他提出现代社会丰富的视觉环境冲击对 IQ测量分数的提高起了关键作用。

第二节 信息加工的认知心理学 —— 从现代认知心理学产生至 20世纪 80 年代中期，信息加工心理学的理论研究和实验研究几乎都采用了计算机类比的方法，强调人脑对信息加工的系列性、层次性、有限性和信息的符号化特征。

　一、信息加工心理学的基本观点　二、信息加工心理学的主要研究　三、信息加工心理学的主要研究方法

一、信息加工心理学的基本观点：1 、计算机为信息加工心理学提供了最便利的隐喻——人脑是一个类似电脑一样的信息加工系统，信息 加 工 的 结 构 和 过 程 可直观地表 示 成流程 图（ flowchart ）或称 为 “箭框模型” （ boxes-and-arrows models ）如图10-1所示。

2 、信息加工理论强调：信息的描述、不断分解、信息的连续性、信息的动态性、物理具体化。

3、认知心理学是指感觉输入被转换、约减、精制、储存、提取和使用的所有的加工过程。——奈瑟尔《认知心理学》

4、信息加工心理学就是研究信息在信息加工系统中的传递、转换、贮存和作用机制。

符号操作系统： 图10-1所示的信息加工系统，也称“符号操作系统”（ Symbol Operation System ），主要由四部分组成：感受器、效应器、处理器、记忆装置。其中感受器是接受信息的装置，即感觉系统；加工器是整个信息加工系统的控制部分，决定着加工的目标、计划及计划的执行，包括图中的控制加工器和工作记忆；记忆装置，主要指永久性记忆，是信息加工系统的一个重要组成部分，其中存放大量的、由各种符号按照一定关系联结组成的符号结构，即信息；效应器是信息加工系统对信息作出反应的部分，这是整个系统的最后结构，控制着信息的输出。这里最核心的是处理器，其功能为：　⑴、一组基本信息过程　⑵、保持基本信息过程输入和输出的符号结构；　⑶、解说器，将基本信息过程和短时记忆加以整合， 　　　决定基本信息过程的序列。

二、信息加工心理学的主要研究（一）知觉加工与模式识别研究1 、模板匹配模型　 模板匹配模型 (template matching model) 是根据机器的识别模式提出来的。它的中心思想是认为人的记忆系统中储存着各式各样的刺激物的模板，当输入的刺激信息正好与某一储存的模板相匹配，该刺激信息就得到破译和识别。按照生理机制来看，这些模板是由各种具有不同结构和功能特点的细胞组成的。模板匹配模型得到一些实验结果的支持，它可能是人的多种模式识别方式中的一种或其中的一个环节。

2 、原型匹配模型 原型匹配模型（ prototype matching model ）认为在记忆系统储存的不是与外部刺激严格对应的模板，而是一类刺激物的概括性表征——原型，所谓原型是指一类事物综合、抽象的产物。一般信息加工系统会根据输入信息与原型的匹配程度来识别信息，寻找与其最佳匹配的原型，并赋予其一定的意义，从而使之获得理解。显然，原型匹配模型克服了模板匹配模型不灵活、不经济的缺点，对其进行了改进，同时也得到了更多生活经验和心理实验的支持。

3．特征分析模型 特征分析模型 (feature analysis model) 认为，主体首先对所接受的信息进行特征分析，然后将分析结果与储存在长时记忆中的各事物的特征表进行比较，最佳匹配将获得识别。该理论认为，每个知觉对象或模式都是由若干元素或基本特征按照一定关系结合而成的。同时，在长时记忆中贮存的是各种事物所具有的特征及其相应的名称。 特征分析模型是前两种假说的发展，具有更高的抽象性，也更为灵活和经济，体现了符号加工意义的模式识别理论的主导观点。其优点在于：①、特征比较简单，较容易看到；②、可说明模式至关重要的特征间的关系； ③、使用特征可减少所需要的模板的数量。

（二）注意的研究注意的心理机制是现代认知心理学最早的实验课题之一，研究目的主要在于探明注意的选择机制。注意实验采用的方法主要是双耳分听技术

—— 双耳分听技术 (图 ) ：双声道放音设备或两个不同的放声设备同时分别给两个耳朵播放不同的听觉材料，要求被试按照相应的指示语操作，以探明不同条件下被试分别对两耳信息的检测及加工特征。自布鲁德本特（ Broadbent ）最早提出早期选择模型以来，认知心理学家又先后提出了中期选择模型、晚期选择模型和资源限制理论等不同观点。

1．过滤器模型1．过滤器模型 (图 ) 英国心理学家布鲁德本特在实验基础上提出了注意的过滤器理论，又称单通道理论或早期选择模型，这种过滤器按照“全或无”的原则工作。该理论认为，人的大脑皮层的加工能力非常有限，为了避免系统超载，就需要过滤器加以调节，选择出一部分信息进入高级中枢的分析阶段，于是在信息输入通道出现了瓶颈口式的过滤器。通过过滤器的信息受到进一步的加工而被识别和贮存，其余信息则被阻止在高级中枢之外。

2．衰减器模型 特瑞斯曼（ A.m.Treisman ）提出衰减器模型，又称中期选择模型。该模型认为信息通道中的过滤装置是按照衰减方式工作的，它包括两种情况：一是在知觉分析之前对输入的感觉信息给予不同程度的衰减，称为外周过滤器。一是在知觉分析之后，由于长时记忆中的项目具有不同的激活阈限值，输入信息（追随耳）未受衰减时能顺利激活有关记忆项目而得到识别、输入信息（非追随耳）受到衰减时因强度减弱而常常不能激活有关记忆项目，故不能被识别。但特别有意义项目（如自己的名字）的激活阈限较低，因此能被激活和识别，这一过滤装置被称为中枢过滤器。

3．晚期选择模型（图） 晚期选择模型认为，选择性注意发生在信息加工的晚期，过滤装置位于知觉加工和工作记忆之间。该模型假定所有输入信息都到达了长时记忆，并激活其中的相关项目，然后竞争工作记忆的加工，知觉强度高的或意义较重大的信息获得进一步的系列加工，然后做出反应。这个模型能很好地解释注意分配现象，因为输入的所有信息都得到了加工；也能解释特别有意义的信息容易引起人的注意，因为贮存在长时记忆中的这些项目激活阈限是很低的。但是，这个模型不经济，它假设所有输入信息都被中枢加工。

心理智源限制理论 卡尼曼（ D.Kahneman ）提出心理智源限制理论。这种理论把注意看作是心理智源，而人的心理智源在总量上是有限的。人的心理智源可以在意识控制下进行分配，努力程度较高的任务调用的心理智源多，活动效率也高，但当把心理智源全部调用时，努力程度提高也不能再提高活动效率了。当人面临不止一项任务时，心理智源将在各任务间进行分配。该理论可以很好地解释注意分配现象。

（三）记忆的研究1 、关于记忆结构的研究

1965 年，沃和诺尔曼正式提出两种记忆说，即在人的长时记忆系统（ Long-term memory system ）之外还 存 在 着 短 时 记 忆 系 统 （ short-term memory system ）。阿特金森和希夫瑞（ 1968 ）记忆的三级信息加工模型：记忆由感觉记忆、短时记忆和长时记忆三个存贮系统组成。克雷克的加工水平说：信息保持时间的长短是由于其受到了不同水平的加工——感觉的、表层的、非语义的浅加工，也可以受到结构性的、语义的深加工，信息加工会留下记忆痕迹，所以记忆是信息加工的副产品。

2 、记忆信息表征的研究长时记忆中的信息也被称为知识，可分为两大类：陈述性知 识 (declarative knowledge) 和 程 序 性 知 识 (procedural knowledge) 。

—— 程序性知识：关于技能和解决问题过程方面的知识。——陈述性知识：关于事实的信息的知识，其表征方式有　情景性的和语义性的，其中语义记忆信息的表征理论　主要包括网络模型和特征分析模型两类。

①、网络模型：人脑对语义的记忆是以网络形式分层　存　贮的，所有概念均按照逻辑的上下级关系分若干层次，　各层次的概念依次有连线相通，由此构成一个层次网　络，概念的特征附着于网络的各个节点上。

②、特征分析模型：概念的表征依赖于特征集，任何概念　都包括一个定义特征集和一个描述特征集，两个概念　的特征交叉越多，概念的重迭就越多。

（四）问题解决的研究1 、 20世纪 50 年代《思维研究》和 《人类问题解决》的发表，标志着信息加工理论对问题解决研究的开始。—— 《思维研究》是 Bruner等于 1956 出版的，主要是研　　究对刺激信息进行分类的认知过程；—— 《人类问题解决》是纽威尔和西蒙等 1972 年发表的，　　这本专著可以被称为是现代认知心理学关于问题解　　决研究的经典之作。—— 纽威尔和西蒙关于问题解决的理论，可被称为产生　　式问题解决理论，他们认为问题解决是对问题空间　　不断进行启发式搜索的过程。2 、关于问题解决的另一项主要研究是专家与新手的研究。专家与新手在问题解决方面主要表现为问题表征和问题解决方法类型上的差异。

三、信息加工心理学的主要研究方法 信息加工心理学最具代表性的方法包括：因素型实验方

法、眼动研究方法、口语报告分析法和计算机模拟法。（一）实验方法

信息加工心理学的实验法，以反应时和作业成绩为指标。反应时法是其最有效的和最典型的实验方法，主要包括减法反应时法和加因素法。

——20世纪 70 年代，库柏 (L.A.Cooper) 和谢波德(R.N.Shepard)　用减法反应时法证明了心理旋转的存在；

——20世纪中期，斯腾伯格发展了唐德斯 (F.C.Donders) 的减　法反应时法，提出了加法法则，称之为加因素法　　　 (additive factors methods) 。

（二）眼动研究方法1 、眼动的实验研究是信息加工心理学的又一先进技术，它可以反映视觉信息的选择模式，对于揭示信息加工的内部机制具有重要意义。眼动 (eye-movement)即眼球运动，它有三种基本方式：注视 (fixation) 、眼跳 (saccades) 和 追随运 动 (pursuit move-ment) 。眼动实验依赖于眼动仪，眼动仪就是记录眼球运动信息的仪器。

2 、眼动实验研究：19世纪末 20世纪初，心理学家开始使用简单的眼动记录技术考察人在图形扫描和文字阅读中的眼动轨迹，以及这些眼动轨迹与视觉信息加工之间的关系。

20世纪中期以前的眼动记录技术存在误差大、操作难和被试眼动负担较大等缺点。20世纪中期以后，摄像技术、计算机技术的引入推动了高精度眼动仪的研发，促进了眼动研究在心理学及相关学科中的应用。

3、眼动研究常用的资料或参数： ①、眼动轨迹图：是将眼球运动信息叠加在视景图

象上 (visual scene)所形成的注视点及其移动的路线图，能具体、直观、全面地反映眼动的时空特征，由此判定不同刺激情景下、不同任务条件下、不同个体间、同一个体不同状态下的眼动模式及其差异性；

②、眼动的方向和距离：在二维或三维空间内考察眼动方向（角度），这方面的信息与视景迭加可以揭示注意的对象及其转移过程，并可以结合时间因素计算眼动速度；

③、眼动时间：将眼动信息与视景图象叠加后，利用分析软件提取多方面眼动时间数据，包括注视时间、眼跳时间、回视时间、眼跳潜伏期、追随运动时间，以及注视过程中的微动时间，包括自发性高频眼球微颤、慢速漂移和微跳时间，同时可以提取各种不同眼动的次数，主要是在不同视景位置或位置间的注视次数、眼跳次数、回视次数等等，这些时间和位置信息可用于精细地分析各种不同的眼动模式，进而揭示各种不同的信息加工过程和加工模式；④、瞳孔大小与眨眼：瞳孔大小与眨眼也是视觉信息注意状态的重要指标，而且与视景迭加可以解释不同条件下的知觉广度或注意广度，也可以揭示不同刺激条件对注意状态的激发。

（三）口语报告分析法1 、口语报告分析法 (protocol analysis) ，也称出声思考法 (think-loud) ，是一种由被试大声报告自己在进行某项操作时的想法，使内部的思维过程外部言语化，来探讨内部认知过程的方法。2 、口语报告多半在操作时进行，也可以在操作后通过回忆来叙述。3 、口语报告分析法是对传统内省法的批判与继承，该方法已经被许多信息加工心理学家所接受和采用。（四）计算机模拟法 计算机模拟 (computer simulation) 是信息加工心理学最有代表性的一种研究方法，它是通过对心理过程的计算机模拟来认识人的心理活动过程，即对人的内部信息加工过程进行逻辑分析。通常和理论分析结合在一起，多从程序缩减、流程分析、程序模拟三方面入手。

第三节 联结主义的认知心理学

从现代认知心理学产生至 20世纪 80 年代中期，信

息加工心理学的理论研究和实验研究几乎都采用了计

算机类比的方法，强调人脑对信息加工的系列性、层

次性、有限性和信息的符号化特征。但该方法在 80 年

代遇到了严重挑战，认知心理学从内部开始发生本质

性的嬗变，联结主义逐渐走向认知心理学的前台。

联结主义是基于人工神经网络（ Artificial Neural Networks, ANN ）而兴起的，这是一种模范动物神经网络行为特征，进行分布式并行信息处理的算法数学模型。这种网络依靠系统的复杂程度，通过调整内部大量节点之间相互连接的关系，从而达到处理信息的目的。人工神经网络具有自学习和自适应的能力，可以通过预先提供的一批相互对应的输入－输出数据，分析掌握两者之间潜在的规律，最终根据这些规律，用新的输入数据来推算输出结果，这种学习分析的过程被称为“训练”。

概念 由大量处理单元互联组成的非线性、自适应信息处理系统。它是在现代神经科学研究成果的基础上提出的，试图通过模拟大脑神经网络处理、记忆信息的方式进行信息处理。人工神经网络具有四个基本特征：

（ 1 ）非线性： 非线性关系是自然界的普遍特性。大脑的智慧就是一种非线性现象。人工神经元处于激活或抑制二种不同的状态，这种行为在数学上表现为一种非线性关系。具有阈值的神经元构成的网络具有更好的性能，可以提高容错性和存储容量。 （ 2 ）非局限性： 一个神经网络通常由多个神经元广泛连接而成。一个系统的整体行为不仅取决于单个神经元的特征，而且可能主要由单元之间的相互作用、相互连接所决定。通过单元之间的大量连接模拟大脑的非局限性。联想记忆是非局限性的典型例子。

3 ）非常定性 ：人工神经网络具有自适应、自组织、自学习能力。神经网络不但处理的信息可以有各种变化，而且在处理信息的同时，非线性动力系统本身也在不断变化。经常采用迭代过程描写动力系统的演化过程。 （ 4 ）非凸性 ：一个系统的演化方向，在一定条件下将取决于某个特定的状态函数。例如能量函数，它的极值相应于系统比较稳定的状态。非凸性是指这种函数有多个极值，故系统具有多个较稳定的平衡态，这将导致系统演化的多样性。

人工神经网络是一种非程序化、适应性、大脑风格的信息处理，其本质是通过网络的变换和动力学行为得到一种并行分布式的信息处理功能，并在不同程度和层次上模仿人脑神经系统的信息处理功能。它是涉及神经科学、思维科学、人工智能、计算机科学等多个领域的交叉学科。 人工神经网络是并行分布式系统，采用了与传统人工智能和信息处理技术完全不同的机理，克服了传统的基于逻辑符号的人工智能在处理直觉、非结构化信息方面的缺陷，具有自适应、自组织和实时学习的特点。

一、联结主义和认知革命1 、心理学家赫布 (Donald Olding Hebb) 于 1949 年提出假说：神经系统的学习是发生在两个神经细胞相互连接的突触处，突触间的连结强度是可变的，并首次给出了突触间连结权重值变化的方案，即著名的 Hebb 学习规则 . Hebb规则认为学习过程最终发生在神经元之间的突触部位，突触的联系强度随着突触前后神经元的活动而变化。 。

2 、 1958 年罗森布莱特提出感知器模型，该模型具有分类、自学习、分布式贮存、并行处理和一定的容错性。3、 McClelland 等 1986 年出版的《并行分布加工：

认知的微观结构之探索》第一次系统阐述了联结主义的观点和成就，被称为联结主义的里程碑式著作。4、联结主义将认知机制的解释或理论建立在复

杂的神经网络之上，这一神经网络由大量神经单元相互连接而成，信息不是固着于某一神经单元，而是平行分布于网络结构中。

二、联结主义的基本观点与模型　1 、联结主义模式的基本构成成分包括单元和联结。

——单元是带有活性值（ activation value ）的简单加工器。 —— 联结是单元之间相互作用的中介，单元及单元之　　间的联结构成网络。2 、一般来说联结都是加权的（ weighted ），权值可正、可负，特定的输入将根据权数的提示而决定接受它的单元是兴奋还是抑制。 3 、联结权重决定着联结的重要性以及对通过它所联结的单元之间的影响程度。4 、在联结主义模式中，知识是贮存在加工单元的联结之中，单元的激活表征将引起其它单元新的激活模式。

5 、联结主义试图构建一个更接近于神经活动的认知模型，认知就是相互联系的具有活性值的神经单元所构成的网络的动态整体活动，这种网络所实现的整体状态与对象世界的特征基本一致。6 、联结主义认为知识信息存在于神经网络的联结中或权重里，通过调整权重可以改变网络的联结关系并进而改变网络的功能，通过合作并行主义的形式来运用简单的单个加工单元加工信息，因此称为并行分布加工；又因它对真实神经网络的模拟，故又称为人工神经网络；斯摩伦斯基把联结主义与符号加工范式进行了比较，认为它是处于符号层次水平和真实神经元层次之间的无意识加工，因此又把它称作亚符号范式。

人工神经网络模型（图） 人工神经网络 (Artificial Neural Networks ， ANN) ：人工神经元模拟生物神经元的结构特点，它一般是多输入单输出的非线性单元，具有三个基本特性：加权、求和、传递。当有来自多方向的作用 (X1 ， X2 ， X3 …， ， Xn)时，该神经元会赋予各不同信号以不同的权重值 (Wij)并将各方向的作用强度整合，整合的结果决定了该神经元对其它与之联结的神经元的性质和强度。 典型的人工神经网络模型包括三层结构（图 10-2 ）：输入层神经元、隐含层神经元、输出层神经元。不同层间的神经元形成交叉多维联结（包括兴奋性联结和抑制性联结），同层神经元之间无联结或只有抑制性联结。这里的输入层神经元模拟感觉神经元接受信息；隐含层神经元模拟联合神经元以不同的权重整合信息；输出层神经元进一步整合并输出来自隐含层的信息。

人工神经网络模型的特点：①、并行结构和并行加工——联结主义模型中各结点间的联结采用并行分布的信息加工模式，信息或知识储存在各神经单元间的联结权重中，因此，单个神经单元或整个网络都同时具有信息储存和信息处理的双重功能。②、可塑性、自学习、自组织和自适应性——各神经单元间的联结强度可在学习过程中得到调整和变化，人工神经网络具有很强的学习能力、自组织和自适应性；③、非线性和容错性——具有阈值的神经元构成的人工神经网络是一个复杂的巨系统，具有非线性的特点，可以处理现实世界的各种非线性现象。模型中信息的分布式储存和神经单元的并行加工的特点使得它具有容错性。④、非凸性——是指某个函数有多个极值，故系统具有多个较稳定的平衡态。

三、联结主义模型的学习规则 联结主义模型或人工神经网络模型主要考虑的是网络连接的拓扑结构、神经元的特征、学习规则等。 学习是神经网络研究的一个重要内容，学习方式可分为非监督学习和监督学习。—— 非监督学习：事先不给定标准样本，直接将网络置于环境之中，学习阶段与工作阶段成为一体，学习规律的变化服从联结权值的演变方程。非监督学习最典型的例子是 Hebb 学习规则 P275 。——监督学习：将训练样本的数据加到网络输入端，同时将相应的期望输出与网络输出相比较，得到误差信号，以此控制神经网络中单元联结权重的调整。当样本情况发生变化时，修改单元联结的权重以适应新的环境。监督学习的神经网络模型有反传网络、感知器等，学习规则如 Delta 学习规则和 BP算法 P276 。

（一） Hebb 学习规则1 、赫布于 1949 年提出了神经心理学理论，认为神经网络的学习过程最终是发生在神经元之间的突触部位，突触的联结强度随着突触前后神经元的活动而变化，变化的量与两个神经元的活性之和成正比。2 、赫布曾说“如果一个神经细胞 A 的轴突充分接近另外一个神经细胞 B并能使之兴奋，那么 A重复或持续地激发 B就会在这两个细胞或其中一个细胞上造就一种生长或代谢过程的变化，这种变化又使 A 激发 B 的效率有所增加。”3 、 Hebb 学习规则是一个无监督学习规则，这种学习的结果是使网络能够提取训练集的统计特性，从而把输入信息按照它们的相似性程度划分为若干类。4 、 Hebb 学习规则为神经网络的学习算法奠定了基础，有效的学习算法使得神经网络能够通过联结权重的调整，构造客观世界的内在表征。

（二） Delta 学习规则和 BP算法1 、 Delta 学习规则是对于具有连续函数的神经元的一种有监督学习规则，也是一种梯度下降的学习规则，主要通过把完全的输出模式与完全的目标模式相比较而操作。其原则是：权重的增量应该正比于误差的梯度；权重向量的调整结果能够使误差减少。2 、鲁梅尔哈特等于 1986 年提出了多层前馈网络的误差反传算法（ Backpropagation ，简称 BP算法）：在神经网络学习过程中，首先要有一组目标值，然后给予网络一组刺激信号对之进行训练，每次训练网络都会输出一组向量与目标值进行比较，于是多项误差汇总形成全局误差函数。3 、 BP算法的基本思想就是通过调整权重，使得该误差函数的输出达到全域最低或达到全域的误差允许值。4 、 BP算法成为神经网络模型建构的常用操作过程。

三、联结主义的贡献与局限性 联结主义理论是在神经生理学、神经心理学等学科研究成果的基础上提出来的认知心理学的一种新研究取向，它把“心理活动象大脑”作为其隐喻基础，对大脑的模拟更接近真实脑活动，对心理活动的解释也因此更具有说服力，被看作是“在认知解释方面的一场哥白尼式的革命。”1 、联结主义较好地解决了信息加工理论难以解决的一 些难题。2 、联结主义对传统的符号系统理论进行了补充和修正。3、联结主义理论推动了认知研究领域的一次大联盟。4、联结主义以“心理活动象大脑”为隐喻基础，以对大脑的同构型或同态型模型为研究对象，具有生物还原倾向。

第四节 对认知心理学的评价一、信息加工心理学的贡献1 、实现了心理学的研究对象的回归。

信息加工认知心理学恢复了意识在心理学中的地位，实现了对心理学研究对象的否定之否定，这是一种历史性进步。

2 、实现了研究方法上的新突破。它吸收了信息论、控制论和计算机科学的成果，把人的认知过程看作信息加工过程，引入了计算机模拟技术，这在心理学研究方法上是一次重要的突破。

3、初步形成了认知研究中的整体观，强调了心理活动的动态性。

二、信息加工认知心理学的局限1 、信息加工认知心理学面临着人机类比和模拟研究的局限性。

现代认知心理学以计算机模拟探讨高级心理过程，这的确开创了心理学研究的新途径，促进了心理学的发展。但人心理的复杂性决不是任何复杂的机器可以比拟的。

2 、它从另一个方面限制了心理学研究的范围。3、依然未能把心理学统一到完整的理论体系上来。