感知和认识的控制论

感知和认识问题与哲学的历史一样古老；它是认识论的首要问题。古往今来的哲学家都议论过这样一个事实：虽然到达我们眼睛、耳朵和其他感觉器官的感觉信息在不停变换，但我们却能感知到稳固的物体、人物和经常发生的可辨认的事件。古希腊人谈论感觉世界的“嘈杂混乱”，并且几乎用尽了可能有的所有理论，去尝试解释我们对观察到的这个世界的感知。

某些希腊哲学家是实在论者，另一些是怀疑论者；有些把他们的认识论植根于唯物论的本体论，另一些则立足于唯心论的本休论。马克思主义哲学的创始人敏锐地认识到了这个问题，非作出了详尽的论述。他们的立场是把认识论的实在论同本体论的唯物论系统地结合起来。列宁的“反映论”对这一立场作了最详细的阐述。这一理论认为，人的感觉和认识是被感知客体在主体意识中的反映。列宁的理论是实在论的：它认为感觉对象存在于不依赖于感觉的世界中。

在过去几十年内，主要由于量子物理学家的发现，由马克思主义哲学创始人表述的反映论受到了怀疑。在微观现象领城内，感知器官同被感知的事件相互作用。没有这种相互作用，我们就不可能感知光子和电子之类的基本粒子，或者即使有仪器作中介，也不可能获得关于它们的信息。因此，物理学家所感知的并不是自在的粒子，而是仪器同粒子的相互作用。有些哲学家把这种情况推广应用到宏观物体之上，按照它们的观点，所有感知形式都是主体同客体相互作用的显示。

当代科学表明，这种观点具有某些优点，但并非是对感知过程的完整说明。从量子物理学出发所作的推广只具有有限的有效性，发生在亚原子领域中的主客体之间的相互作用方式并非完全适用于宏观领域。不过，感觉决不是外界客体在主体意识中的简单反映。在被感知客体同它的被感知之间有一种复杂的关系。当代科学通过阐明感知的物理基础，帮助我们搞清楚了这种关系。虽然神经生理学没有发现意识在解剖学上的对应物，因而对大脑皮层的各认识中枢所作的分析没能回答我们究竟是怎样意识到我们的感觉的，但是，关于到达我们感觉器官的素材（data）是如何传递到大脑并在大脑中进行加工的，神经生理学能够并且确实解决了许多困难的问题。

今天的人脑是人类这个物种经过长期进化的产物。一个高度发达的能感知环境中的事件的中枢，是进化过程合乎逻辑的结果。当系统变得越来越复杂并进入远离平衡的不稳定状态时，它们就要求获得关于环境中有关条件的更多精确的信息。当我们如此复杂的一个物种出现时，为了生存和进一步进化，就得相应具备高度发达的认知器官。事实上，除了生理上有相对微小的改进之外，现代人在生物学方面的基本的进化发展一直表现为大脑和头盖骨容积的増加和形状的改变。南方古猿头盖骨的容积是400-650立方厘米，直立猿人增加到750-1200立方厘米，而现代人达到了900-2100立方厘米。随着大脑客积的增加，早期猿人那向后倾斜的前额变得越来越向前突起。就其大小而言，现代人的脑很可能是宇宙中最复杂的物质系统。

现代人硕大而复杂的脑使得他能对到达身体感觉器官的刺激作出高度特定的感知和解释。按照神经生理学的最新发现，我们对周围世界的感知并不是从个别感觉素材和特殊刺激出发进行简单的建构。我们赖以感知对象和事件的信息来自外部世界，其形式是以各种频率传播的波，虽然这些波是有严格限制的。正是使用有机休环境中在可感知波段范围内无数的波，大脑才生成图象、声音、气味、质地和味道。脑做到这一点是靠各种机制分析接收到的波，这些机制把我们纳入时间和空间的坐标，维持着那些经久不变的形状和形式，并把自由流动的波的序列建构成稳固的日常经验世界。

当代神经心理学表明，感觉刺激进入一个复杂的预构场（prestructured field ），在那里它们同来自神经系统内部的信息整合。例如，视神经脉冲是由数百万根神经纤维传导的，这些神经纤维从视神经的每一侧通向被称做外测膝状核（lateral geniculate nucleus）的丘脑。在这个区域，相应从视神经进入丘脑的每一根神经纤维各有八十多根神经纤维。而对视觉信息进行加工的区域则包含有几亿个神经元，这个数目又要比同外侧膝状核相联系的神经元多几百倍。另外，大脑皮层的视觉区城直接与边缘系统相连并返回到外侧膝状核。此外还有同负责视觉识别的区域的联系，甚至还有同负责眼的运动和聚焦的区域的联系，这样一来，大脑皮层中的信息加工过程甚至能够影响到对感觉器官收集的刺激的选择。

这说明，感知不仅仅是对被感知对象的反映，而是一个对感觉器官接收到的关于对象的信息进行分析的复杂过程。在微观领域之外，尽管我们不是一定得同我们感知的对像发生相互作用，但是我们感知到的只是对象高度特定的一些方面。这些方面要产生出可识别的事物和事件，必得由大脑进行分析和解释。这种解释受到行为的检验：感知者根据自己的解释，对被感知对象作出反应。这种行为因素（即“实践”因素）就生成控制论的反馈环，通过感知和行动，它把感知者与被感知世界联系起来。

对感觉器官获得的素材的分析，因而也就是说感知的性质，并不是与历史无关的：它们是在时间过程中进化而来的。除开人类这个物种经历生物进化获得特有的脑结构这个遗传因案之外，形成感知的还有个人的和文化的因素。它们是在社会和文化发展过程中进化而来的。基因决定着脑对一定频率的波作出反应的能力，并对接收到的构型按多种方式中的一种作出解释。但是，选择哪一种解释却不取决于基因：每个人由其所处的社会和文化环境获得他构造其经验的方式。

脑的遗传天赋具有相当大的可塑性，包括学习能力和调整其基本特性的能力。这并不是说“纯粹经验论”被证明是正确的。洛克在1690年首次提出的心灵的“白板”理论是错误的。即使在刚刚诞生的时候，人的心灵也不是环境能在上面自由地刻划出一套属性和能力的白板。个人是带着我们这个物种特有的脑结构降生的，它能对感觉刺激作出选择和解释。在此结构中有内在的密码和过滤器，社会和文化的经验能给它添加更多的密码和过滤器。

我们今天用来分析感觉素材的密码和过滤器植根于现代人的社会和文化进化。尽管我们肯定不能直接证明这一点，但是J・吉布瑟（Jean Gebser）的《起源和现代》（Urpsrung und Gegenwart）之类的开创性著作已经把我们这个物种（上起Ursprung,即我们的“原始起源”,下讫Gegenwart，即我们的“活的现世”）的感知和认识的典型形式的进化过程追寻出来了。

吉布瑟发现，伴随着明显的意识变异，我们祖先的文化发展过程存在着明确可分的不同时代。表征着不同时代的不同意识结构肇始于“古结构”，按照吉布瑟的观点，这种“古结构”同《圣经》中的天国即便不是完全同一，也是最为接近的。那个时代，个人同世界之间完全没有区分，而在接下来的几个时代一一称为“巫术时代”，“神话时代”和“智力时代”，人同世界的差别就越来越明显了。E・纽曼（Erich Neumann）对意识的起源和发展所作的经典研究证明了，在文化进化的早期阶段，个人和群休，自我和无意识，人和世界，相互融为一体；一切都服从神秘参与定律，即无意识同一定律。我们正是从这种的一些起源中，而不是从缺乏理解力的痴呆眼神中，进化出了现在这种独特、敏锐、空间限定（spatially determined）的意识。

我们这个物种经由几百万年进化获得的对感觉刺激译码的本领，在儿童成长过程中重演出来。J・皮亚杰对婴儿智力发展所作的研究，得出了与吉布瑟对意识的历史起源所作研究基本上相同的结论。这两种研究都表明，在发展的早期阶段，世界和自我是混然一体的；二者无法区分。婴儿的心灵分不清主体和客体，也划分不出空间和时间边界。婴儿的世界是“物质的”世界：在他出世后的头几周以至头几个月中，他只具有“原生意识”。只是随着幼儿的长大，脑子里面模写的东西变得更为明确，主客体的区分、空间和时间的界线、以及赋与经验流以秩序并造成人、物体和事件世界出现的其他认识特征才会出现。上述过程的各阶段现已搞得比较清楚了，关于在童年的发展过程中，对成人的被感知世界的渐次构建过程已没有什么疑问。

历史告诉我们，人的感知和认识的复杂操作是长期进化而成的，但是它并没有告诉我们，一旦进化而成，它们是怎样操作的。大脑是怎样进行这些复杂操作的，现在已由感知的神经生理学方面的新发展揭示出来了。这新发展就悬K・普里布拉姆（Karl Pribram）开创的生物全息理论。按照这一理论，大脑皮层是由类似于全息接收场那样的树枝状系统组成的。将输入编码输入大脑的过程遵循某些同全息图构成过程中相同的转换规则。这并不是说大脑皮层被构造成象均匀的全息底片那样，而是说它的各种结构构成能对信息进行分布式编码的全息斑。认知分析是在神经元之间的衔接处，而不是在神经元内部完成的。时起时落的神经电势在长神经纤维的末端形成波，在这些末端它们同形成神经元之间联系的较短的分枝毗连。所谓的局部环路神经元（local circuit neuron）不具有长神经纤维，也不显示神经脉冲；它们主要是以递级波方式发挥功能，并在神经组织片中起水平连接的作用。这种连接产生出干涉型式的全息型。

普里布拉姆的下列理论受到了实验证据的支持，大脑的视觉系统、听觉系统、触觉系统和运动系统加工的是光谱范围内的输入，也就是说它们是按全息方式进行操作的。例如，眼睛不是感知物体，而是感知波形。实验表明，视觉皮层中的神经元主要是在受到特定方向的线条的刺激时才作出反应的。人们还进一步看到，当这种线条在视野扫过时，神经元的反应不是均匀的，而最好被描绘成是一种波形。拉塞尔（ Russsell） 和K・徳瓦卢瓦（Karen Devalois）同他们的合作者表明，用线条的方向只能对视觉皮层中神经元的反应作粗浅的描绘，用线条的方向和光栅的空间频率才能作精确的描绘。他们的实验证明，当用棋盘和花格布刺激视觉系统时，神经元对空间—时间型式的傅立叶变换作出最大的反应；它们对棋盘和花格布的个别线条的方向的反应则要小得多。情况似乎是，由视网膜传递的视觉形象分解成它的傅立叶变换：具有特定频率和振幅的波形。视觉系统中的神经元对这些波元素的这一个或那一个作出反应。

整个视觉系统差不多是一个光学图象变换过滤器，类似于全息照象所使用的摄影过滤器。不过，一般全息照相是作为整体傅立叶变换编排的，型的分布遍及全息媒介。反之，在神经系统中，分布在解剖上被限制于那传递给特定细胞的输入。因此，在大脑的感知器官中起作用的全息过程用伽柏（Gabor）变换来描述更为合适。这种变换在无限的傅立叶变换之上加上一个高斯包络（Gaussian envelope）：后者中的无穷大是受约束的。

伽柏变换是用“斑”和“多路传输”全息摄影技术做实验时发现的。这种变换限制个别接收场的反应，很象小提琴手把他的手指按在琴弦上限制它们的共鸣（庄子-吹奏者）。在脑的视觉系统中，一个个的斑是由神经元组成的，据信限制在5度视角（视角是单个神经元的接收场）。大脑皮层表面是由一系列毗邻的斑组成的，这些斑的每一个都对密码波形作伽柏变换。因此，视觉信息在人脑中与在昆虫的眼睛里一样，是用许多个别斑传递的复合素材装配成的。这些斑还通过渐次的编码变化传递运动感。通过象全息接收场这样一个网络的操作，大脑对来自感觉器官的复杂波包中的特定元素进行变换，从而获得关于有机体和它周围世界的图象、声音和有关信息。

新的大脑理论证明，在对与输入波形相关的接收域的混杂物进行调谐处理方面，大脑具有高度的选择性。例如，只有在组成接收域的细胞网络同被感知的颜色的波形相对应时，才会出现那种颜色的感觉。“黄颜色”感觉的出现就取决于该刺激的波长的饱和、其亮度以及感觉在其中出现的波长和亮度的背景这些因素。

大脑功能的全息摄影概念使得感知成为“内容定址的”，而不是“位置定址的”。究竟什么被感知不在于是由哪些细胞接收，也不在于是由哪些特定脑区接收（尽管不同区域的接收性是不同的）；真正起决定作用的因素是输入的特征同神经网络的接收能力的对应性（“调谐”能力）（是否这才应该是信息的价值定义？）。刺激播送到由神经元网络构成的整个全息斑系统。对输入的选择，从而也就是实际上收到了什么决定于各种网络的特性与输入波形的特性之间是否一致。因此，一定的输入在大脑中是否引起反应取决于大脑内全息斑的调谐，而不取决于各个细胞的解剖学特征和它们在大脑结构中的位置。

由于大脑皮层的接收区域是内容定址的，而不是位置定址的，因此感知就不依赖于特定区域内细胞群的特殊功能。一个网络可以接替另一些网络的工作，如果后者变得不能胜任的话。这就是说，接受性能够在系统内进化或微调。这就能清楚解释一个令人困惑的发现：脑组织即使遭受严重损伤也不会丧失特定的记忆和已学会的行为型式。学习功能并不是在大脑中由特定的结构（恃殊的分子，或脑细胞之间的特殊联系）编码的。大脑内并没有保留经验和信息的准永久性的“印迹”。相反，信息的分布遍及脑的广阔区域，它由相应调谐的细胞集合来编码和解码。

新的大脑理论不仅帮助我们解开了学识和信息的保存之谜，而且还帮助我们搞清楚了认识论上的另一个问题：在视网膜上的二维投射是如何转换成我们意识的虚空间中的三维图象的。全息理论告诉我们，三维印象是对投射图象的相对位置，特别是它们的轮廓进行复杂分析的结果。这种理论有实验发现作为依据：由对象表面散射出来的光所产生的原始信号型式仅仅达到视网膜上的接收器，然后由中枢神经系统决定怎样对这种型式解码并构成被感知对象。像镜头系统那样操作的视觉器官是不可能完成从二维到三维的转换过程的；只有全息照相系统才能毫无损失地存储单个二维表面上的所有空间信息，并从这些信息中构成三维图象。通过各种时间和空间的坐标对全息照相式多路传输的和滤过的二维视网膜图象的同时重构产生出三维视觉图象。

对物体和事件的感知是一个复杂的过程，涉及到对物体和事件赖以重构的那些波形进行全息编码和解码（确定与不确定）。正像我们已经指出的那样，这个过程构成了一个完整的控制反馈环。这个环由下面这些部分组成：被感知的客体和事件，接收到的关于它的感觉信息（波形），大脑对这些信息的解码（即作为感知到的客体或事件），以及感知者赖以检验自己感知而作出的反应。现在我用信息流程图来表示这个控制环。

让我们假定在信息源（E）、输入（P）、输出（R）以及输入和输出之间的控制—编码（C）（或耦合）之间有一股可变信息流。令这信息流依顺序E→P→C→R→E作连续不断的循环流动。这里，E提供可分析出稳定消息的噪声（图一）。P的作用象一个过滤器，接受E提供的部分噪声因素，并排除其他成分。这些被接受了的因素经过C被传到R。这就是说，系统输出依靠的不仅是经P过滤后输入的信息，还有与C有关的信息。由于输入和输出是由C进行的编码耦合在一起的，因此输出R是输入P与C相关的一个特别协调的反应。经过R，这一信息流程又将我们带回到E，并且再经过这个循环中的其他环节转回来。这样，我们就在E、P、C、R四个部分之间得到一个持续不断的信息流。

像下面将要使用的许多图表一样，图一的缺陷在于它仅仅是一种二维描述。鉴于上述信息流在时间上的延续性，它实际上应当被描绘成方向朝上的一条螺旋曲线（图二）。但是，为了简便和直观，我们将继续使用图一而不是图二。

现在，通过这一循环噪声虽然被过滤了，并且特殊的适合的反应又进入循环，但还是未进一步对“消息”进行破译（decipher）。后者只是在C相对于输入P的不变性这个条件得到满足的情况下才会出现。明确地说，我将把满足作为不变性的变换C的输入看作是有序信息。C体现的这种不变性是某种符合P的型式。如果这种型式产生了，C就会得出特别协调的输出。这种密码表征着一种不变的因素，即一种遍及可允许变换范围内的因素。当P进行这个范围且满足于密码，那么相应的反应便产生出来。因此，对系统来说，消息在于经由P而与C匹配。这样的“匹配流”与系统的内在标准一致，并且我认为，这表现出了对它的可知性。毎当P过滤出从E来的，并与C一致的信息，那么系统就会产生出协调的反应。这种可能事件描述在（图三）中。

图中的双杆箭头表示P是C的一种变换。但是，除非我们赋与该系究以目的性，否则这种匹配信息流的出现就仅仅是一种偶然事件。它依靠的是提供噪声的E，而噪声又必须是经过P过滤之后洽洽能与C的密码相一致的。不过系统能够设法增加发生这种情况的概率。我们不要忘记，在系统的输入和编码的变换情况下，R是相应于不变情况的特定反应。因此，R就被看作是对这种状态的反应。它指向信息源E——通过对其内部所产生的噪声源被过滤后，与系统内部的密码相匹配。这就是说，在输出产生的基础上，输出又给输入以条件来增加后看，满足与密码匹配的机会，依据这种特征，系统的密码应具有自稳性：它产生一种增加与系统自身相匹配的输入的输出。这样我们就得到（图四）

这里我们引入了负反馈概念进行说明。负反馈概念是以下述条件为基础的：诸环节之间存在着一条持续的信息流，以及控制这条信息流而使系统趋于不停流动的系统自身的密码或标准。因此，负反馈的结果就使得E变得越来越有序，即E变得越来越为系统所要求的条件相符——当E经由P过滤后，所滤得的信息是满足系统密码的那种“消息”。（这是信息的控制技术的定义——信息是用来消除随机不定性的东西。）

现在，我们准备再加上另一个系统特征，以完成这个公理性的结构。这一最显著的特征便是：适应。我认为，密码对于经过P而输入的信息，不是确定不变的，而是应变式地适应。这就是说，系统不仅是自稳的，而且是自组织的。它把自己的密码纠正成它倾向于接受的那种输入。它具有一种显著的特性，即在系统实际输入的范围内，找出不变的因素来。我们设想的情况是这样的：P输入的不适应信息量导致探索性的反应，而不是引起“无能为力”的反应。因而，这种系统是这样的，只有当输入为其密码相适应时，已知密码才通过反应使系统持续运动下去，否则它就会通过R和E而改变输入并用备用密码来代替。如果密码可产生适应任何输入的反应，那么，系统便是永远持续的。输入与密码的完全吻合,导致成功密码的建立,以代替以前失败的密码。这样,系统对其噪声源的自组适应便可表示为（图五）。

如果E总是趋于变动的话，那么系统的适应性与自组织性就成了系统功能的先决条件。作为E变化产生的结果，系统中适应于原来功能的密码便被舍弃不用了，以便适应正在变化的时间过程。当这种情况发生时，就要求系统发挥它的适应性功能：正反馈探测以发现新密码，负反馈系统则稳定系统信息流，直到E进一步变化产生出不适应的输入和密码为止，并要求重新恢复适应自组织活动。这样，系统就不断地测定出自身密码适宜环境的变化区域（空间正义）。

系统自稳和自组织功能的结果是保持了系统中各种密码与其环境之间的持续不断的联系，这种联系是在系统自稳定的控制过程中产生出来的：这样的系统可被看作是把自己的密码“投射”到了它所处的环境之中（图六）。

同样，在环境状态和系统密码之间之所以存在那种联系，是由于系统自组织的适应性活动而产生的：系统在自己的各类密码中“模写”了环境的状态（图七）。

显然，正是自稳和自组织的系统功能导致了系统密码与其环境间的持续联系。这种联系是通过输入和密码的适应性显示出来的（即以对输入的不变性密码为标志的），就外部特征而言，这种功能似乎是某种目的的活动，但是从内部来讲，则没有什么本质的和神秘的目的特征：按照萨默霍夫（Somerhoff ）的“定向联系”概念和维纳的反馈控制概念，我们现在可以用严格的数学语言对目的性下定义，就象对物理（或其他）系统的特性所作的那样。但我们不去设想自稳定和自组织系统是由哪些先定的终极因或“圆满的实现”导引的，而认为它是联结在一起的系统的各部分有方向的、在已定条件范围内的趋向目的地接近，这种定向作用的过程就是正反馈和负反馈。

上述控制反馈环解释了对环境中客体和事件的可靠感知，但并不认为它们仅仅反映在意识中。主体并不是以被动的方式看到客体。被感知的客体和感知的主体经常在主动地相互适应。从这个过程中产生的感知同客体的某些特征相一致，但并不一定同客体的“自在的”终极实在相一致。感知从来不是完全的和最终的；它永远允许改进和进一步完善。这并不对客体的独立存在造成疑问。我们周围的世界可以独立于我们的感觉而存在。人类认识的进步在于经常不断地改进我们对世界的可感知（和可推测）方面的感知。感知和认识的控制论揭示了这种进步的动力学，它们表明感知是一个主动的自我纠正过程。

自然辩证法研究 

vol.5 ,No.1 , 1989

（闵家胤译 刘新民校）