符号思维是认知的最高境界

魏屹东

(山西大学 哲学社会学学院， 山西 太原 030006)

人工智能的兴起与发展， 使我们的认知(思维)方式发生了革命性变革。 就我们的思维方式而言， 不外乎形象和抽象及其二者的适当结合三种。 形象思维是基于图像的， 因而是感觉经验的， 如看图识字， 如儿童的思维方式； 抽象思维通常是基于符号的， 因而是超验的， 如逻辑思维， 如数学家的思维方式。 这两种思维方式都是我们的极端认知情形。 介于二者之间的是两种思维方式的结合， 如大多数成年人使用自然语言思维， 其中既有具象的成分， 也有抽象的成分， 笔者将这种兼有形象和抽象特征的思维方式称为“象征思维”。 象征思维包括使用图形、 图像和纯粹符号象征， 比如国旗、 国徽、 图腾、 象形文字， 都是这种思维的表现形式。 这就意味着， 抽象思维与形象思维在现实性上往往是难以截然分割的。 但使用自然语言和使用逻辑及数学符号的思维， 抽象度显然是不同的， 后者要抽象得多， 比如没有学习过逻辑和数学的人， 很难使用纯符号进行计算和推理。 如果说， 象征体现了人类思维的高阶境界， 意味着隐含意义出现了； 那么， 纯粹符号思维则反映了人类思维的最高境界， 因为它是指涉特定内容的纯形式思维。 认知心理学的研究表明， 人的认知是吝啬的， 要求思维经济， 符号思维恰好与之相符。

一、 符号思维基于形象思维

就思维方式与认知的关系来说， 它们构成了认知的不同阶段。 形象思维是初级阶段， 如儿童的思维； 抽象思维是高级阶段， 如成年人的思维。 形象思维是认知的基础， 如看图识字是儿童学习的必经阶段， 他们还没有发展出抽象能力， 比如简单的加减运算2岁的儿童很难学会， 更遑论理解了， 因为运算规则是后天习得的。 所以， 符号思维是要经过长期艰苦的认知训练才能获得的， 并不是天生就具有的。 当然， 这里不排除天生智商高善于抽象思维的人， 比如数学家高斯、 物理学家牛顿。 即使这些天才人物， 在儿童时期的抽象思维能力甚至还不如同龄的普通儿童。

从一个人接受教育的经历(从学前、 小学到大学)可知， 儿童阶段的看图识字、 看图辨物是通过图像认知方式进行的； 学习了数学、 逻辑后， 思维方式就由形象阶段升级到抽象阶段。 这个认知能力升级的过程也有力地说明， 符号思维是基于形象思维的， 也就是在形象思维的基础上发展起来的， 没有形象思维， 就不会有抽象思维。 在认知发展的意义上， 符号思维无疑是高级思维形式， 而且是认知的最高境界。 人类认知发展和观念形成的历史证明了这一点， 这可通过哲学史和科学史予以说明。

二、 “数”和“几何”观念的启示

数学史表明， 五千年前的古埃及人就有了数的观念和几何思想， 中国商代的甲骨文中有了十进制计数法。 古希腊的泰勒斯认为， 这些数的观念和几何思想应加以演绎证明， 建立一般原理和原则， 再用之解决实际问题。 毕达哥拉斯的“数的和谐”“万物皆数”的思想， 以及数是万物之源、 圆是最完美的图形和10是最完美的数字的主张， 预示了后来的几何化和代数学的出现， 甚至于现代的数字化也与此不无关系。 而柏拉图的“理念论”则开启了抽象思维的先河， 认为理念先于物质， 理念生成物质。 这虽然是唯心主义， 但蕴含了抽象的观念， 即暗示了隐藏在看得见的物质背后的东西。 亚里士多德的形而上学就是对这种思想的进一步发展。 中国哲学家老子的“道”就是抽象概念， 道是无形的、 非可观察的， 所以“道可道， 非常道”， 包含了抽象思维的理念。

如何将这些抽象的观念具体化和规范化， 是后来自然哲学家们一直努力做的工作。 比如古希腊时期的智人学派提出几何作图的化圆为方、 三等分任意角和倍立方三个问题， 导致了欧几里得图形化的几何学的诞生， 其中的公理化思想和演绎方法对数学和自然科学产生了极其深远的影响， 直接导致了几何天文学——托勒密的地心宇宙体系的形成。 演绎方法源于亚里士多德最初建立的逻辑体系三段论， 加上代数学的发展， 为近代自然科学走向数学化表征奠定了坚实的符号化基础。

三、 自然现象的数学化描述

数和几何观念在文艺复兴时期得到极大发展。 其直接的成就是伽利略对自然的数学化， 即用数学语言书写自然， 导致了近代自然科学的诞生。 难怪爱因斯坦会说， 近代自然科学受益于古希腊时期创造的逻辑学和几何学。 如果没有这两个成就， 自然科学的形成是不可能的。 联想到近代中国科学的发展， 包括中国古代数学从辉煌到衰落， 逻辑学和几何学的缺失恐怕是主要原因， 特别是没能走向简洁的符号化(象形文字的表征太过繁琐)， 严重妨碍了数学的发展， 比如解高次方程、 开平方、 开立方这些运算， 不使用符号表征几乎是不可能完成的。

将平面几何与代数相结合是人类符号思维的一次升华。 这就是笛卡儿发明的解析几何坐标系。 解析几何的作用是将图形代数化和将代数几何化， 开创了几何图形的数字运算和表征， 如双曲线的代数方程式表达。 坐标系实现了对平面上的点和立体空间中的点的运动轨迹的数字刻画和表达， 激发了人们对高次方程和动态点的研究。 比如牛顿的“流数”思想， 导致了微积分的诞生， 微积分成为现代科学特别是物理学的一大运算工具。 莱布尼茨的单子哲学与微积分、 二进制更进一步促使麦克斯韦电磁学方程组的诞生， 完成了电学与磁学的统一。

黎曼曲面几何突破了千年来的平面几何思维方式， 三维空间的观念被打破了， 使得人类有了高维空间的想法。 将曲面几何用于物理学就是爱因斯坦相对论的诞生， 这导致了人类思维方式发生了颠覆性变革。 我们知道， 牛顿虽然提出了万有引力的思想， 但他不知道这种超距作用是如何产生的。 这就是所谓的“神秘的第一推动力”， 最终使他走向了神学解释。 按照相对论， 引力是时空弯曲导致的， 光线经过巨大天体可弯曲， 并非只是直线传播； 在接近光速的情形下， 时钟可变慢， 尺子可缩短。 这与绝对时空观完全对立。

量子力学突破了牛顿以来经典力学的运动规律。 基本粒子的运动不再遵循力学定律， 比如粒子的速度和位置不能同时测定， 这就是著名的薛定谔“测不准原理”， 能量的传递不再是连续的， 而是一份一份的、 不连续的， 量子概念由此而来。 这就是科学史上的“量子力学革命”。 在表征方式上， 量子力学几乎是纯粹的符号表征， 而且不同的表征方式， 比如薛定谔方程式的刻画与狄拉克的符号表达， 也被证明是等价的。 这表明符号表征不仅简洁， 也更有表征力。 符号表征的抽象程度越高， 人类的思维能力也就越强。

四、 认知的符号操作与智能的物理实现

人类的这种符号思维能力在物理装置上得以实现的成果就是计算机的发明。 图灵是这场革命的旗手， 这场革命也因此被称为“图灵革命”。 “图灵革命”的实质是计算表征主义， 即思维就是计算， 大脑就是计算机。 这就是著名的“计算机隐喻”。 计算机的发明标志着符号化和数字化达到了一个新的高度。 人工智能将符号与数字相结合， 创造了无心的智能机器人这种纯粹符号操作的物理装置。 这意味着， 认知不仅仅发生于我们有意识的大脑， 也可以在无意识的物理装置中实现； 思维不仅仅是依赖于身体的“具身认知”， 也可以是没有身体的“离身认知”。

人类思维发展到以符号思维为主的人工智能这个阶段， 不仅使我们的思维方式发生了天翻地覆的变化， 也让我们的生产方式和生活方式随之发生了革命性变化， 比如微信支付方式的普及， 可能使纸币成为历史， 电子书的普及可能使纸质书成为历史。 计算机、 智能机的普及， 加之互联网特别是5G通信技术的发展， 都有力地说明符号思维的必然性和高智能性。

概言之， 符号思维是认知过程提炼或萃取的结果， 是思维的精华， 高度纯化的结果。 符号不仅在理论上建构， 也已经在技术上实现。 可以预计， 符号思维和符号表征将彻底改变我们的认知和生活方式。