第 29 卷 总第 114 期
心理学探新 PSYCHOLOGICAL EXPLORATION
2009 年 第 6期
类比推理的认知过程与计算模型
罗 蓉
摘
胡竹菁
( 江西师范大学 心理学院 , 南昌 330022)
要 : 该文主要论 述了类比推理的认知过程及其计算模型 。 文 章对类比 推理的概念 进行了
[ 3]
1989 年提出多重限制理论( Mult iconstraint Theory) , 多 重限制理论是实用理论的进一步延伸。Holyoak 和 Thagard 用结构一致性的假说合并了这一实用中心, 并开发了一种类比的多重限制方法 , 它对类比中的 相似性、 结构对应性和实用因素相互作用提供一个 解释 [ 15] 。 Gentner 认为[ 6, 11, 12] , 类比应用主要涉及的认知 过程有 1) 检索 ( retrieval) : 在工作记忆中给定一些当 前情境, 人们从长时记忆中获取一个先前相似的或 类似的例子 ; 2) 映射 ( mapping) : 在工作 记忆中给定 两个案例 , 映射由联合它们的表征结构以抽取共同 性和从一 个到另一个投射推论 组成。映射之 后是 3) 评价 ( evaluation) 类比及其推论然后通常会 4) 抽取 ( abstraction) 两个 类似物结构共同 性。在映射 过程 中可能会 存在一个 进一步的 加工 5) 再表 征 ( re representation) : 改编一个或两个表征以提高匹配。 类比检索是人们自发地从长时记忆中想起过去 的相似或类比的例子的过程。研究者们关心人们是 如何从长时记忆中检索潜在的类比物。大量的实证 表明 , 相比映射过程, 基于相似性的检索更多从表面 相似性中而更少从结构相似中得出。例如, Gick 和 Holyoak( 1980、 1983) 表明人们经常无法 获取潜在有 用的类比物。实验要求被试解决一个靶问题 ( 肿瘤 问题 ) , 那些在解决此靶问题之前看过一个类似故事 的人们成功解决问题是那些没看过类似故事的人们 三倍( 30% 对 10% ) 。但被试中的大多数却没能从类 比中获益。然而, 当对未解决者提示回头思考先前故 事, 解 决的 比 率 再次 增 加 到三 倍, 即 达 到 80% 至 90% 。Ross( 1987) 也发现在问题解决中有这种自发类 比迁移相对缺乏和表面回忆占主导地位的现象。 类比研究的核心焦点在于映射过程, 通过映射 人们根据另外的情境来理解一个情境。映射即是, 联合 ( alignling) 两个案例的表征结构并投射 ( project ing) 推论 ; 然后评价类比及其推论。在类比映射中, 一个熟悉的情境( 基础域或源类比物) 被用来作为一 个不熟悉情境 ( 目标类比物) 推论产生的模型。映射 过程包括两个表征情境间的结构联合及从一个到另 一个推论的投射。联合应结构上一致 , 也就是说 , 在 基础物和目标物的映射元素之间必须是一对一的一 致( one- to- one correspondence) , 并且相应的谓项的 论据也必须相似连贯性 ( parallel connectivity) 。Gen tner 的系统性原理 ( systematicity principle) 认为: 一个 由高阶限制关系联结的关系系统如因果关系在类比
。Gentner 的结构映射理论其后由 Ken Forbus 发 Keith Holyoak 博士是美国洛杉矶加利福尼亚大
展为结构映射引擎( SME) 。 学心理系的著名教授, 他对人类思维的科学理解做 出了许多重要贡献, 他的研究通过认知的计算模拟 把行为研究和神经研究联合在一起。Holyoak 已发 表 170 多篇科学论文 , 合著和编著过数本著作, 包括 !归纳 : 推论的过程, 学习和发现∀ , !心智飞跃 : 创造 思维中的类比∀ , !类比思维∀ 和!剑桥思维与推理手 册∀ 等。Holyoak 于 1985 年提出类比的实用理论( the Pragmatics of Analogy) , 他强调类比问题解决中实用 主义的地位 , 即当前目标和上下文如何引导对一个 类比的 解释
[ 14]
。之 后, Holyoak 和 Paul Thagard 于
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中比一个同等数量的独立匹配更重要。这一原理指 导一个联合的选择, 因此两个可能的联合中更系统 的部分将被选择。系统性原理反映了类比加工中一 致性和预测力的一个内隐偏好。这样, 一个有着大 量关系的联结系统的基础域 , 将通过完善目标域中 相应的结构产生备选推论。 评价是判断一个类比的可接受性的过程。评价 一个类比至少包括三个标准。第一个标准是结构完 好( structural soundness) , 即联 合和投射推 论是否结 构联贯 ( structurally consistent ) 。第二个标 准是目标 域的投射推论的真实有效性 ( factual validity ) 。因为 类比不是演绎机制, 这些候选推论仅仅是假设 ; 它们 的真实正确性并不是由其结构一致性能担保的 , 必 须被单独检验。第三个标准是 , 在问题解决情境中 的目标相关性( goal- relevance) 。即推理者必须问类 比推论是否与当前目标相关。 改编( adaptation) 或再表征的目的是改进两个类 比物共同结构的匹配和抽象。通过再表征或改编 , 一个或两个类比物的 表征被修改以 提高匹配。同 时, 通过图式抽取 ( schema abstract ion) , 表 征一个类 比解释的共同系统被保留以备后用, 类比能促进新 的关系类别和抽象规则的形成。如 Gick 和 Holyoak 问题解决的研究 ( 1983) 表明, 人们能在样例间抽取 出关系一致性, 并入一个图式。比较结构相似的问 题导致提高了更深对应问题的成绩并促进了从具体 比较到抽象类比的迁移[ 13] 。 Holyoak 在!剑桥思维和推理手册∀ 一书中, 总结 前人 研 究 , 归 纳 类 比 推 理 的 主 要 成 分 有 类 比 源 ( source) 、 靶问题 ( 或目标) ( target) 、 检索 ( retrieval) 、 映 射( mapping ) 、 学习 ( learning ) 、 图 式 ( schema ) 、 迁移 ( transfer) 和推论 ( inferences) , 如图 1 所示 [ 7] 。
[ 2] [ 1]
基金项目 : 2008 江西省高校人文社会科学研究一类项目! 类比推理的发展理论研究∀ 。 通讯作者 : 胡竹菁 , E mail: huzjing@ jxnu. edu. cn。
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蓉等
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不同领域捕捉重要模 式。它被广 泛应用于问题解 决, 在法律推理中, 引用过去的相关案例能够帮助人 们裁决新案件, 这已成为类比推理的一个形式化应 用。第三 , 类比在创造和科学发现中是一个关键的 机制。科学历史的研究表明 , 类比是很多伟大的科 学家如法拉第, 麦克斯韦和开普勒等常用的思维模 型。第四, 类比在交流和劝说中也被用到。类比具 有影响人们政治信仰 , 左右人们的情感的功能。类 比推理已经超越了先前给定的信息, 它使用源和目 标间的系统性联结以产生一个关于目标的可行的 , 尽管也可能会犯错的推论。 从上述观点可以看出 , 认知心理学对类比推理 的理解更强调由物体间本质( 关系或结构) 的相似产 生出新的推论, 这一点创造性恰恰也是类比的优越 性所在。 2 类比推理的认知过程及主要成分 在类比推理的心理学研究中 , 有两位主要代表 人物 , Dedre Gentner 和 Keith J. Holyoak。 Dedre Gentner 是美国西北大学心 理系教授, 其 研究领域涉及: 学习与思维; 类比, 相似性和隐喻; 概 念和概念的结构 ; 语言和认知; 语言习得; 跨语言研 究。主要著作有 : !类比思维∀ 、 !思维中的语言∀ 、 !心 智模型∀ 。至 09 年 11 月, 她已在类比, 相似性, 隐喻 和心理模型研究领域已发表论文 170 余篇。 Gentner 于 1983 年提 出 结构 映 射理 论 ( Structure - Mapping Theory) , 这是她关于类比 推理的核心理 论, 她认为 一种关于类比推理的理论应该有两个重要特征 : 其 法则仅依赖于知识表征的句法属性, 而不依赖于该 领域的特殊内容 ; 该理论框架应将类比与字面相似 性、 抽象的应 用及其 他类 型的比 较清 晰地 区别开 来
[ 7]
辑思想中一个重要概念 , 有 本质 、 规律 等意义 , 具有相同本质、 规律的事物为同类 , 反之为异类。类 推, 在中国古代 , 是逻辑推理的统称, 指依据类的同 异关系所进行的推理 。 在逻辑学中 , 类比就是类比推理, 或者可以把类 比理解为类比推理的简称。在许多逻辑学著作中 , 类比推理被看成是一种特殊的归纳推理。类比推理 在逻辑学中, 通常 被定义为: 它是根据两个 ( 或两 类) 对象在一系列属性上是相同( 相似) 的, 而且已知 其中的一个对象还具有其他特定属性, 由此推出另 一个对象也具有同样 的其他特定属 性的结论 。 这一定义流传较广, 但仔细分析, 该定义侧重于物体 表面属性的比较 , 强调属性的推移。有心理学者认 为, 逻辑学一般对类比的意义估计不足 , 对类比推理 描述肤浅, 一般认为自然科学比较重视类比推理的 重要意义。 在认知心理学领域, 类比既可以被看作是推理 的一种类型 , 也被认为是知觉的一种。把它看成是 推理的一种类型的观点认为 , 类比存在于知识从一 种情境 ( 称为源或基础物 ) 迁移至另一情境 ( 称之为 目标) , 迁移的依据是在两个情境 间有着某种相似 性, 如关于手头任务的判断两种情境在本质上是同 样的。这是当前关于类比的主导观点[ 3- 5] 。 Gentner 认为 , 类比就是关系结构从一个领域到 另一个领域的复制[ 3] 。她进一步阐述, 类比即是 1) 在不同的领域或系统中相同的关系中存在相似 ; 2) 由此推论如果两物体在某些方面有着一致性 , 那么