how we learn part2 第三章 婴儿全面的内在知识 金句
how we learn part2 第三章 婴儿全面的内在知识 金句
Part Two How Our Brain Learns
当机器配备有两个特征时,学习会更加有效:一个巨大的假设空间,一组有无数设置可供选择的心智模型;和复杂的算法,根据从外部世界接收的数据调整这些设置。在关于先天和后天的辩论中,我们都低估了这两者!
人脑似乎以不同的方式运作:我们的知识通过符号的组合而增⻓。根据这种观点,我们带着大量潜在思想的可能组合来到这个世界。这种被赋予抽象假设和语法规则的思维语言,在学习之前就已经存在了。它产生了大量有待检验的假设。为此,根据⻉叶斯大脑理论,我们的大脑必须像科学家一样,收集统计数据,并使用它们来选择最合适的生成模型。
这种学习观可能看起来违反直觉。这表明,每个人类婴儿的大脑都有可能包含世界上所有的语言、所有的物体、所有的面孔和它将会遇到的所有工具,以及它将会记住的所有单词、所有事实和所有事件。大脑的组合学是这样的,所有这些思想对象都潜在地已经存在,以及它们各自的先验概率,以及当经验表明它们需要修改时更新它们的能力。婴儿就是这样学习的吗?
CHAPTER 3 Babies' Invisible Knowledge
为婴儿的头脑是一张“空白的石板”，我们现在知道这种观点是完全错误的——没有什么比这更偏离事实了。出现 可能具有欺骗性:尽管还不成熟,新生的大脑已经拥有了从其漫⻓的进化史中继承下来的大量知识。然而, 在很大程度上,这种知识仍然是看不⻅的,因为它没有在婴儿的原始行为中表现出来。因此,认知科学家花了很大的聪明才智和显著的方法进步,才揭示出所有婴儿天生具有的广泛能力。物体、数字、概率、面孔、语言...婴儿的先验知识范围很广。
客体概念
是我们所说的“物体”物体的存在是我们环境的基本31 属性。这是我们需要学习的东⻄吗?不,数百万年的进化似乎已经将这些知识刻入了我们大脑的核心。早在几个月大的时候,婴儿就已经知道世界是由物体组成的,这些物体连贯地运动,占据空间,不会无缘无故地消失,也不可能同时在两个不同的地方。1从某种意义上说,婴儿的大脑已经知道物理定律:他们期望物体的轨迹在空间和时间上是连续的,没有任何突然的跳跃或消失。
我们怎么知道这个?因为婴儿在某些违反物理定律的实验情况下会表现出惊讶。在今天的认知科学实验室中,实验者已经成为魔术师(⻅彩色插⻚中的图5)。在专⻔为婴儿设计的小剧场里,他们玩各种各样的把戏在舞台上,物体出现,消失,倍增,穿墙而过....隐藏的摄像机监控着婴儿的目光,结果很明显:甚至几周大的婴儿对魔法也很敏感。他们已经对物质世界有了深刻的直觉,并且像我们所有人一样,当他们的期望被证明是错误的时,他们感到震惊。通过放大儿童的眼睛来确定他们在哪里看以及看多⻓时间,认知科学家能够准确地测量他们的惊讶程度,并推断他们期望看到什么。
把一个物体藏在书后面,然后突然把它压扁,好像隐藏的物体已经不存在了(现实中是从活板⻔逃出来的):婴儿看的目瞪口呆!他们不明白固体可以消失在稀薄的空气中。当一个物体在一个屏幕后消失,在另一个屏幕后重新出现,却从未在两个屏幕之间的空白空间中被看到时,他们显得目瞪口呆。当一列小火⻋沿着斜坡无缝地穿过一堵坚硬的墙时,他们也感到惊讶。他们希望物体形成一个连贯的整体:如果他们看到一根棍子的两端在屏幕的两侧连贯地移动,他们希望它们属于一根棍子,当屏幕下降并显示两个不同的杆时,他们会感到震惊。
因此,婴儿拥有对世界的丰富知识,但他们从一开始就不知道一切,远非如此。婴儿需要几个月才能明白两个物体是如何相互支撑的。2起初,他们不知道当你放下一个物体时,它会掉下来。只有慢慢地,他们才会意识到所有导致物体坠落或原地不动的因素。首先,他们意识到物体在失去支撑时会掉落,但他们认为任何接触都足以让物体保持静止——例如,当一个玩具被放在桌子的边缘时。渐渐地,他们意识到玩具不仅要和桌子接触,而且要在桌子上面,而不是在桌子下面或上面。最后,他们花了几个月的时间才明白这个规则是不够的:最终,物体的重心必须保持在桌子上方。
下次你的宝宝第十次把勺子从桌子上掉下来时,请记住这一点,让你非常失望的是:他们只是在做实验!像任何科学家一样,孩子们需要一系列的试验来依次拒绝所有错误的理论,顺序32 如下:(1)物体停留在空中;(2)他们必须接触另一个物体才能不跌倒;(3)他们必须在另一个物体上才能不掉下来;(4)它们的大部分体积必须在另一个物体之上才能不掉下来,以此类推。
这种实验态度一直持续到成年。我们都着迷于那些似乎违反通常物理定律的小玩意(氦气球、平衡态的手机、重心移位的塑料玩具)...)我们都喜欢魔术表演,兔子戴着帽子消失。这些情况让我们开心,因为它们违反了我们大脑自出生以来一直持有的直觉,并在我们生命的第一年得到完善。麻省理工学院人工智能和认知科学教授乔希·特南鲍姆(Josh Tenenbaum)假设,婴儿的大脑中有一个游戏引擎,这是一个对物体典型行为的心理模拟, 类似于视频游戏用来模拟不同虚拟现实的行为。通过在大脑中运行这些模拟,并将模拟与现实进行比较,婴儿很早就发现了物理上可能或可能的事情。
数字感
通过操纵物体的性质、大小和密度,人们可以证明儿童对数字本身是真正敏感的,即整个集合的基数,而不是另一个物理参数。
假设孩子们看到一个物体藏在屏幕后面,然后是第二个物体。然后屏幕降低,瞧,只有一个物体在那里!婴儿在对意外场景的⻓时间调查中表现出他们的惊讶。然而,如果他们看到两个预期的物体,他们只会看他们一会儿。这种“认知惊讶”行为是对违反心理计算的反应,表明早在几个月大的时候,儿童就明白1 + 1应该等于2。他们建立隐藏场景的内部模型,并知道如何通过添加或移除对象来操纵它。这样的实验不仅适用于1 +1和21,也适用于5 +5和10-5。假设误差足够大,每当一个具体的显示暗示一个错误的计算时, 九个月大的婴儿都会感到惊讶:他们可以说5 + 5不能是5,10 -5不能是10。
新生儿在生命的几个小时内就能感知数字——猴子、鸽子、乌鸦、小鸡、⻥,甚至蝾螈也是如此。对于小鸡,实验者控制所有的感官输入,确保小鸡孵化后甚至看不到一个物体…然而小鸡认出了数字
这些实验表明,算术是进化赋予我们的与生俱来的技能之一,就像许多其他物种一样。已经在猴子甚至乌鸦身上发现了数字的脑回路。他们的大脑包含“数字神经元”,它们的行为方式非常相似:它们适应特定数量的物体。一些神经元更喜欢看到一个物体,而另一些则喜欢看到两个、三个、五个甚至三十个物体——最关键的是,这些细胞甚至存在于没有接受过任何特定训练的动物体内。2我的实验室使用脑成像技术表明,在人脑的同源位置,我们的神经元33 回路也包含与具体集合的基数相适应的类似细胞
概率的直觉
目前最流行的大脑功能理论之一认为大脑是一台概率计算机,它操纵概率分布并利用概率分布来预测未来事件。婴儿实验表明,即使是婴儿也配备了如此复杂的计算器。
最近的一系列研究进一步表明,婴儿配备了进行复杂概率推理的所有机制。
即使是几个月大的婴儿似乎也已经根据⻉叶斯规则进行推理了。
正如夏洛克·福尔摩斯所说,“当你排除了不可能,剩下的无论多么不可能,都一定是事实。”换句话说,人们可以通过推理来消除一些可能性,从而将概率转化为确定性。如果一个婴儿能处理概率,她也必须掌握逻辑,因为逻辑推理只是概率推理对概率0和1.的限制。
动物和人类的知识
婴儿知道还有另一类行为完全不同的实体:有生命的东⻄。从出生第一年起,婴儿就明白动物和人都有一个特定的行为:它们是自主的,由自己的运动驱动。
婴儿对生物的概念并不止于此。大约十个月,婴儿开始归因 例如,如果他们看到有人把一个孩子扔在地上,他们会推断这个人居心不良,然后他们会离开她。他们显然更喜欢第二个人来帮助孩子站起来。
在他们能够说出这些词的含义和含义之前,他们就能够用他们的思维语言来表达这些概念。
这样的判断相当微妙:即使是九个月大的婴儿也能区分出故意伤害他人的人和无意伤害他人的人,或者故意拒绝帮助他人的人和没有机会帮助他人的人。20正如我们稍后将看到的,
这种社会技能在学习中起着重要作用。事实上,即使是一岁的孩子也明白如果有人试图教他一些东⻄。他能分辨出一个普通动作和一个以教新东⻄为目标的动作。根据匈牙利心理学家捷尔吉·格尔利的说法,在这方面,一个一岁的孩子就已经拥有了与生俱来的教育学意识。
面部感知
人脸的专业化是先天和后天和谐合作的最好例子之一。在这个领域,婴儿表现出严格的先天技能(对类似人脸的图片的磁性吸引力),但也有学习人脸感知细节的非凡本能。正是这两个因素的结合,使得婴儿在不到一年的时间里,超越了单纯对两只眼睛和一张嘴的反应,开始喜欢人类的面孔,而不喜欢猴子和黑猩猩等其他灵⻓类动物的面孔
语言本能
婴儿天生就没有完整的词汇和语法,但他们拥有在创纪录的时间内习得词汇和语法的非凡能力。他们的内在与其说是语言本身,不如说是获得语言的能力。许多证据现在证实了这一早期的观点。从出生起,婴儿就已经喜欢听他们的母语,而不是外国语言——这是一个真正非同寻常的发现,表明语言学习始于子宫。事实上,到妊娠晚期,胎儿已经能够听到声音了。语言的旋律透过子宫壁传递给婴儿, 他们开始记忆它。
婴儿很快开始学习他们的第一个单词。他们如何识别他们?首先,婴儿依赖韵律,语音的节奏和语调——我们的声音上升、下降或停止的方式,从而标记单词和句子之间的界限。另一种机制识别哪些语音是相互跟随的。
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