描述结构和概念结构-对认知系统描述的研究（二）

作者按：最简单的抽象，往往蕴含着极其丰富、又具有颠覆性的思辨。本文的前一部分，我们只从抽象的“认知主体与世界的关系”展开思辨，就能推证出一系列哲学、认识论和实践论的结论。这一部分对“描述”和“概念特征信号”的讨论，每一个都是重量级的：描述认知的不确定性和等价性，最终会帮我们推证两个相对论和量子场论；对于“内部特征的外化描述"则帮我们解决“情感”等所谓人特有的问题；对于概念特征的讨论，则最终埋葬了人工智能领域的”符号主义“。。。概念特征与信号的神经网络式的结合，语言特征（规律）的神经网络化，从理论上看是人工智能可行的路径，也是人脑的特点和基础架构！

2描述结构

对认知系统来说，描述是最基本的概念。认知系统中的任何知识都来自于描述，受到描述的影响，体现着描述的特点。比如1.3节关于哲学的讨论，实际也可以看作是承认“描述”观点的必然结果。事实上，描述的不同方面的特点同时也决定着认知系统的不同方面。下面我们通过对描述结构的探讨来引入对不确定性、等价性以及对应关系的讨论。

2.1不确定性

不确定性是认知和智能公认的特点。概率论和模糊数学曾经是这一方向上的主流，但是人们最终发现它们并不能真正解决“不确定”的问题。本文认为不确定性的产生根源在于描述本身。描述本身就带有一定的不确定性，而描述结构的变化使得其复杂化了。要在理论上解决“不确定性”的问题，必须对描述以及描述结构进行深入的讨论。

2.2描述结构

1) 单次描述：单独的一次描述，是具有一定的不确定性的。比如描述某个物体的长度，用目测只能得到一个大概的长度；即使用尺子测量，结果肯定也是具有一定的误差的。在测量过程中由于尺子的刻度有限，所产生的误差是不可避免；同时在描述的过程中，作为描述主体的我们自己是否有变化，尺子有没有变化，被描述的事物自己有没有发生变化，这些也会影响到我们描述的精确性，使得我们的描述带有了一定的不确定性。

当然，“不确定性”还是应该建立在“确定性”的基础上的。同样以尺子为例，比如我们测量的结果是13.6cm，我们知道13cm可以说是精确的，0.6cm是估计值，是不精确的，但是这0.6的不精确值相对精确值13cm来说小多了，我们的测量结果总的来说还是比较精确的。更进一步的讲，任何描述都有一定的确定性和不确定性两个方面。在某个层次上是精确的，而在更精细的层面则表现为不确定性。如果在某个层面“确定性”完全丧失，则该层面的描述趋于无意义。

2) 同一认知主体的不同描述之间：这时我们真正要完全面对描述的不确定性以及描述主体、工具、对象发生变化所产生的影响。一方面，由前面的讨论可知，描述是具有一定的不确定性的，即使所描述的事物不发生任何变化，两次描述也未必能完全相同。这要求我们在认知或者辨识过程中克服一定的不确定性。另一方面，我们在考虑测量结果时，作为描述主体的我们自己是否有变化，尺子有没有变化，被描述的事物自己有没有发生变化，环境是否发生变化。在通常情况下我们事实上都默认这些因素保持稳定。那么，如果这些因素发生变化了呢？如果这些变化认知系统可以察觉，那么系统也许可以做一定的修正。事实上，在许多情况下，这些变化认知系统根本无法察觉，那么认知系统就只能认为变化前后的情形是等价的，或者说是没有变化的，这一特点本文称之为等价性。

事实上，严格意义上来讲这些因素都是在不断的变化着的，而且许多是认知系统所不能察觉的。这就使得引入“等价性”——忽略那些不可察觉的因素，成为描述认知成功的必要条件。另一个角度来讲，在描述的过程中，认知主体的因素会默认为是不变的，否则描述的确定性将难以保证；而环境、工具和描述条件等因素变化因为被察觉而可以得到修正，同样认知主体的因素如果能被察觉，也是可以得到修正的。

3) 多认知主体的描述——语言的外部特征

我们接着上一小节的思路来讨论不同认知主体对“同一事物的描述”之间的问题。

不同认知主体应该是具有自己的描述机制。不同认知主体之间需要信息交互，这一点就必然要求“语言”的产生－－这便是语言产生的外部原因（这个外部是相对认知主体而言的）。

图2-1：语言描述模型

“语言”的产生立刻就对整个认知系统的结构产生了巨大的影响：彼此相互独立的认知主体就可以合并抽象为一个更大的认知主体。比如我们从一个个单个的人组成人类这一整体。同时可以看到，语言本身实际上并不是直接描述事物的，描述事物的是我们一个个单独的认知主体，语言对事物的描述实际上就是一种语言元素与事物的对应关系。

观察上图可以得到语言描述的一些性质：它来自于独立个体的描述，却又不依赖于独立个体，可以在外部独立存在，有自己的特征。一方面，它继承了独立描述的不确定性，不同认知主体使用语言的时候，会因为描述的差别，有一定的不确定性；另一方面，语言元素与事物间建立了一种对应关系，就是这一种简单的对应关系，它掩盖了或者说是摒弃了不同认知主体描述的具体特点和它们之间的差异，使得语言元素与描述的事物“精确”对应，使得语言的语义精确化。继承了描述等价性的特点。

总结起来有两点：其一，不同的认知主体对事物的描述可能有所不同，但是仍然可以完成对事物的辨识，这一方面说明了多认知主体的情况下的不确定性，另一方面也说明：事物是由不同方面的“质”组成的，对事物不同方面“质”的认知也可以达到对该事物的辨识。其二，语言元素可以与所描述的事物间接建立起“精确”的对应关系来对事物进行描述，使得语义精确化。这时对于描述的等价性就转变为了“精确”。

一个简单的例子：一个无神论者和和一个大主教，他们对“上帝”的看法——描述肯定不同，但是这一点毫不影响他们彼此对“上帝”这一事物的辨识——过程可能不同，也毫不影响他们对上帝有关的讨论——对应关系，尽管他们可以各持己见，争得面红耳赤。

由上面的例子我们还可以发现一个非常重要的信息，就是在这个例子中，认知主体并不是直接通过公共的“语言”中的概念来辨识“上帝”这一事物的，而是通过其自己独立的辨识机制来完成的，并且描述的不相同，不同认知主体的辨识过程也应有相应的不同。

4) 对认知主体内部事物特征的描述。

认知系统内部的特征对其外部、其它认知主体不是直接可见的，即使是对该认知主体自身也未必能完全描述。内部特征的这些特点使得它成为“智能”最为神秘的特点之一。

认知系统外部难以对认知系统内部特征进行描述，该认知主体自身也未必能非常容易的表达出来。这是因为语言这一描述中介也处于认知主体的外部。要在语言中的特征同内部的特征建立起对应关系，就必然要求将内部特征外化，即以某种形式向外表现出来，变得能够被认知。

然而，这种外化的过程又对描述产生了新的影响。一方面，这些内部的特点、特征通过外化过程的处理，又增加了一层不确定性。另一方面，对这些内部特征的真正理解，仅仅有“对应关系”是远远不够的。要去理解该认知主体的内部特征，至少应该有与该认知主体在这个特征上同样的结构，或者这种内部结构已知。尽管如此，由于当时的环境和认知主体所处的状态的影响，对于复杂的认知主体来讲，完全理解其内部特征是很难的，有的甚至是不可能的。

同时，内部特征的外化过程，并不一定是一对一的直接外化，往往是诸多内部特征被外化概括为一个外部的概念或特征，比如人的“情感”、“性格”一类的概念。造成这种情况的原因是认知系统只能直接描述内部特征的外部表现，对外部表现进行描述、归纳和概括，与这些外部表现形成一对一的对应关系。

2.3小结

可以说描述的目的就是建立事物、特征与认知系统内部表示的“对应关系”，而不确定性则是描述的基本性质，并且随着描述结构的变化表现出不同的特点。从不确定性出发，为了描述的成功就必须引入“等价性”的概念。对应关系是认知的核心，而不确定性和等价性则是认知的基本特点，这使得认知系统内的所有的知识都有着不确定性和等价性的“烙印”。

3 概念结构

我们需要将描述所得建立联系，我们有了概念层。

3.1指向性：具体和抽象

从本章开始我们主要关注认知系统内部的情况。

图3-1：对应关系

描述得到了对应关系，但只是“对应关系”还不足以说明描述在认知主体内部的全部特征。另一方面，仅仅只有“对应关系”的描述对认知系统来讲，意义不大。这样的描述之间不产生相互关联，没有矛盾和对错，对新的实践也没有影响，所以对认知系统来说也是没有意义的。

实际上，直接描述的结果是：事物的不同方面的特征对应着不同的感知信号，“不同特征”与“不同信号”满足一一对应的关系，但是又同属于一个事物或对同一事物的描述，而且彼此相互独立。另一方面，尽管“信号”与事物的不同特征有着一一对应的关系，但是“信号”又不专属于某一特定的事物，也可以与其他事物建立起类似或相同的对应关系。“信号”是抽象的。这对信号的组合来说也是同样的道理。

图3-2：指向性

信号是抽象的，内部表示中的信号所对应的特征也应该是抽象的。但实践中的描述毫无疑问是具体的，是指向某个特定的事物的描述，是带有一定的指向性的。认知系统中的内部表示最终必须指向特定的事物，否则这些描述最终就没有意义。对事物的描述事实上可以由对事物的指向以及描述事物不同方面的信号共同来完成。去掉指向性，对事物的描述就抽象成为对具有相同特征事物的类型的描述－概念，“概念”也是抽象的。

3.2概念层模型

认知系统对事物的描述必定会转化成某种感知信号，电磁的、视觉的、听觉的等等，随认知系统的不同而不同。如何处理这些不同的信号呢？如果只是将其直接存储，则就如上一节所讨论的一样，这些描述将因为无法建立起关联而变得没有意义。我们需要一个通用的平台，这就是概念层，可以将信号直接对应为特征和概念进行处理。

图3-3：概念特征模型

这个模型的最主要的特点或说创新在于，没有像符号主义那样想当然的将感知信号直接对应于符号（特征），然后在纯符号（特征）运算上（即概念层上）得到概念，来讨论认知和智能；而是认为“概念”不光可以用符号化的特征来表示，而且是也可以与感知的信息直接对应的。

假使没有感知信号与事物概念的直接联系，认知主体的概念的正常辨识和主体间语言的交互就会变得困难。首先，认知系统未必能清楚的定义或者表征概念或事物，比如“人”、“上帝”等等。而且，不同的认知主体对这些概念的特征的认识可能不同，甚至是几乎不可能完全相同，比如大主教和无神论者认识的“上帝”。这说明，仅仅依靠概念特征关系、表示来进行辨识，在许多情况下是行不通的。

然而另外一方面，特征表示不同（有的感知信号甚至还没有特征表示），但是感知信号却可以是相同、相似的。即使得到的感知信号也不相同，只要得到的是该事物、该概念的某一方面的质，能确定该事物或概念，辨识过程也可以成功。此时，无神论者和主教先生可以从不同的方面来识别“上帝”，而无需达成一致的观点。

再者，感知信号之中可以包含丰富的未被“概念化”的信息。这些信息中不但可以有“概念”、“特征”，也有它们之间的相互关系。感知信号的存储方式本身可以保留大量原始信息，并且节约存储空间。对其进行辨识和思辨所得的概念、特征和其间的关系又可以来验证和丰富概念层的内容。在感知信号中的特征有的是概念中已有的（验证作用），有的则是概念层特征演化的必然（丰富作用），有的则是自身独有的特征。

3.3特征和概念

由上面的模型延伸开来，我们可以得到以下一些关于概念层的重要结论。

1) 概念是由特征组成的。首先，我们把特征的看作事物某个方面的表示，这样特征、感知信号和事物的该方面就有了一个对应关系，去掉特征描述与事物的“指向”，我们可以得到特征与感知信号的对应。另一方面，事物是由不同方面的“质”组成的，事物的表示去掉“指向”得到事物的概念。由此，我们可以认为：概念是由特征组成的。

前面讲到概念也可以有感知信号的表示，这并不与概念是特征组成的观点矛盾。这是因为感知信号并不属于概念层，对它们的处理需要有对应的特征表示。而且，感知信号中没有特征表示的部分对概念层也是不可见的。

2) 概念、特征的分解。概念可以表示为不同的特征，这些特征原则上来自于不同方面的描述，因而也具有相互独立的特点。当其中的一部分特征组合在一起的时候，完全有可能得到另外一个概念。这一新概念和其余特征组合在一起，仍然可以得到原来的概念。新概念实质上可以看作原来概念的一个方面的特征，而且可以被分解为更具体的特征。

此时我们可以看到概念和特征的关系：概念由特征组成；概念也可以是其它概念的某一方面的特征；特征也应该可以看作是一种概念。

3) 概念或特征间关系。概念和特征在“概念”上是相通的，概念和特征可以分解为新的概念或者特征，这是一种包含关系；不同的概念可能拥有部分相同的特征，在某个方面交叉；同时概念可能不具有某种特征，它们之间是不相关甚至排斥的关系。

在由前所述，事物是由不同的“质”所组成的，确定了某一个“质”也就确定了该事物，也就确定了该事物其它方面的质。概念是事物的表示，对概念来说，这样的结论同样适用。概念某一方面的特征可以确定另外一些特征。实际在概念层上，其实就是由某个特征可以推得别的特征，这种关系就是蕴含关系。

当然，特征间关系并不止这一些，限于篇幅本文就不一一讨论了。

4) 概念未必能精确定义。

定义是对概念本质的一种描述，本质上也是属于概念层的一种表述，可以唯一确定对应的概念。本文认为概念层表述有两个独立的来源，一个是来自于其它认知主体或媒介的转述传播，另一个是来源于相应感知信号所对应的特征。对于转述传播来讲，许多情况下只能得到概念的部分特征；另外一方面，转述传播的正确性还有待检验，是一个并不完全可靠的来源；还有，转述传播得到的特征未必能被认知系统所理解。对于对感知信号的辨识来说，也同样有着一定的局限：就是一些感知信号可能不能被认知―认知系统中不存在对应的特征；另外，感知信号对概念的所有“质”是否覆盖完全，也是一个比较大的问题。综上所述，我们可以得到概念未必能精确定义的结论。

尽管概念未必能精确定义，由前面的讨论可知，这并不妨碍概念的存在和辨识。同时，这也不排斥概念可以精确定义。相反，我们可以通过已有的特征来得到、来定义新的概念，在概念层上这样的定义可以是精确的。

5) 基本特征无从表述。

我们已知概念和特征可以分解成新的概念和特征，某种意义上讲，这也表示它们在概念层上可以被描述，甚至被定义。但是不是所有的特征、概念都可以被描述和定义呢？答案是未必。因为概念的分解不可能无休止的进行下去，必然会有不能再被分解的概念或者特征存在，这就是基本特征。

基本特征是认知系统内与基本感知信号直接对应的概念层的表示。因此基本特征是不可能再被分解为更细的特征。因而，在概念层上基本特征不可能在概念层被描述或定义。比如红色，红色是什么？如果不借助实际的例子，这个问题是没有办法完全回答的。

基本特征无从描述这个问题再一次向我们表明了与实践联系的重要性：不可能只通过概念层把其自身所有的问题都解释清楚，概念层与实践的联系是必须的。

3.4概念层的语言特征

概念层是表征不同事物的一个平台，但是如何利用这个平台还需要“引入”相应的“规则”。没有规则，或者使用的方法，概念层的表述也仅仅是表述而已，没有实际的意义。

1) 对物质和事件的描述以及修饰，决定了语言的框架特征，并由此可以展开对概念层概念的分类和相互之间的转化（名、动、形、状）。

事物可以递归的分为两类：物以及物与物之间的相互作用－—事。“物”对应于语言中的名词，“物”本身具有其特定的特征，就有了用于修饰的名词的形容词；动词可以来表征相互作用，而且并不完全依赖于具体的“物”，相互作用也自然有其自己的特点，就有了修饰动作和事件的副词（状语词）；最后由副词（状语词）来修饰形容词和副词。这样通过递归的方法，语言已经对世界中的事物进行分类和描述。

进一步，由于事物的“定义”本身是递归的：即事物、事件本身也可以被看作一个“物”来加以描述，因此动词也是可以被名词化的，此时修饰动词的副词也可以向修饰名词的形容词转化；名词与形容词的关系实际上就是概念与特征之间的关系，也是可以相互转化的。

在现实的语言当中，当然不能完全按照上面的论述对语言元素进行分类，而且也会有衍生出其它的词汇种类和转化形式。但是，在一个完备的语言之中，具有上述四种语言元素性质的要素是不可或缺的。毫无疑问，这四种要素便是现实中自然语言的基础。

2) 语言的传播规则和特征。

四种语言要素决定了语言的大体框架；但是语言要能够真正描述世界中的事物和事件，还需要辅助词（成分）和连接词（成分），甚至是时态、语序、标点符号等等的其它成分的共同参与。

各种类型的词在语言描述中所起作用的不同，并且可以相互转化。这就有需要对不同的句子成分或词语类型进行表征，或者辅助词语的类型转化，这可以称为辅助词（成分）。英语、日语当中词的时态转化、形容词副词的转化等，和一些格助词多属于此类。另外，在语言描述中有时我们需要对不同意群、句群进行连接，这就有了连接词。当然，以上的这些成分并不是语言所必须的。在古代汉语中就经常出现直接将名词动词化，形容词和副词混用的现象，且并没有怎么影响其语义的准确表达。

一般情况下，描述的实践特征也反映在语法当中。描述具有历史的具体的特点，带着时间，环境等因素的内容。作为描述工具的语言也应该反映着这些特点。比如英语、日语中的时态，汉语中的“正”、“了”、“将”等辅助词就反映了时间特征。一般成熟的自然语言都有口语和书面语之分，在日语、韩语中还存在简体与敬体的区别，这些则反映了不同场合下，语言规则的不同。

以上所述都说明具体的语言实现是因需而立、不拘一格的。语言的规则——语法，可以说是千变万化的。某种意义上讲，语言是一种规则物。绝大多数情况下，满足语法就能够表述清楚；但是在规则之外也一定会充斥着种种例外。所以，在另一个角度上，语言更多的可以看作是特征物。四种语言要素（词汇）本身便是某种意义上的概念或者特征（都处于概念层），规则和例外也可以看作语言的特征被认知主体学习掌握。比如敬语：日语、韩语之外其它语言也有一定的表示尊敬的使用方法，但是并不一定像日语那样形成语法规则，而是体现在单个单词或者意群的特征中的。

3)逻辑和推理

由3.3节的讨论可知概念或者特征之间存在着包含、交叉、蕴含等相互关系。概念、特征之间的关系实际上就是世界中事物之间、事件之间关系的反映。这种反映形成概念层表述就是逻辑。对于概念层存储来说，并没有必要将这些关系都整理出来显式的表示（太耗费资源和存储空间，不现实而且没有必要）。但是，对语言的表述来说，在概念层上按照目的性整理出逻辑关系是必须的，否则就形不成语句来。本文认为这其实就是一种思维过程。

事物、事件之间所具有的相互关联决定了语言的逻辑特点。世界是普遍联系的，事物之间有着不同形式的相互关联，反映在概念层上就是概念或特征的相互包含(从属)、重叠(逻辑乘)等等。同时，这些相互关联作为语言的客观存在，也可以被认知和描述，并由此得到更深层的逻辑关系，如“或”、“非”以及“蕴涵”等各种逻辑量词。

逻辑的本质是概念和特征关系的体现，而推理则着重于概念和特征所关联的客观实践。概念层上的概念和特征对应着实践中的事物以及其特征，这是描述的直接同一性。由于同一性，事物及其特征也应满足于逻辑关系；而且，概念和特征的逻辑变换和组合也应维持同一性。推理是根据逻辑关系对事物的性质及趋势进行判断，是描述的主客观同一性的体现和延伸。

由此之上，衍生出对物质、事件的记录与转述传播以及对其性质及趋势的思辨（进而得到规律），完成了概念层的整个结构上的功能。

-待续-

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