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1 北 京 大 学 学 报 ( 自 然 科 学 版 ), 第 47 卷, 第 5 期, 2011 年 9 月 Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Pekinensis, Vol. 47, No. 5 (Sept. 2011) 论 思 维 的 复 杂 系 统 模 型 暨 新 一 代 专 家 系 统 的 设 想 佘 振 苏 倪 志 勇 北 京 大 学 工 学 院 湍 流 与 复 杂 系 统 国 家 重 点 实 验 室, 北 京 ; she@pku.edu.cn 摘 要 在 复 杂 系 统 研 究 思 想 指 导 下, 构 建 了 基 于 神 经 元 网 络 结 构 的 复 杂 系 统 思 维 模 型, 提 出 以 网 络 节 点 表 示 概 念, 以 网 络 连 接 表 示 命 题, 以 网 络 回 路 实 现 知 识 表 达, 以 网 络 节 点 间 的 时 空 动 力 学 激 发 实 现 演 绎 推 理 等 思 维 活 动 的 理 论 新 框 架, 并 以 此 为 基 础 对 新 一 代 专 家 系 统 进 行 了 设 计 关 键 词 思 维 模 型 ; 复 杂 系 统 ; 专 家 系 统 ; 知 识 表 达 ; 网 络 ; 层 次 结 构 中 图 分 类 号 N02 On Complex System Model of Thinking and Design of a New Generation of Expert System SHE Zhensu, NI Zhiyong State Key Laboratory for Turbulence and Complex System, College of Engineering, Peking University, Beijing ; she@pku.edu.cn Abstract From a complex system perspective, the authors report a conceptual model of thinking. In this model, the knowledge forms a complex network, in which concepts form nodes, conceptual relationships form links, and propositions form network circuits. It suggests that a thinking process such as deductive reasoning corresponds to a set of network dynamical events with competing activations of network circuits under an optimization function. This conceptual model leads to a design for the next generation of expert system. Key words model of thinking; complex system; expert system; knowledge representation; networks; hierarchy 1 思 维 科 学 与 思 维 模 型 探 索 思 维 规 律, 曾 经 是 哲 学 研 究 的 主 题 20 世 纪 以 来, 随 着 心 理 学 认 知 科 学 神 经 科 学 和 脑 科 学 研 究 的 发 展, 对 思 维 活 动 的 探 索 日 益 成 为 科 学 研 究 的 前 沿 问 题 [1 4] 但 是, 由 于 实 验 手 段 的 局 限 性 和 思 维 本 身 的 复 杂 性, 思 维 科 学 还 处 于 非 常 幼 稚 的 阶 段 20 世 纪 50 年 代, 人 工 智 能 的 发 展 催 生 了 专 家 系 统 和 知 识 工 程 的 概 念, 可 以 认 为 这 是 近 代 科 学 构 建 思 维 和 知 识 模 型 的 初 期 [5 8] 20 世 纪 70 年 代 以 来, 随 着 认 知 科 学 的 发 展 和 计 算 机 技 术 的 提 高, 人 们 在 化 学 天 文 学 和 农 业 等 领 域 成 功 研 制 出 实 用 的 专 家 系 统, 并 在 商 业 科 研 和 教 育 等 方 面 获 得 了 广 泛 应 用 [8 11] 但 同 时 在 另 外 一 些 领 域 ( 如 医 学 经 济 学 等 ), 专 家 系 统 距 实 用 水 平 还 有 很 大 的 距 离 [12 13] 我 们 认 为, 专 家 系 统 的 研 制 涉 及 的 知 识 表 达 和 推 理 运 算 两 方 面 的 知 识, 正 是 思 维 规 律 的 集 中 体 现 人 工 智 能 研 究 对 思 维 科 学 的 发 展 有 重 要 的 启 迪, 但 对 于 知 识 处 理 的 过 程 过 于 简 单 化, 于 是, 在 涉 及 有 跨 度 的 复 杂 思 维 过 程 时, 便 遇 到 瓶 颈 我 们 认 为, 思 维 和 知 识 应 该 作 为 开 放 的 复 杂 系 统 来 研 究 本 文 将 康 德 和 黑 格 尔 认 识 论 中 的 思 维 描 述 与 当 代 认 知 神 经 科 学 对 思 维 活 动 的 神 经 网 络 刻 画 有 机 地 结 合 起 来, 构 建 了 基 于 神 经 网 络 结 构 的 思 维 模 型, 提 出 以 网 络 节 点 表 示 概 念, 以 局 部 网 络 通 路 表 示 命 题, 以 网 络 回 路 实 现 知 识 表 达, 以 网 络 回 路 之 间 的 竞 争 动 力 学 实 现 演 绎 推 理 等 思 维 活 动 的 理 论 收 稿 日 期 : ; 修 回 日 期 : ; 网 络 出 版 日 期 : 网 络 出 版 地 址 : 960

2 第 5 期 佘 振 苏 等 : 论 思 维 的 复 杂 系 统 模 型 暨 新 一 代 专 家 系 统 的 设 想 新 框 架 本 文 重 点 阐 述 上 述 理 论 设 想 的 逻 辑 思 路, 并 介 绍 将 上 述 理 论 建 构 与 信 息 技 术 相 结 合 来 实 现 可 运 算 可 演 化 的 新 一 代 专 家 系 统 的 设 想, 以 及 将 这 一 设 想 应 用 于 医 学 系 统, 产 生 新 型 中 医 智 能 网 络 专 家 系 统 的 设 计 2 康 德 和 黑 格 尔 的 知 识 模 型 自 古 至 今, 围 绕 着 人 类 文 明 发 展 的 核 心 哲 学 主 题 之 一 就 是 思 维 思 维 是 什 么? 人 类 如 何 思 维? 或 者, 知 识 是 什 么? 人 如 何 认 识 世 界? 对 这 些 问 题 的 每 一 次 深 刻 的 认 识, 都 极 大 地 促 进 了 知 识 进 步 在 中 华 文 明 发 展 历 史 进 程 中, 道 德 经 黄 帝 内 经 等 经 典 著 作 有 着 崇 高 的 地 位, 它 们 对 思 维 活 动 就 有 深 刻 的 论 述 如 中 医 经 典 著 作 黄 帝 内 经 在 灵 枢 部 分 的 本 神 篇 指 出 : 所 以 任 物 者 谓 之 心, 心 有 所 忆 谓 之 意, 意 之 所 存 谓 之 志, 因 志 而 存 变 谓 之 思, 因 思 而 远 慕 谓 之 虑, 因 虑 而 处 物 谓 之 智 [14] 这 里, 我 们 看 到 了 一 个 对 思 维 的 多 层 次 动 力 学 过 程 的 形 象 刻 画 在 西 方 文 明 近 两 千 年 的 历 史 中, 知 识 和 思 维 的 本 性 一 直 是 哲 学 认 识 论 的 主 题 自 古 希 腊 哲 学 家 亚 里 士 多 德 的 形 而 上 学 逻 辑 学 以 来, 西 方 哲 学 就 形 成 了 以 探 索 思 维 规 律 为 主 题 的 哲 学 认 识 论 的 传 统, 并 且 深 刻 地 影 响 着 数 学 和 自 然 科 学 的 发 展 [15 16] 18 世 纪 的 康 德 哲 学 代 表 了 西 方 哲 学 认 识 论 的 高 峰 [16 17], 康 德 哲 学 以 纯 粹 理 性 批 判 为 标 志, 揭 示 了 人 类 认 知 的 复 杂 性 康 德 认 识 论 的 某 些 命 题, 如 认 知 的 先 天 因 素 知 觉 的 建 构 性 以 及 存 在 心 理 表 象 等, 已 经 被 后 来 的 认 知 科 学 研 究 所 支 持 [4,18] 2000 年 诺 贝 尔 医 学 和 生 理 学 奖 获 得 者 认 知 神 经 科 学 家 Kandel [4] 称 康 德 为 认 知 科 学 的 鼻 祖 在 康 德 之 前, 认 识 论 的 代 表 观 点 都 突 出 某 一 层 次 的 认 知 能 力 而 在 康 德 看 来, 人 的 认 识 过 程, 既 包 含 经 验 论 哲 学 家 ( 如 洛 克 休 谟 ) 等 认 为 的 自 感 觉 到 理 性 的 过 程, 又 包 含 理 性 论 哲 学 家 ( 如 笛 卡 儿 斯 宾 诺 莎 等 ) 所 认 为 的 自 理 性 到 感 性 的 过 程 康 德 将 人 类 的 认 知 过 程 明 确 分 为 感 性 知 性 和 理 性 三 大 层 次, 每 个 层 次 又 包 含 若 干 子 层 次 这 一 描 述 揭 示 了 人 类 认 知 过 程 的 复 杂 性, 为 人 们 理 解 认 知 过 程 创 造 了 一 个 多 层 次 系 统 的 框 架 康 德 进 一 步 对 这 一 复 杂 认 知 过 程 的 产 物 知 识 系 统 提 出 了 精 辟 的 见 解 他 说 : 理 性 思 维 的 终 点 是 构 建 出 一 套 关 于 对 象 的 有 机 的 知 识 系 统 ; 在 理 性 的 指 引 下, 知 识 必 须 构 成 一 个 系 统, 唯 有 在 系 统 中 这 些 知 识 才 与 理 性 相 互 支 持 和 相 互 促 进 ( 这 一 系 统 ) 就 是 杂 多 知 识 在 一 个 理 念 下 的 统 一 ( 在 这 个 统 一 性 下 ) 一 切 部 分 都 相 互 联 系 每 个 部 分 都 能 够 在 其 他 部 分 的 知 识 那 里 被 想 起 来 所 以 整 体 是 节 节 相 连 的, [19] 可 以 说, 本 文 正 是 在 尝 试 为 康 德 所 说 的 知 识 有 机 体 建 立 一 个 物 理 模 型 康 德 学 说 发 表 数 十 年 后, 黑 格 尔 把 这 一 哲 学 思 想 推 到 了 又 一 个 高 峰 [15] 首 先, 黑 格 尔 拓 展 了 康 德 有 机 体 的 思 想, 认 为 世 界 作 为 整 体 是 个 复 合 的 有 机 体 他 进 一 步 把 这 个 信 念 发 展 为 他 的 逻 辑 学 说 的 基 础, 在 两 部 逻 辑 学 著 作 中, 黑 格 尔 发 展 了 康 德 关 于 理 性 的 学 说 体 系, 在 康 德 对 形 式 逻 辑 二 律 背 反 现 象 阐 述 的 基 础 之 上 发 展 了 辩 证 法, 辩 证 法 由 正 题 反 题 和 合 题 组 成 黑 格 尔 认 为, 在 最 好 的 思 维 中, 思 想 变 得 通 畅 无 阻, 真 和 假 并 不 是 判 然 分 明 的, 没 有 任 何 认 识 是 完 全 的 假, 也 没 有 任 何 认 识 是 完 全 的 真 ; 思 辨 的 过 程 对 于 理 解 结 果 来 说 是 必 不 可 少 的, 这 个 辩 证 法 的 思 维 过 程, 最 终 展 现 为 一 套 知 识 有 机 体, 完 善 的 逻 辑 就 像 一 个 致 密 的 整 体, 不 带 高 低 不 平 的 边 缘 没 有 独 立 的 部 分, 而 是 像 人 体 一 样, 或 者 说 更 像 有 理 性 的 精 神 一 样, 结 成 一 个 各 部 分 之 间 互 相 依 存 并 趋 向 同 一 个 目 标 的 有 机 体 [15] 通 过 康 德 和 黑 格 尔 的 努 力, 形 成 这 样 一 个 知 识 学 说 : 世 界 是 一 个 有 机 的 整 体, 通 过 人 类 的 复 杂 的 认 知 过 程, 尤 其 是 理 性 思 辨, 最 终 产 生 了 有 机 的 知 识 体 系 这 是 我 们 见 到 的 最 早 的 知 识 有 机 体 的 学 说 一 百 多 年 后, 科 学 家 兼 哲 学 家 Mach [20] 和 Duhem [21] 也 分 别 提 出 了 类 似 的 观 点 这 些 哲 学 层 面 的 论 述, 还 没 有 引 起 科 学 界 的 足 够 重 视 我 们 不 禁 要 问, 是 否 存 在 一 个 唯 象 模 型, 将 康 德 和 黑 格 尔 所 倡 导 的 知 识 有 机 体 完 整 地 展 现 出 来, 并 能 够 实 现 其 推 理 演 绎 等 功 能 呢? 这 就 是 本 文 的 主 题 3 思 维 活 动 的 神 经 网 络 动 力 学 本 质 诞 生 于 20 世 纪 60 年 代 的 认 知 科 学, 旨 在 对 人 的 认 知 过 程 开 展 精 密 的 实 证 性 的 科 学 探 索 20 世 纪 80 年 代 以 来, 行 为 心 理 学 家 认 知 心 理 学 家 和 神 经 科 学 家 合 作, 逐 渐 形 成 一 门 新 的 学 科 领 域 认 知 神 经 科 学 借 助 于 电 生 理 方 法 和 各 种 脑 成 像 技 术, 人 们 试 图 理 解 知 觉 学 习 记 忆 思 维 和 意 识 等 心 理 现 象 的 生 物 学 基 础, 为 思 维 的 神 经 元 活 动 本 质 提 供 了 新 鲜 材 料 [22 24] 这 些 研 究 初 步 揭 示 了 3 个 层 面 961

3 北 京 大 学 学 报 ( 自 然 科 学 版 ) 第 47 卷 的 原 理 1) 多 态 性 : 考 虑 到 神 经 元 的 数 量 联 结 数 量 以 及 连 接 权 重 的 可 能 值, 神 经 系 统 是 一 个 拥 有 远 大 于 天 文 数 字 的 巨 数 微 观 状 态 的 复 杂 系 统 [24 25] 最 近 兴 起 的 理 论 神 经 科 学 研 究 进 展 表 明, 多 神 经 回 路 之 间 的 相 互 作 用 是 建 立 精 确 模 型 的 难 点 [26] 2) 可 塑 性 : 人 们 已 经 认 识 到, 神 经 网 络 结 构 取 决 于 先 天 遗 传 因 素 和 后 天 经 验 的 塑 造, 并 在 个 体 发 展 的 整 个 历 程 中 一 直 在 改 变 学 习 过 程 将 引 起 基 因 表 达 的 改 变, 进 一 步 引 起 突 触 连 接 强 度 和 结 构 的 改 变, 造 成 大 脑 中 神 经 元 之 间 连 接 模 式 的 解 剖 学 上 的 改 变 [27 29] 3) 多 层 次 性 : Kandel [4] 归 纳 了 现 代 认 知 神 经 科 学 的 五 大 基 本 原 理, 分 别 对 应 着 脑 神 经 系 统 的 5 个 层 次, 即 整 体 层 次 脑 区 层 次 神 经 回 路 层 次 神 经 元 层 次 和 分 子 层 次 整 体 层 次 涉 及 脑 与 心 理 的 合 二 为 一, 它 对 应 于 我 们 对 世 界 的 感 知, 并 调 节 我 们 的 思 维 和 情 绪, 控 制 我 们 的 行 为 ; 脑 区 层 次 对 应 于 各 种 特 殊 的 心 理 功 能, 从 最 简 单 的 条 件 反 射 到 最 富 创 造 性 的 语 言 音 乐 和 艺 术 创 作, 也 可 以 称 为 功 能 层 次 ; 神 经 回 路 和 神 经 元 层 次 对 应 于 基 础 的 神 经 活 动 ; 最 后, 在 分 子 层 次 存 在 特 殊 的 信 号 分 子, 它 们 在 神 经 细 胞 内 部 以 及 神 经 细 胞 之 间 发 出 信 号, 在 数 百 万 年 的 进 化 中, 这 些 特 殊 信 号 分 子 几 乎 完 全 被 保 留 下 来 这 些 知 识 构 成 本 文 对 神 经 系 统 宏 观 行 为 认 识 的 基 础 由 于 研 究 方 法 和 技 术 手 段 的 局 限 性, 当 代 认 知 神 经 科 学 研 究 呈 现 出 局 部 性 微 观 性 片 面 性 和 零 散 性 的 特 点 相 对 于 人 的 思 维 中 知 识 表 达 和 推 理 运 算 这 样 具 有 整 体 功 能 的 思 维 活 动, 当 代 认 知 神 经 科 学 的 主 流 方 法 论 的 有 效 性 是 值 得 怀 疑 的 确 实, 认 知 神 经 科 学 似 乎 正 经 历 着 一 个 从 还 原 论 到 复 杂 系 统 论 的 认 识 上 的 变 革 [4,30 31], Kandel [4] 指 出 : 我 们 必 须 对 怎 样 研 究 大 脑 进 行 概 念 上 的 转 变 改 变 之 一 就 是 将 还 原 论 的 研 究 方 法, 变 化 到 研 究 大 脑 中 更 复 杂 的 系 统 要 发 展 一 种 能 够 将 神 经 系 统 与 复 杂 的 认 知 功 能 相 联 系 的 方 法 需 要 确 定 神 经 网 络 是 如 何 组 织 的, 注 意 和 意 识 是 如 何 调 节 和 重 构 这 些 网 络 的 我 们 认 为, 需 要 将 思 维 和 知 识 作 为 开 放 的 复 杂 系 统 来 研 究 尽 管 当 代 认 知 神 经 科 学 在 认 识 整 体 思 维 活 动 时 有 局 限 性, 但 思 维 作 为 神 经 网 络 的 激 发 过 程 这 个 事 实 是 明 确 的 我 们 认 为, 以 康 德 的 知 识 有 机 体 模 型 作 为 宏 观 框 架, 以 认 知 神 经 科 学 提 供 的 网 络 式 微 观 神 经 活 动 为 基 础, 建 立 系 统 的 具 有 进 化 功 能 特 点 的 思 维 和 知 识 系 统 模 型 是 可 能 的 这 一 研 究 思 路 是 钱 学 森 思 维 科 学 认 识 的 进 一 步 发 展 4 钱 学 森 思 维 科 学 认 识 20 世 纪 80 年 代, 我 国 学 者 钱 学 森 先 生 倡 导 建 立 思 维 科 学 [32 35] 钱 学 森 从 系 统 论 的 观 点 出 发, 提 出 思 维 科 学 要 吸 收 心 理 学 认 知 科 学 和 脑 科 学 的 具 体 发 现, 但 又 与 这 些 学 科 不 同, 思 维 科 学 只 研 究 思 维 的 规 律 和 方 法, 它 的 目 的 在 于 了 解 人 是 怎 样 认 识 客 观 世 界 的, 人 在 实 践 中 得 到 的 感 觉 信 息 是 怎 样 在 人 的 大 脑 中 存 贮 和 加 工 处 理 成 为 人 对 客 观 世 界 的 认 识 的 ; 而 且, 思 维 科 学 与 科 学 技 术 和 工 程 技 术 密 切 结 合, 密 切 联 系 实 践 [32 35] 这 些 论 述 站 在 哲 学 认 识 论 的 高 度, 初 步 凸 现 了 思 维 规 律 研 究 的 跨 学 科 本 质 进 一 步, 钱 学 森 从 系 统 论 的 思 想 出 发, 依 照 复 杂 度 和 应 用 特 征, 将 思 维 分 为 4 个 层 次 抽 象 逻 辑 思 维 形 象 直 感 思 维 灵 感 顿 悟 思 维 和 社 会 集 体 思 维, 并 且 提 出 了 若 干 课 题 和 猜 想 钱 学 森 认 为, 抽 象 思 维 包 括 数 理 逻 辑 以 及 辩 证 逻 辑 抽 象 思 维 比 较 简 单, 一 步 一 步 推 论 下 去, 就 如 从 一 点 到 下 一 点, 可 以 说 是 线 性 的 而 形 象 思 维 呢 不 是 线 性 的, 是 多 路 并 进 的 ; 不 是 流 水 线 加 工, 而 是 多 路 网 络 加 工 所 以 形 象 思 维 是 面 型 的, 多 了 一 维 [32] 关 于 灵 感 思 维, 钱 学 森 谈 到 : 人 的 中 枢 神 经 系 统 里 是 有 层 次 的, 而 灵 感 可 能 是 多 个 自 我, 是 脑 子 里 的 不 同 部 分 在 起 作 用, 忽 然 接 通, 问 题 就 解 决 了 实 际 上 就 是 形 象 思 维 的 扩 大, 从 显 意 识 扩 大 到 潜 意 识, 是 从 更 广 泛 的 范 围 来 进 行 形 象 思 维 最 后, 社 会 思 维 学 展 示 出 人 与 人 的 思 维 和 知 识 之 间 的 相 互 作 用, 要 研 究 人 作 为 一 个 集 体 来 思 维 的 规 律, 它 与 集 体 的 相 互 关 系, 相 互 影 响 [32] 上 述 有 关 思 维 的 论 述 集 中 体 现 了 几 点 : 首 先, 思 维 具 有 多 层 次 的 网 络 特 征, 从 抽 象 思 维 到 形 象 思 维 到 灵 感 思 维, 涉 及 更 多 的 层 次 ; 其 次, 思 维 是 开 放 的 系 统 钱 学 森 猜 想 虽 然 不 具 体, 但 更 具 有 科 学 模 型 的 特 征 本 文 尝 试 将 康 德 的 有 机 体 概 念 落 实 到 思 维 模 型 的 构 建 中, 形 成 与 康 德 和 黑 格 尔 哲 学 思 辨 相 呼 应 的 思 维 和 知 识 模 型, 并 结 合 神 经 科 学 的 最 新 发 现, 将 知 识 结 构 与 网 络 回 路 具 体 地 联 系 起 来, 将 思 维 过 程 与 网 络 通 道 的 激 发 和 回 路 竞 争 动 力 学 联 系 在 一 起, 形 成 能 够 统 一 理 解 数 理 逻 辑 辩 证 逻 辑 962

4 第 5 期 佘 振 苏 等 : 论 思 维 的 复 杂 系 统 模 型 暨 新 一 代 专 家 系 统 的 设 想 甚 至 更 广 泛 的 复 杂 思 维 逻 辑 的 理 论 框 架 5 思 维 的 网 络 动 力 学 模 型 思 维 的 网 络 动 力 学 模 型 将 知 识 作 为 一 个 存 储 在 网 络 中 的 具 有 多 层 次 性 及 开 放 性 特 点 的 复 杂 系 统, 网 络 是 一 个 有 机 整 体, 思 维 是 这 个 有 机 整 体 在 外 界 刺 激 下 实 现 的 亚 宏 观 激 发, 一 切 思 维 活 动 都 是 具 有 自 组 织 特 性 的 有 机 的 神 经 系 统 活 动 具 体 地 说, 人 在 思 维 时, 在 大 脑 中 形 成 一 系 列 的 网 络 通 路 激 发, 这 些 激 发 自 动 完 成 了 自 下 而 上 和 自 上 而 下 的 双 向 组 织 和 调 控 过 程 思 维 活 动 所 形 成 的 理 性 知 识, 是 在 诸 多 激 发 中 形 成 的 比 微 观 神 经 回 路 大 又 比 人 体 整 体 尺 度 小 的 稳 定 回 路 结 构, 这 些 结 构 是 大 量 微 观 层 次 上 所 观 察 到 的 神 经 回 路 的 亚 宏 观 涌 现, 我 们 称 之 为 亚 宏 观 神 经 回 路 虽 然 还 没 有 直 接 的 科 学 证 据, 我 们 还 是 可 以 从 大 量 的 间 接 证 据 和 前 面 所 引 述 的 著 名 学 者 的 猜 想 中 归 纳 出 思 维 网 络 回 路 的 两 个 特 征 1) 多 尺 度 动 力 学 行 为 认 知 过 程 是 涉 及 从 大 分 子 到 细 胞 到 神 经 回 路 网 络 通 路 乃 至 整 个 人 体 的 多 尺 度 动 力 学 过 程 [4,36] 那 么, 在 认 知 过 程 中, 感 性 ( 刺 激 感 觉 表 象 等 ) 知 性 ( 直 观 知 觉 判 断 概 念 等 ) 和 理 性 ( 命 题 范 畴 原 理 理 念 等 ) 也 就 与 不 同 尺 度 上 的 网 络 动 力 学 过 程 相 对 应 因 此, 亚 宏 观 神 经 回 路 是 具 有 多 尺 度 结 构 2) 网 络 状 拓 扑 结 构 大 脑 神 经 元 之 间 是 典 型 的 网 络 状 结 构 实 验 证 明, 记 忆 就 是 通 过 神 经 元 之 间 连 接 权 重 的 调 节 分 布 式 地 存 储 在 神 经 网 络 之 中, 形 成 有 局 部 连 通 回 路 的 网 络 状 结 构 [4,31] 我 们 推 测, 这 一 网 络 状 结 构 还 会 发 生 在 比 记 忆 更 大 的 尺 度 上, 对 应 于 众 多 神 经 元 的 同 步 发 放 而 涌 现 出 的 网 络 斑 图 例 如, 对 一 个 事 物 的 感 觉 首 先 经 过 杂 多 的 视 听 触 等 引 发 了 一 系 列 神 经 元 事 件, 然 后 这 些 事 件 逐 渐 同 步, 形 成 对 该 事 物 的 统 一 的 知 觉, 形 成 大 尺 度 的 网 络 斑 图 由 于 神 经 元 之 间 的 基 本 连 接 是 网 络 状 的, 大 尺 度 结 构 也 必 然 是 网 络 状 的 根 据 康 德 的 认 识 论, 知 性 的 最 终 目 标 是 形 成 概 念, 因 此, 围 绕 每 个 概 念 就 会 形 成 一 定 的 网 络 状 结 构, 正 是 这 样 的 网 络 才 给 出 一 个 概 念 的 具 体 含 义 理 性 是 知 性 的 自 然 延 伸, 我 们 推 论, 理 性 思 维 对 应 于 神 经 系 统 的 跨 尺 度 的 网 络 斑 图, 也 呈 现 网 络 状 拓 扑 结 构, 具 有 多 方 向 多 权 重 的 复 杂 连 通 性 根 据 思 维 的 上 述 两 个 特 点, 我 们 建 立 了 如 下 的 思 维 三 要 素 模 型 1) 概 念 元 : 理 性 思 维 网 络 的 基 本 元 素 在 认 知 的 多 尺 度 结 构 中, 概 念 元 是 最 基 础 的 结 构, 知 识 是 围 绕 概 念 元 构 建 的 亚 宏 观 网 络 首 先, 概 念 是 知 识 的 基 本 元 素 之 一 康 德 认 为, 直 观 和 概 念 构 成 我 们 一 切 知 识 的 要 素 [19] 其 次, 概 念 是 思 维 的 标 志 爱 因 斯 坦 认 为, 思 维 是 创 造 概 念 运 用 概 念 并 且 使 概 念 间 发 生 确 定 式 的 函 数 式 联 系, 以 及 将 概 念 与 感 觉 经 验 对 应 起 来 的 过 程 [37] 再 次, 概 念 的 诞 生 是 人 类 认 识 进 化 的 产 物, 是 个 人 思 维 与 人 类 思 维 相 交 流 的 必 不 可 少 的 符 号, 是 表 征 公 共 思 维 的 工 具 因 此, 我 们 认 为, 对 应 于 理 性 思 维 的 每 一 个 概 念, 不 是 孤 立 存 在 的, 必 定 存 在 以 该 概 念 元 为 中 心 与 其 他 相 关 概 念 相 联 结 的 概 念 网 络 这 一 网 络 是 通 过 人 与 人 之 间 长 时 期 的 交 流 和 约 定 而 逐 渐 稳 定 下 来, 具 有 比 较 普 适 的 网 络 拓 扑 结 构 2) 命 题 通 道 : 多 个 概 念 相 互 连 接 的 网 络 通 道 理 性 思 维 是 运 用 概 念 来 开 展 的 推 理 演 绎 活 动 我 们 认 为, 多 个 概 念 网 络 组 合 成 具 有 一 定 延 展 度 的 网 络 通 道, 对 应 于 命 题, 我 们 称 之 为 命 题 通 道 形 成 命 题 的 过 程 是 一 个 从 感 性 到 理 性 从 肤 浅 的 感 知 到 把 握 规 律 提 炼 知 识 的 过 程 准 确 把 握 并 细 致 刻 画 这 个 过 程 的 动 力 学, 将 是 本 课 题 今 后 研 究 的 核 心 内 容 这 里 涉 及 概 念 网 络 之 间 的 相 互 作 用, 表 现 为 观 点 和 看 法 之 间 的 竞 争, 决 定 于 思 维 整 体 的 某 些 能 量 函 数 最 终, 某 一 种 认 识 胜 出, 形 成 对 应 于 相 关 命 题 的 稳 定 通 道 我 们 以 中 医 知 识 的 的 概 念 网 络 为 例, 来 说 明 上 述 命 题 通 道 的 概 念 图 1 是 伤 寒 论 中 的 以 太 阳 中 风 为 概 念 元 的 概 念 网 络, 包 括 以 这 种 疾 病 为 核 心 的 众 多 个 医 理 命 题 通 道 ( 图 中 用 不 同 颜 色 的 线 条 表 示 ) 其 中, 红 色 的 概 念 和 联 结 表 示 伤 寒 论 中 太 阳 病 的 定 义, 即 著 作 的 第 1 条 太 阳 之 为 病, 脉 浮, 头 项 强 痛 而 恶 寒 ; 蓝 色 概 念 和 联 结 表 示 伤 寒 论 太 阳 中 风 证 的 定 义 和 辨 病 方 法, 即 著 作 中 的 第 2 条 命 题 太 阳 病, 发 热, 汗 出, 恶 风, 脉 缓 者, 名 为 中 风 ; 绿 色 联 结 及 其 相 关 的 概 念 表 示 了 伤 寒 论 第 12 条 中 涉 及 太 阳 中 风 证 的 病 机 症 状 以 及 可 以 用 桂 枝 汤 方 医 治 的 3 个 命 题, 即 太 阳 中 风, 阳 浮 而 阴 弱 阳 浮 者 热 自 发, 阴 弱 者 汗 自 出 啬 啬 恶 寒, 淅 淅 恶 风, 翕 翕 发 热, 鼻 鸣 干 呕 者, 桂 枝 汤 主 之 ; 粉 色 和 黑 色 的 连 线 相 关 概 念 则 表 示 了 伤 寒 论 第 38 条 指 出 的 太 阳 中 风 证 的 可 以 和 不 可 以 用 大 青 963

5 北 京 大 学 学 报 ( 自 然 科 学 版 ) 第 47 卷 龙 汤 医 治 的 两 个 命 题, 即 脉 浮 紧 发 热 恶 寒 身 疼 痛 不 汗 出 而 烦 躁 者, 大 青 龙 汤 主 之 ; 若 脉 微 弱, 汗 出 恶 风 者, 不 可 服 之 3) 知 识 回 路 : 多 个 命 题 通 道 形 成 的 网 络 回 路 个 体 大 脑 中 形 成 一 定 的 命 题 通 道, 通 过 语 言 的 方 式 与 相 关 人 群 进 行 交 流, 众 人 的 这 些 通 道 之 间 相 互 激 荡 多 次 迭 代, 将 在 一 个 群 体 的 大 脑 中 形 成 对 应 于 更 稳 定 的 网 络 回 路, 这 是 我 们 认 为 象 征 着 真 理 的 知 识 回 路 人 类 理 性 知 识 的 公 共 回 路 形 成 一 个 回 路 群, 形 成 一 个 认 识 集 合, 这 个 集 合 本 身 处 于 不 断 的 进 化 过 程 中, 并 在 自 然 选 择 下 不 断 经 历 重 新 表 征 和 提 炼 在 对 自 然 的 适 应 过 程 中, 人 们 通 过 发 明 和 创 造 不 断 形 成 新 的 知 识 回 路, 一 部 分 成 为 真 理 回 路, 其 他 被 淘 汰 新 的 公 共 整 理 回 路 还 在 不 断 涌 现 概 念 元 命 题 通 道 和 知 识 回 路 三 要 素 如 何 联 合 起 来 实 现 知 识 表 达 和 推 理 运 算 呢? 这 里, 我 们 结 合 与 人 工 神 经 网 络 (ANN) 的 比 较 来 阐 述 众 所 周 知, 人 工 神 经 网 络 具 有 学 习 和 判 断 功 能, 但 又 与 人 的 思 维 有 明 显 的 区 别 人 工 神 经 网 络 中 神 经 元 可 以 被 人 为 规 定 为 多 个 层 次, 神 经 元 之 间 由 有 权 重 的 链 接 所 连 接, 权 重 是 中 长 期 记 忆 的 最 基 本 概 念, 它 决 定 了 神 经 元 电 压 在 传 输 时 的 时 空 动 力 学 性 质 因 此, ANN 可 以 通 过 网 络 链 接 权 重 来 数 字 化 地 表 达 知 识 ; 神 经 网 络 通 过 数 据 学 习 来 调 节 链 接 权 重, 来 获 得 知 识, 是 对 人 类 感 知 觉 过 程 的 模 拟, 但 只 是 一 种 简 单 的 机 械 化 的 模 拟 我 们 正 是 将 这 一 模 拟 推 广 到 更 高 层 次 的 思 维, 以 概 念 来 替 代 神 经 元, 以 概 念 之 间 的 关 联 度 来 替 代 神 经 元 之 间 的 连 接 权 重, 进 一 步 以 自 洽 的 高 权 重 连 接 的 网 络 回 路 来 代 表 网 络 在 学 习 实 践 认 识 的 思 维 过 程 中 形 成 的 自 组 织 结 构, 就 是 命 题 在 这 个 框 架 下, 思 维 过 程 就 可 以 形 象 地 表 述 为 一 群 概 念 元 在 外 界 信 息 刺 激 下 不 断 调 节 概 念 之 间 的 关 联 度 从 而 形 成 有 序 地 连 接 通 道 的 过 程, 与 ANN 的 学 习 和 判 断 有 相 似 之 处 图 2 是 将 伤 寒 论 中 多 个 条 目 的 知 识 表 示 成 的 概 念 网 络, 处 于 同 一 平 面 的 概 念 属 于 同 一 个 知 识 层 次 当 然, 人 脑 思 维 所 依 据 的 网 络 结 构 更 为 复 杂, 对 环 境 输 送 的 信 息 的 筛 选 性 更 强, 思 维 的 目 的 性 也 更 强 这 些 都 是 我 们 将 来 要 深 入 研 究 的 课 题 思 维 网 络 模 型 可 以 用 于 分 析 抽 象 逻 辑 的 结 构 和 分 类, 这 一 分 析 论 证 了 为 什 么 思 维 网 络 模 型 适 宜 应 用 于 医 学 系 统 钱 学 森 认 为, 抽 象 思 维 包 括 数 理 逻 辑 和 辩 证 逻 辑, 而 且 辩 证 逻 辑 的 结 构 还 有 待 认 识, 作 为 思 维 科 学 基 础 的 辩 证 思 维 理 论 如 何 进 一 步 规 律 化 是 抽 象 思 维 学 的 一 项 艰 巨 研 究 任 务 [32] 根 据 网 络 拓 扑 性 质, 我 们 可 以 方 便 地 将 理 性 知 识 系 统 分 为 以 下 两 种 1) 基 于 数 理 逻 辑 的 简 单 知 识 回 路 : 数 学 物 理 化 学 等 自 然 科 学 知 识 数 学 和 精 密 自 然 科 学 理 论 的 发 展, 为 西 方 科 学 和 哲 学 思 维 在 认 识 中 发 现 基 本 简 单 的 自 然 定 律 和 演 绎 推 理 规 则 带 来 了 极 大 的 辉 煌, 形 成 蔚 为 大 观 的 形 式 逻 辑 体 系, 特 别 是 数 理 逻 辑 形 式 逻 辑 要 求 命 题 之 间 无 矛 盾, 在 知 识 网 络 中 就 表 现 为 具 有 简 单 拓 扑 结 构 的 单 连 通 回 路, 而 演 绎 和 推 理 就 表 现 为 沿 单 连 通 回 路 进 行 的 有 序 激 发, 这 类 激 发 服 从 简 单 规 则, 容 易 实 现 自 动 化 描 述 事 实 上, 人 工 智 能 的 早 期 发 展, 很 大 程 度 上 依 赖 于 对 数 理 逻 辑 的 运 用 2) 基 于 辩 证 逻 辑 的 复 杂 知 识 回 路 : 生 物 学 医 学 经 济 学 社 会 学 等 生 物 学 知 识 具 有 明 显 不 同 的 特 点 [38] 首 先, 生 物 科 学 包 含 大 量 的 经 验 定 律 如 生 物 进 化, 在 生 物 学 家 所 列 出 的 一 百 条 进 化 定 律 中, 绝 大 多 数 都 有 例 外 情 况 其 次, 相 对 于 定 律 体 系, 生 物 学 家 更 偏 爱 概 念 体 系, 因 为 概 念 比 定 律 更 具 有 灵 活 性 换 句 话 说, 生 物 科 学 仍 然 是 一 个 不 断 演 化 的 知 识 体 系 医 学 经 济 学 的 复 杂 性 就 更 为 明 显 我 们 认 为, 对 于 这 些 复 杂 的 知 识 系 统, 人 们 应 该 运 用 辩 证 逻 辑 但 是, 辩 证 逻 辑 的 结 构 是 什 么 呢? 本 文 提 出, 由 众 多 命 题 构 成 多 层 次 多 连 通 的 命 题 通 道 和 知 识 回 路, 这 些 通 道 和 回 路 可 以 在 经 验 事 实 的 影 响 下 动 态 变 化, 应 该 是 适 应 这 类 复 杂 知 识 系 统 表 述 的 需 要 的 这 里 将 产 生 与 数 理 逻 辑 不 同 的 一 套 知 识 表 达 和 演 绎 推 理 的 规 则 多 层 次 多 连 通 的 知 识 网 络 是 对 复 杂 系 统 多 层 次 和 多 层 面 性 质 表 述 的 需 要, 也 是 辩 证 逻 辑 发 展 的 必 然 结 果 辩 证 逻 辑 不 要 求 命 题 之 间 无 矛 盾, 它 本 身 就 是 在 处 理 有 矛 盾 的 命 题 过 程 中 不 断 发 展 的 在 我 们 提 出 的 知 识 网 络 系 统 中, 包 含 康 德 所 提 出 的 双 向 因 果, 这 将 体 现 为 由 多 个 命 题 回 路 形 成 的 自 反 馈 超 回 路 ; 随 着 概 念 元 和 连 接 数 量 的 增 加, 网 络 层 次 可 以 多 方 位 拓 展, 超 越 层 次 的 回 路 结 构 可 以 形 成, 为 完 成 黑 格 尔 的 辩 证 法 思 维 提 供 保 障 在 形 式 逻 辑 层 面 上 相 互 矛 盾 的 命 题, 在 更 广 泛 的 多 层 次 的 网 络 结 构 中 可 以 存 在 我 们 认 为, 医 疗 专 家 系 统 的 设 计, 必 须 建 立 在 964

6 第5期 佘 振 苏等 : 论 思 维 的 复杂 系 统 模型 暨新 一 代 专家 系统 的 设 想 Fig. 1 图 1 伤寒论 太阳中风 概念通道 Concept pathway of Taiyang wind-stroke in treatise on Exogenous Febrile Disease 不同层次的符号表示中医理论中不同层次的概念 其中, 症状类概念: A1 鼻鸣, A2 恶风, A3 干呕, A4 汗出, A5 恶寒, A6 发热, A7 不渴, A8 头项强痛, A9 脉浮, A10 微喘, A11 心下有水气, A12 咳, A13 体痛, A14 呕逆, A15 阴阳脉俱紧, A16 脉浮缓, A17 身不疼, A18 身重乍有轻时, A19 无少阴症, A20 汗多, A21 微发热, A22 热不潮, A23 心烦, A24 不下, A25 不吐, A26 恶热, A27 不恶寒, A28 手足汗出, A29 大便已鞭, A30 潮热, A31 喘, A32 腹满, A33 腹大满不通; 大类病概念: B1 太阳病, B2 阳明病; 子类病概念: C1 太 阳中风, C2 太阳伤寒; 病机概念: D1 阴弱, D2 阳浮, D3 胃实, D4 外已解, D5 外未解; 治法概念: E1 未可与乘气汤, E2 可攻里, E3 微和胃气, 勿令大泄; 方剂概念: F1 桂枝汤, F2 小青龙汤, F3 大青龙汤, F4 调味乘气汤, F5 大乘气汤, F6 小乘气汤 Fig. 2 图 2 伤寒论 概念子网络 Concept network of treatise on Exogenous Febrile Disease 辩证逻辑和复杂知识回路基础上 基于概念元 命 知识表达形式, 即基于网络多层次连接 可进化拓 题通道和知识回路所建立的医疗专家系统, 应该在 扑结构 多通道激发运算的知识表达 根据康德的 实用上突破当前专家系统所面临的瓶颈 不但如此, 观点, 知性创造概念, 理性整理概念并调用概念 我 它对于广泛的基于复杂知识系统的专家系统的研制 们这里建立的知识网络模型就是对知性产物进行的 可能具有普遍的示范意义 理性建模, 它适用于表达所有的理性认识, 包括抽 6 智能中医知识网络专家系统的设想 上述的思维网络动力学模型自然给出了相应的 象思维产物, 尤其适用于表达中医知识 我国中医诊断专家系统的研制起步于 20 世纪 7 0 年代中期, 迄今为止离临床实用要求还有很大距 965

7 北 京 大 学 学 报 ( 自 然 科 学 版 ) 第 47 卷 离 [39 40] 20 世 纪 80 年 代, 全 国 范 围 内 研 制 出 了 140 多 个 中 医 专 家 系 统, 都 是 基 于 产 生 式 知 识 表 达 和 基 于 规 则 的 决 策 推 理, 原 理 上 仿 照 世 界 上 最 有 影 响 力 的 医 疗 专 家 系 统 斯 坦 福 大 学 研 制 的 MYCIN 系 统, 即 以 如 果 那 么 模 式 为 基 础 来 表 达 知 识, 它 的 推 理 规 则 也 是 单 一 通 道 的 形 式 逻 辑 的 运 用, 一 般 称 之 为 第 一 代 中 医 专 家 系 统 20 世 纪 90 年 代, 随 着 中 医 理 论 形 式 化 的 深 入 研 究 和 人 工 智 能 技 术 的 发 展, 人 们 发 展 了 根 据 模 糊 判 别 模 式 模 拟 临 床 经 验 的 技 术 和 采 用 协 同 分 布 式 方 法 进 行 中 医 诊 断 以 及 采 用 神 经 网 络 模 型 建 立 中 医 辨 证 系 统 等 第 二 代 专 家 系 统 周 昌 乐 等 指 出, 这 些 系 统 多 数 直 接 采 用 了 人 工 智 能 现 有 的 推 理 方 法, 而 推 理 规 则 的 获 取 则 直 接 从 病 例 中 归 纳, 总 体 上 依 然 是 人 工 智 能 方 法 的 应 用, 没 有 从 根 本 上 解 决 中 医 内 在 辨 证 论 治 原 理 的 描 述 问 题 [39] 当 前, 包 括 医 学 在 内 的 各 类 专 家 系 统 普 遍 存 在 知 识 获 取 瓶 颈 推 理 低 效 性 难 以 容 纳 大 量 规 则 难 以 集 成 经 验 以 及 难 以 解 释 问 题 等 缺 点 [7,41], 主 要 是 因 为 采 用 了 数 理 逻 辑 系 统 的 知 识 表 达 所 致 尽 管 经 过 了 近 40 多 年 的 努 力, 人 们 尚 未 开 发 出 成 功 应 用 于 临 床 实 践 的 医 学 专 家 系 统 [12 13] 医 学 知 识 经 验 性 强, 个 例 性 强, 与 数 理 逻 辑 的 知 识 有 着 本 质 上 的 区 别 突 破 这 些 局 限 性, 是 新 一 代 专 家 系 统 诞 生 的 标 志, 而 突 破 的 关 键 是 建 立 基 于 医 学 知 识 体 系 特 点 的 知 识 表 达 和 基 于 医 学 思 维 的 推 理 规 则 哲 学 家 暨 认 知 科 学 家 Thagard [42] 建 议 把 医 学 解 释 当 做 是 一 种 因 果 网, 这 一 认 识 蕴 涵 着 医 学 知 识 是 一 系 列 命 题 通 道 所 交 错 形 成 的 复 杂 型 知 识 回 路 因 此, 医 学 专 家 系 统 适 宜 采 用 本 文 上 节 所 的 网 络 模 型 我 们 建 议, 采 用 多 层 次 概 念 网 络 来 表 征 中 医 名 词, 以 多 层 次 连 接 的 命 题 通 道 来 表 征 中 医 命 题, 并 以 多 通 道 择 优 选 择 建 立 知 识 回 路 来 表 征 中 医 辨 证 思 维 规 则 的 智 能 型 中 医 知 识 网 络 系 统, 这 是 一 个 可 以 通 过 自 主 调 节 网 络 连 接 权 重 和 择 优 策 略 函 数 中 的 参 数, 实 现 从 经 验 事 实 中 学 习 规 律, 改 善 改 良 决 策 判 断 效 果 的 网 络 知 识 进 化 动 力 学 模 拟 这 是 一 个 基 于 对 思 维 决 策 过 程 多 尺 度 动 力 学 的 认 识, 是 与 康 德 的 知 识 有 机 体 思 想 相 符 合, 与 当 代 认 知 神 经 科 学 的 发 现 相 适 应 的 新 一 代 专 家 系 统 如 果 这 个 设 计 思 想 得 到 实 现, 我 们 将 产 生 新 一 代 的 能 够 表 征 复 杂 辩 证 思 维 逻 辑 能 够 根 据 经 验 事 实 获 得 知 识 的 智 能 网 络 设 计 中 的 中 医 网 络 知 识 系 统 具 有 如 下 特 点 1) 全 面 表 述 中 医 知 识 知 识 网 络 系 统 将 中 医 典 籍 的 知 识 梳 理 为 一 个 统 一 的 系 统 化 的 结 构, 这 种 结 构 模 仿 了 中 医 知 识 在 人 脑 中 的 存 储 方 式 系 统 化 结 构 带 来 的 直 接 效 果 是 知 识 的 可 叠 加 性 : 来 自 不 同 典 籍 的 知 识 可 以 顺 利 进 行 嫁 接 2) 模 拟 辩 证 思 维 过 程 概 念 网 络 配 备 一 系 列 连 接 权 重, 这 些 权 重 决 定 了 网 络 的 运 算 规 则 网 络 运 算 是 分 布 式 的 决 策 竞 争 过 程, 不 是 如 果 那 么 的 僵 硬 推 理 ( 但 也 包 含 后 者 ), 因 此, 可 以 模 拟 中 医 的 辨 证 思 维 过 程 网 络 运 算, 可 以 结 合 患 者 的 特 点 ( 由 概 念 的 高 维 拓 扑 空 间 所 表 示 ), 从 临 床 症 状 和 症 候 出 发, 提 取 相 关 的 概 念 回 路, 完 成 病 症 的 医 学 诊 断 3) 知 识 具 有 进 化 功 能 中 医 的 具 体 知 识 ( 例 如 症 状 与 病 理 疗 术 的 相 关 性 ) 是 通 过 赋 权 重 的 概 念 网 络 回 路 来 表 示, 权 重 决 定 了 运 算 过 程 但 权 重 可 以 动 态 地 调 整, 可 以 在 思 维 动 力 学 原 理 指 导 下 根 据 经 验 事 实 ( 网 络 中 存 储 的 效 果 好 的 临 床 资 料 ) 进 行 调 整 随 着 积 累 的 资 料 增 多, 会 不 断 形 成 新 的 概 念 回 路, 实 现 从 经 验 到 知 识 的 转 化 因 此 该 网 络 是 具 有 学 习 功 能 的 智 能 网 络 系 统 这 一 点 正 是 当 代 专 家 系 统 亟 待 突 破 的 关 键 问 题 我 们 正 在 与 中 医 界 人 士 合 作 构 建 这 一 系 统, 已 经 初 步 完 成 原 型 设 计 和 伤 寒 论 中 记 载 的 病 例 的 初 步 运 算, 研 究 结 果 将 在 不 远 的 将 来 公 诸 于 世 7 结 论 和 展 望 人 类 文 明 发 展 至 今 已 经 积 累 了 大 量 的 知 识, 人 们 希 望 利 用 先 进 的 信 息 手 段, 来 帮 助 整 理 和 运 用 这 些 知 识, 于 是 就 产 生 了 专 家 系 统 的 概 念 当 知 识 涉 及 概 念 之 间 的 复 杂 连 接 经 验 与 逻 辑 并 存 的 推 理 和 演 绎 时, 目 前 的 专 家 系 统 所 基 于 的 逻 辑 对 于 管 理 知 识 具 有 明 显 的 弱 点, 我 们 必 须 构 建 更 符 合 知 识 特 点 更 符 合 思 维 规 律 的 知 识 模 型 本 文 提 出 的 多 方 位 概 念 网 络 多 层 次 拓 扑 连 接 多 通 道 知 识 回 路 网 络 竞 争 思 维 等 思 维 复 杂 系 统 模 型, 综 合 了 前 人 关 于 知 识 有 机 体 辩 证 思 维 以 及 因 果 网 络 等 学 说, 并 结 合 现 代 认 知 神 经 科 学 和 人 工 智 能 研 究 的 发 展, 具 体 应 用 于 思 考 中 医 的 多 层 次 知 识 网 络 的 知 识 表 达 和 推 理 运 算 方 法, 开 展 了 对 新 一 代 专 家 系 统 的 设 计 本 文 将 这 项 研 究 的 主 要 思 想 公 诸 于 众 尽 管 有 待 进 一 步 研 究 的 成 果 来 论 证 和 完 善 这 里 提 出 的 观 点 的 正 确 性 和 实 用 性, 但 这 里 所 论 述 的 理 论 思 维 在 逻 辑 上 966

8 第 5 期 佘 振 苏 等 : 论 思 维 的 复 杂 系 统 模 型 暨 新 一 代 专 家 系 统 的 设 想 是 自 洽 的, 其 应 用 前 景 是 诱 人 的 更 确 切 地 说, 我 们 这 里 设 计 的 专 家 系 统, 是 一 个 思 维 模 拟 器, 是 一 个 真 正 模 拟 人 脑 思 维 的 机 器 在 这 个 机 器 里 开 展 的 是 仿 人 脑 的 计 算, 或 者 称 思 维 计 算 近 期 发 展 的 人 工 神 经 网 络 模 糊 推 理 遗 传 [41] 算 法 等 软 计 算 已 经 在 突 破 传 统 的 数 理 逻 辑 方 面 迈 开 了 步 伐, 但 还 没 有 取 得 实 质 性 突 破 这 里, 我 们 明 确 提 出 构 建 医 学 知 识 推 理 演 绎 的 实 例, 并 为 之 构 建 坚 实 的 理 论 框 架, 在 专 家 系 统 的 运 行 过 程 中, 来 检 验 思 维 模 型 的 有 效 性, 使 之 成 为 细 致 研 究 复 杂 思 维 和 知 识 系 统 的 工 具 这 属 于 一 个 开 创 性 的 事 业 思 维 多 层 次 网 络 动 力 学 模 型, 将 对 复 杂 系 统 研 究 的 认 识 论 和 方 法 论 产 生 影 响 当 前, 复 杂 系 统 科 学 研 究 正 面 临 着 认 识 论 的 瓶 颈 经 过 50 年 来 的 发 展, 人 们 越 来 越 认 识 到 还 原 论 对 于 认 识 复 杂 系 统 是 不 充 分 的, 人 们 也 开 发 了 大 量 新 的 工 具 来 模 拟 复 杂 系 统 但 是, 在 人 们 广 泛 关 注 的 复 杂 系 统 问 题, 如 经 济 领 域 生 物 领 域 和 医 学 领 域, 尚 未 取 得 明 显 的 突 破 这 一 度 令 人 感 到 困 惑 [43] 现 在, 人 们 开 始 提 出 制 约 复 杂 系 统 研 究 的 若 干 关 键 的 问 题 [44], 这 些 问 题 的 核 心 都 指 向 了 理 解 也 就 是 说, 制 约 具 体 复 杂 系 统 研 究 的 瓶 颈, 不 是 具 体 的 方 法, 而 是 认 识 论 和 方 法 论 如 果 我 们 把 人 类 的 认 知 活 动 看 做 是 构 造 对 事 物 的 思 维 模 型, 那 么 思 维 的 多 层 次 网 络 动 力 学 模 型, 就 必 定 会 产 生 新 的 复 杂 系 统 的 认 识 论 和 方 法 论 致 谢 感 谢 中 国 中 医 科 学 院 刘 德 鳞 教 授 于 2005 年 8 月 在 北 京 大 学 组 织 的 中 医 研 讨 班 期 间 与 我 们 展 开 的 富 有 启 发 性 的 讨 论 感 谢 张 志 雄 王 彦 之 和 陈 曦 同 学 对 本 研 究 的 支 持 特 别 感 谢 张 飞 雄 同 学 在 计 算 机 软 件 方 面 提 供 的 技 术 支 持, 并 制 作 本 文 图 2 参 考 文 献 [1] Mainzer K. Thinking in complexity: the complex dynamics of matter, mind and mankind. New York: Springer-Verlag, 1994 [2] Holyoak K J, Spellman B A. Thinking. Annu Rev Psychol, 1993, 44(1): [3] Ross P E. The expert mind. Sci Am, 2006, 295(2): [4] Kandel E R. In search of memory: the emergence of a new science of mind. New York: W W Norton, 2007 [5] Feigenbaum E A, Feldman J. Computers and thought. New York: McGraw-Hill, 1963 [6] Simon H A. The sciences of the artificial. Cambridge: MIT Press, 1996 [7] George F L. Artificial intelligence: structures and strategies for complex problem solving. Boston: Addison-wesley, 2008 [8] Joseph C G, Gary D R. Expert systems: principles and programming. Boston: Thomson Course Technology, 2005 [9] Duda R O, Shortliffe E H. Expert systems research. Science, 1983, 220: [10] Randall D. Knowledge-based systems. Science, 1986, 231: [11] Lemmon H. Comax: an expert system for cotton crop management. Science, 1986, 233: [12] Peleg M, Tu S. Decision support, knowledge representation and management in medicine. Methods Inf Med, 2006, 45(Suppl 1): [13] Pandley B. Kowledge and intelligent computing system in medicine. Computers in Biology and Medicine, 2009, 39(3): [14] 黄 帝 内 经. 张 志 聪, 注. 杭 州 : 浙 江 古 籍 出 版 社, 2002 [15] 罗 素. 西 方 哲 学 史. 马 元 德, 译. 北 京 : 商 务 印 书 馆, 2006: [16] Dampier W C. A history of science and its relations with philosophy & religion. Cambridge: Cambridge University Press, 1942 [17] 奥 特 弗 里 德 赫 费. 康 德 : 生 平 著 作 与 影 响. 郑 伊 倩, 译. 北 京 : 人 民 出 版 社, 2007 [18] Kosslyn S M, Ganis G, Thompson W L. Neural foundations of imagery. Nature Rev Neurosci, 2001, 2: [19] 康 德. 纯 粹 理 性 批 判. 邓 晓 芒, 译. 北 京 : 人 民 出 版 社, 2004: [20] Mach E. Popular scientific lectures. Chicago: Open Court Publishing Company, 1986: 246 [21] Duhem P M M. The aim and structure of physical theory. Princeton: Princeton University Press, 1954 [22] Gazzaniga M S. The cognitive neurosciences. 3rd ed. Cambridge: MIT Press, 2004 [23] Baars B J, Gage N M. Cognition, brain, and consciousness: introduction to cognitive neuroscience. Amsterdam: Elsevier Academic Press,

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