1.3 飘扬起独一面旗帜
社会智能与综合集成系统
认知科学和思维科学在20世纪中以后分别在西方和中国兴起。具有多学科成就和荣获诺贝尔奖的西方认知科学大师Simon创立并且发展了人类的认知信息加工理论，被誉为架设起了人们和计算机之间的桥梁。中国人民科学家钱学森提出并且建立了思维科学和开放的复杂巨系统和方法论等前瞻性学说，提倡人们和计算机结合，估计将出现人—机结合的新一代人。Simon是早期把认知科学带到中国进行合作研究的西方学者，1994年当选为中国科学院外国院士，对推动中国认知科学研究起到了很大的作用。钱学森除了是众所周知的两弹一星元勋、公认的世界《工程控制论》的先驱者之外，由他创建的从定性到定量的综合集成法、从系统的复杂性和认知科学角度，现在在落实科学发展观和科学决策中正发挥着巨大作用。
两位科学大师差不多是同时在世界的东方、西方，以敏锐的思想和科学方法创建了认知和思维研究的领域，通过文献彼此相知。20世纪80年代，Simon来北京大学讲学期间曾经想和钱学森见面，但是因为事繁缘悭，未能实现，但是却给认知科学和思维科学研究留下一段互相碰撞和融合却鲜为人知的史话。
1.3.1 Simon博学多采和在认知科学上建树
1．Simon多学科成就的光辉一生
Simon 于1916年6月15日出生在美国。少年时有着非凡的自学能力并且爱好广泛，从1937年起陆续发表论文，从事城市管理的研究。1942年通过博士考试，获芝加哥大学政治学博士学位。芝加哥大学当时在美国以开放著名，人们可以有各种各样的信仰，可以应用自己的观点发表言论。Simon对许多观点有浓厚兴趣，却没有被判断性问题困扰，他从中获得了大量信息。他在学习中曾经对经济学很感兴趣，而且对数学有比较深的造诣，后来又转向政治学，所以他以后在研究中跨越经济学和政治学，以致成为1978年诺贝尔经济学奖获得者。Simon在他50多年的科学研究生涯中涉及经济学、政治学、管理学、社会学、心理学、运筹学、计算机科学等许多领域，在许多学科研究中都做出了杰出贡献。所以美国耶鲁大学、芝加哥大学、凯斯工业大学、密执安大学、匹兹堡大学、加拿大麦克吉尔大学、瑞典隆德大学、荷兰经济大学等著名院校都曾经授予他荣誉博士的称号。除诺贝尔奖外，Simon于1969年获美国心理学会杰出贡献奖；1975年获计算机的科学国际最高荣誉——图尔应奖；1986年获美国总统的科学奖；1995年获国际机器智能学会终生荣誉奖，成为国际上久负盛名的科学的大师（朱新明，2000）。
就发展过程和研究的范畴来看，认知科学汇集实验心理学、认知心理学、社会心理学、语言学、哲学、神经科学、人学、教育学和机器智能等学科知识。近来认知心理学和机器智能成为研究领域中更加广泛的对象，成为认知科学发展中具有较大影响的主流。所以20世纪70年代Simon曾经归结为：认知科学＝认知心理学＋机器智能。到1993年在美国认知科学家教育大会上对认知科学具有一致的界定：认知科学是研究人的智能、其他动物智能和人工系统智能的科学。当然就我们涉及的对认知科学的研究来说，主要是针对机器智能而进行的。这样认知科学任务，简单地说就是揭示智能的基本过程和工作原理。这包括智能的表示、计算方法和大脑中的结构和功能表示，其中智能的系统的结构是普遍研究的对象。对于机器智能的系统可以应用两种结构模型来论述：链接主义模型和符号主义模型；应用链接主义网络模型去模拟感知过程，而符号主义模型则应用不相同的符号系统来进行模拟。人的智能到底是神经性的还是符号性的，在一定时期内成为认知科学领域中争论的重点，此处不再赘述。我们这里对Simon的贡献，也就是他和同事建立起来的认知信息加工系统中的物理符号系统的假设，进行简单介绍。
2．认知信息加工理论和物理符号系统的假设
认知心理学中信息加工理论是心理学研究中近20多年来发展起来的一个领域。它应用信息加工的观点来研究人们的心理行为。它是和近代信息科学、计算机科学一起发展形成的一个学科。Simon和Newell进一步把机器智能的研究成果移植过来，把信息加工理论的假设进一步地发展为物理符号系统的假设。
物理符号系统的假设应该具有对符号进行输入、输出、储存、复制、建立符号等结构和条件性转移等基本功能，进一步来说，如果一个系统具有上述功能，就可以认为它体现出智能。如Simon认为这种智能就是人们具有的智能，那么就可以判断出下面的观点：人们具有智能，应该是一个物理符号系统；计算机既然是一个物理符号系统，就应该体现出人的智能；所以计算机能够用来模拟人们的活动。这种判断导出的自然结果就是可以按人类的认知来编制计算机程序，还有另外一个特性，当然也可以应用计算机在形式上论述人类的认知过程。这里不难看到物理符号系统，仅仅限定于对抽象特性论述；它的主要贡献是为抽象认知提供解释，当然比较形式逻辑则更为灵活和广泛。
信息加工理论自1979年被提出即显示出它对认知科学研究起到的推动作用。首先它打破几年来心理学研究被行为主义统治的局面，为认知和智能的研究开辟了一个新时代。Simon等人建立的物理符号系统的假设，强调智能的符号性和通常应用性，应用这种模型模拟人的智能的系统，比行为主义的认识大大推进了对机器智能的了解；这种理论是建立在把大脑和计算机相比较的基础上，和机器智能的系统具有许多相类似处，这样可以应用计算机来模拟、验证心理学研究中有关的理论和假设。因为认知心理学和机器智能的结合使得认知科学在20世纪末取得很大发展；因为这种信息加工理论是在心理学研究成就的基础上吸取《信息论》、系统论等许多学科思想并且应用机器智能和计算机等科学手段，所以它符合近代科学交叉发展的规律，从而促使得认知科学成为现在最具有发展潜力、前沿的4个科学领域之一。但是信息加工理论和许多学科的发展过程一样，它们不可以避免地存在着一些缺点，所以也在迎接着来自于不相同方面的批评。传统认知的哲学界认为把人单纯看作是一个符号处理系统，就失去人的社会性，就会忽略人的最本质的方面。因为社会、历史、文化等因素都是对机器智能的系统的形成起着很主要作用的因素。同时另外一些认知科学家认为信息加工理论忽略了作为智能系统的很重要的但不是逻辑建构的部分和以经验为基础的比喻式心理模型，即表象部分。当然在信息加工理论中把计算机科学的术语和模式，机械地加到作为万物灵长的人身上，从演化的角度讲，也不容易被人接受。
自20世纪90年代，认知科学领域掀起现场认知和现场机器智能研究的热潮，这正是针对信息加工理论中的局限所致。认知科学家和现在技术进步结合做的不断努力。需要指出的是，因为在计算机模拟中应用人工神经网络技术求解非线性现象，对模式识别和学习能力的研究有了突破；然后应用高新技术装备对神经定位进行科学判断促使了认知模型得以发展；更加主要的是应用《控制论》和系统论的构思，重点研究智能系统和环境间的相互作用，尤其是环境复杂的程度决定智能的系统的复杂状况。具体地说，增加生态环境和社会环境对认知的重要的现场作用，从而形成现场认知，揭示智能系统涌现的人们和环境间的交互动态关系，这样就把机器智能的研究推向一个新的高度。
1.3.2 钱学森前瞻性的学术思想和思维科学
钱学森于1911年出生在上海，是中国人民科学家，是众所周知的中国导弹之父。他1935年赴美国留学，第二年即获美国麻省理工学院硕士学位，1939年获加州理工大学（CIT）航空、数学博士学位。他师从力学大师卡尔门，在这个期间提出的热障和流体力学中的卡尔门—钱学森公式使他一跃成为世界有名的空气动力学家。钱学森和卡尔门一起为当时蓬勃发展的国际航空事业做出了重大贡献。钱学森成为国际上最早进行现在火箭和导弹研究的奠基人之一。1937年他和马因拿等人在加州理工大学创办火箭研究小组，1942年受美国军方委托在火箭技术培训中心任教，1945年参加美国国防部（DOD）空军科学咨询团，在德国审问战时德方火箭专家并且执笔创作了美国航天事业发展的阶段性纲领的报告《向新的高度跨进》。1947年钱学森即被聘为麻省理工学院正教授。1949年新中国成立后，钱学森辞去在美国空军和海军方面的职务，积极准备归国参加中国建设，却受到美国政府的残酷迫害、关押，出狱后仍然被羁押达5年之久，1954年出版《工程控制论》。
他1955年终于回到中国。20世纪60年代，他即主持中国运载火箭的研究和工程建设，并取得世界瞩目的成就。20世纪70年代和20世纪80年代，他开拓系统科学和思维科学领域的研究，20世纪90年代提炼出开放的复杂巨系统和方法论。因为他在各种学科技术领域的重大贡献，于1956年获中国科学院自然科学一等奖、1979年获美国加州理工大学杰出校友奖、1985年获国家科学技术进步特等奖、1989年获国际技术和技术交流大会和国际理工研究所授予的W·F·小沃克沃尔奖章、1991年获国务院、中央军事委员会授予的国家杰出贡献科学家称号、1994年获何梁何利基金优秀奖、1999年获中共中央、国务院、中央军事委员会颁发的两弹一星功勋奖章。2002年经国际小行星中心和定名委员会批准，把紫金山天文台发现的国际编号为3763号小行星，正式定名为钱学森星。
1．拓阖科学技术前瞻发展新领域
1948年Wiener发表《控制论》，开创了一门新学科。《控制论》既是关于机器又是关于动物中的控制和通信理论的一个学科，其研究的主要问题是一个系统的各个不相同部分互相间的作用定性特性和整个系统的总的运动状态。该理论提出伊始并没有被科学界普遍接受。但是钱学森基于在火箭技术方面的丰富知识和经验，立即认识到《控制论》的重要性，它应用《控制论》原理解决喷气技术中的许多问题，如远程火箭自动导航、发动机燃烧的伺服稳定等问题。站在科学技术发展的高度，他敏锐地意识到在整个工程技术领域几乎到处都存在着被控制和被操纵的系统，事实上有关系统的控制技术已经在发展，所以必要应用一种统观全局的方法，来充分了解和发挥这些导航技术和控制技术等新兴技术的潜在力量，应用系统方法来观察问题。这样一个方面可以使原来有解的问题有望并且可以揭示前所没有的前景。于是钱学森提出一门新的学科技术——《工程控制论》。1953年他们在美国加州理工大学开始讲授这门课程，1954年出版英语本著作《Engineering Cybernetics》，开拓工程中实现自动控制和自动调整理论以及自动控制和调整系统的结构原理的全新领域。这和Wiener的《控制论》一样，开始也不为科学技术界所理解。正如以后国际学术专家评论时说：“在控制学科领域，《工程控制论》提出的学术思想，至少超前5年”。以后随着科学技术的发展，尤其是对自动化的速猛需要，《工程控制论》引起科学技术界广泛关注，先后被翻译成德文、俄文、中文等各种文字出版发行。《工程控制论》成为自动化科学技术的理论基础，为这新学科论述了发展方向，是50年来被这个领域文献引用次数最多的著作之一。
2．高屋建瓴、推进思维科学
钱学森在20世纪80年代后辞去国防科学技术工业委员会领导职务，并把精力放在科学研究上。当时钱学森虽然已经近古稀，但是科学的思想更加活跃，在科学技术领域里驰骋自如。除了已经为科学技术界熟悉的系统工程和系统科学外，他对思维科学情有独钟，许多次甚至是连续和作者通信或者组织探讨，或者发表谈话，对思维科学的建立和发展起到了奠基和推动作用。
在思维科学研究的方向上，钱学森很早就已经指出突破口在于形象思维。他在1986年明确提出“思维科学研究，我们仍然以为突破口在于形象思维学的建立。而这也是机器智能、智能的计算机中心问题。所以这也是高技术或者尖端科学技术的一个重点。我们一定要抓住它们不放，以这个带动整个思维科学的研究”。众所周知，形象思维研究比较困难，作者从事多年的模式识别研究，深有体会。模式识别中，识别实际上就是再认，像上面思维科学大师Simon，他即把模式识别称为模式再认。作者正是在字符识别研究中结合形象思维特性，突破识别率的瓶颈而有所收获。在字符识别中尤其是手写汉字灵活改变，因此应用计算机识别时，需要应用模板匹配。如要像人们具有形象认知过程那样而想整体，模板就要具有动态和弹性功能，这在技术实现上则困难重重，所以只有从形象思维着手才能够在技术上实现，从而进入应用和产业化领域。
通过对思维科学十几年的研究，钱学森对思维科学的认识更加为深化，所以在1995年3月16日在给作者的信中对思维科学做了具体界定：“我们要进一步分清什么是人体科学，什么是思维科学”、“思维学是研究加工信息而不是研究怎么获得的信息，那是人体学事……”、“思维学任务就是怎么处理从宏观世界获得的信息，包括Popper的第三世界这个很重要的信息源、信息库，以获得改造客观世界的知识。处理可以仅仅是人们干，也可以人—机结合……”。这里又确定他几年来对于人—机结合问题的认定。最终他们对思维科学的内涵做了确切的界定：“这样看思维学就只有3个部分：抽象思维、微观法；形象思维、宏观法；创造思维、微观和宏观结合。创造思维才是智慧的泉源，抽象思维和形象思维都是手段”。这为思维科学研究的持续发展论述了方向。
1.3.3 认知思维飘扬起独一面旗帜
1．两位科学的大师
Simon是世界认知科学大师，Simon在其学术生涯中不仅涉猎广泛而且在各门学科中取得了杰出成就，其中包括科学技术界的许多有名大奖。他曾经获诺贝尔经济奖、计算机的科学图尔应奖，曾经被机器智能学会授予终生成就奖。他在研究领域上横跨政治管理、社会经济和信息科学技术等学科；在心理学、机器智能和计算机的科学领域都深有造诣，所以被人们公认为现代科学的大师。
钱学森在50年前即被世界力学大师卡尔门称赞为“钱学森现在学术上已经超过我”。我们知道，如果诺贝尔奖设置了力学奖，当时科学技术界认为像卡尔门这样的大师获诺贝尔奖是当之无愧的。钱学森的《工程控制论》开自动化先河，现在仍然奉为经典力作。他在航空、航天科学技术方面的重大成就自不待言，此外还是中国的系统科学、思维科学的奠基人。钱学森从整体的发展、从促进现在化的建设出发，提出现在科学技术体系和从定性到定量的综合集成法，估计要产生第七次产业革命，他提出的现在科学技术体系的结构和人—机结合的综合集成智慧工程实质上是对人类的认知过程的深化和升华。所以钱学森已经是各个领域科学的大师，为中国、外国科学家推崇（戴汝为，1991）。
2．Simon的中国情结
Simon于1972年中国和美国建交时随尼克松访问中国，这也是他第一次来到中国，在告别宴会上他曾经代表美国科学技术界敬酒。然后作为计算机科学家访问中国。双方的交流使得中国学者很受启发。1980年又随美国心理学家代表团来访，访问期间他做的学术报告受到热烈欢迎。1983年Simon应中国科学院邀请到心理研究所进行科学研究合作。在这个期间他在北京大学分30讲、历时3个月、系统地讲授认知心理学，讲课内容通过翻译后在1986年出版《人类的认知——思维的信息加工理论》。Simon曾专门研究汉字的短时记忆问题，并在著作《思维的模型》中有精彩论述。Simon在20世纪80年代许多次来中国，在演讲和报告中向中国科学技术界介绍国际上经济、管理和机器智能领域上的发展，这些既是当时认知科学的前沿，又成为中国开展国际合作的课题。因为他对中国的了解和感情，从1980年他开始作为中国、美国学术交流委员会（CSCWPROC）人员，并在1983～1987年间担任主席，在促进两国关系的发展上起到了良好的作用。
Simon对中国的认识是逐步深入的，他在1991年写的自传中曾经有过生动的论述。他看到中国改革开放后翻天覆地的改变，看到中国市场的丰富、衣着的多彩、言论的自由，当然更加多的是科学的发展。正是因为这种了解和感情，在他作为国际专家被邀请出席日本智能的计算机大会时，没有为日本的智能计算机捧场而是谈论中国百花齐放的智能研究的情况和成就。
Simon情系中国，中国也是敞开双臂欢迎这位科学大师。他成为中国科学院心理研究所的名誉研究员，被北京大学、天津大学、中国科学院管理学院聘为名誉教授。1994年在中国科学院聘任外国院士时，通过作者推荐并且介绍Simon的杰出成就和对中国认知科学发展的主要贡献，大会一致同意Simon成为中国科学院第一批外国院士。只有了解Simon，才能够体会到这中间凝聚着多少生动的东西方认知科学界的情结啊！
3．认知和思维概念的一次碰撞
各国科学家为他们国家的富强和发展辛勤工作，同时也为全世界科学做出了贡献。科学的思想没有国界，大师间的交流、碰撞会产生出真知灼见。
Simon在中国讲学期间，在和中国学者交流中了解到中国正在开展思维科学研究，奠基人是钱学森。Simon对钱学森在美国和在中国导弹发展的方面工作极为推崇，在看到钱学森对思维科学的论断时，他认为和西方认知科学很近似。所以Simon在1987年来中国讲学，住在友谊宾馆时，给钱学森写过一封信。随信还送给钱学森他的著作《人类的认知——思维的信息加工理论》。信中谈到：“我们有许多相同的兴趣。思维科学学会做的工作，我们称为认知科学。我曾经希望有机会探讨两者间的联系。如它们两者的目的如体现出来那样相类似，那么将有得，在中国和国际方面飘扬起独一面旗帜，使得有完满的研究讯息”。信中，Simon还说到，对超越感觉的感知许多认知科学家认为难以理解，但是通过时间和证据可以解决，对这些也应该交流和合作，以免各国间重复工作。对于这一点，Simon的观点比当时中国科学界的一些专家、学者好像更有远见。Simon对钱学森提倡的思维科学研究突破口在于形象思维，以及创造思维是智慧的泉源，深有同感。Simon表示，这两个题目也是近来他自己正在进行的中心研究课题，并表示未来会把一些近期工作，寄来预印本，以互相交流。最终Simon表达了希望和钱学森见面的愿望。
钱学森当时在国防科学技术工业委员会工作，除在美国的亲人、朋友外，其他美国人士一概不便会见，作者当时通过钱学森的秘书，想促成两位大师见面，这在认知科学和思维科学发展上将会产生重大的影响，但是没有如愿，所以两位大师虽然有神交，却擦肩而过。但是钱学森对Simon的信也很重视，当时他不完全同意Simon的观点，认为还是应该称为思维科学为好并且把这封信转给作者。这使作者得以从两位大师的观点中学习到许多东西，并且为以后在思维科学领域中进行研究得到启发。
4．飘扬起独一面旗帜
1992年为了使我国的科学发展迎头赶上国际水平，我国制订并开展了攀登计划。钱学森在阅读攀登计划项目时，敏锐地感觉到认知科学既然在国际上得到很大重视和发展，我们就应该和机器智能、思维科学一起来进行研究，并且推荐作者作为专家委员会人员，参加《认知科学前沿领域中若干个重大问题的研究——思维和智能的模拟》专题。作者通过参加这个专题研究，在《中国科学基金》上发表《认知科学发展》一文，介绍了认知科学的研究发展，对中外学者的不相同意见也曾经加以简单地论述。不难看到，对于研究人的智能，认知科学和思维科学有相通之处。对思维科学，是说人们的思维，它可以作为机器智能和机器智能的理论基础。就这个来说两者在研究的内容和目的上，可以说是殊途同归。
20年前，思维科学领域里曾有过重大影响的认知的信息加工理论，是Simon的贡献之一，他们把定位于研究高层次的思维策略和初级信息加工过程间的关系，可以应用计算机程序模拟人们的行为水平的策略，应用计算机语言模拟人们的初级信息加工过程。具有中国特色的思维科学，钱学森则界定为“思维学是研究加工信息而不是研究怎么获得的信息”、“思维学的任务就是怎么处理从客观世界获得的信息……”。至于思维科学的处理手段，作者曾经概括为以人—机结合，集智慧大成。这里可以看到两者之间的基本研究定位和处理策略有许多相似之处。在人—机关系的命题中Simon早在半个世纪前就关注计算机对管理、对社会的影响，30年前他曾经把线性规划算法和模拟技术这类计算机决策程序比做是普罗米修斯从神那里偷来的火种。作者在10年前也曾经认为思维科学研究和人—机结合的不断发展，会使人们已经掌握的和即将掌握的知识和技术能够以很灵活的方式为人们共享，各种各样的智能系统将成为人们密不可分的工具，智能得以发展，人们也跟着改进。正如钱学森从人的发展高度估计：“将会出现一个新人，不仅仅是人们，是人—机结合的新人类！”这和Simon“从神那里偷来的火种”这种风趣的比喻一样，我们从中可以领略到大师的神采。
Simon 50多年的学术生涯一直驰骋在许多科学领域，他把许多研究工作统一为一个有机的整体，其中心思想是有限理性说。对这种学说评价，正如Simon的优秀伙伴同时也是科学争论对手的Newell归结的标题《复杂信息加工过程——Simon的影响》。的确这样，Simon和Newell早在20世纪80年代即对复杂性研究有过许多论述。Simon在1996年再版的《人工科学——复杂性面面观》中专门增加第7、第8两章，对复杂性和构造做了专门研究。这时在世界的东方，钱学森在1990年发表《一个科学新领域——开放的复杂巨系统及其方法论》，从系统科学方面开拓中国复杂性研究的领域。由此可见，两位大师在对复杂性的认识上也是相通的，可以说走在认知复杂性科学发展的前沿。
回忆科学发展史上认知科学和思维科学曾经有许多的相通处，如认知科学对人们思维的模型建立曾经有许多借鉴和发展；思维科学的思维分类对认知科学研究起到了推动作用。那么在以后科学研究的道路上，两者也是互相为参详、相得益彰的。认知科学和思维科学发展，都要充分应用现在的新技术手段，如认知心理学新理论的建立，像自适应神经系统需要在脑神经全景上映图和定位；思维科学关于创造性的社会思维涌现需要在万维网（WWW）、灵境技术和各种软件的支持下才能够完成。我们从历史和发展中得到启发，有理由相信认知科学和思维科学在机器智能的研究、在后信息时代的人们自身发展和完善的长征道路上会携手前进，两者将共舞一面旗帜！
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