作者：赫伯特·西蒙
出版社：中国人民大学出版社
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认知：人行为背后的思维与智能试读：
译者前言
认知心理学是心理学研究的新方向。它的主要理论是信息加工理论，因此又可称为信息加工心理学。信息加工理论研究人如何注意和选择信息，对信息的认识和存储，利用信息制定决策、指导外部行为等。信息可能来自外部环境，也可能是身体内部的生理和心理状态，信息加工心理学借用计算机科学、语言学和信息论的概念来说明人的认识能力和适应行为，包括各种心理过程和智能行为。信息加工理论是现代实验心理学的主导方向，在知觉、记忆、注意、语言、思维、问题解决等方面都作出了贡献。
认知心理学受心理学史上行为主义和格式塔心理学的影响，继承了行为主义的经验主义和操作主义的方法论。但是，行为主义的理论和方法在研究人的内部过程方面遇到了困难，必须用其他的理论方法对其加以补充，因而认知心理学又接受了格式塔心理学对内部过程的研究。它不仅把知觉、表象、记忆等基本内部过程作为研究的对象，而且把决策、策略、计划等高级心理活动也纳入自己的研究范围，特别是利用口语记录，对问题解决过程进行了研究。
认知心理学的产生也受到心理学以外的其他科学的影响。20世纪通信技术的迅速发展，要求通信工程师描述通信系统的特性和规律。心理学家看到信息通道的特性和人类认知过程的相似性，因而利用通信技术与信息论的概念和规律来描述人类系统。克劳德·香农（Claude Shannon）等人把人的认识过程看成信息通道处理信息的过程，研究了有机体传递信息的过程及其限制。从此，输入、输出、编码、译码、噪音、信息等概念就被移植到心理学中。与此同时，诺姆·乔姆斯基（Noam Chomsky）把语言学和心理学结合起来，形成了心理语言学。这一学说改变了传统的行为主义的语言学习理论，提出语言的掌握不仅是一种积累的过程，而且有某种先天的内在规律性；语言的结构规则的内化是语言学习的基础，在语言的理解和发生中深层结构起主要作用。认知心理学依据心理语言学的理论，研究人的言语过程的心理结构和智力操作，因而概念掌握、理解过程、语义知识等都属于认知心理学研究的范围。
对认知心理学诞生起更大作用的是计算机科学。本书作者赫伯特·西蒙（Herbert A﹒Simon）教授在计算机科学和心理学的结合方面作出了卓越的贡献。他和艾伦·纽厄尔（Allen Newell）提出的“物理符号系统”的假设开辟了一条新思路。这一系统把人类所具有的观念、概念、能力以及脑内加工的过程看作物理符号的事件，这样就可以把人的心理事件置于物理事件的同样理论体系中来加以探讨。任何物理系统的事件、过程或操作，只要能用符号的形式表示，并能明确每时每刻的状态，就能用计算机模拟出来。同样，人类思维中的各种抽象概念和符号也可以像物理对象一样加以复制、转换、处理和相互连接。从此，符号和符号处理不再是不可捉摸的抽象的东西，而是可以客观描述和研究的具体过程了。
赫伯特·西蒙教授在研究具体事件的计算机科学和研究抽象事件的心理学之间架起了一座桥梁，发展了不同学科之间的类比思想，促进了科学发现。如果不同学科之间的类比是合理的，那么，从一个已知的系统就可以加深对一个不甚清楚的系统的理解。计算机是一个人工装置，其运转特性是已知的。计算机输入符号，进行编码，与内部存储的模式进行匹配，作出决定，给出符号输出；心理学家则利用计算机知识建立人的认知模型：接收信息、编码和存入记忆，利用记忆材料作出决定，指导外部行为。物理符号系统的假设说明了在人工系统或人脑系统中智能和知识的存在。这一假设是信息加工心理学的理论基础，心理学家根据这一假设来建立关于心理活动或脑的机制的理论。这一假设正在经受理论和实验的检验。心理学的研究也扩展了计算机科学的研究范围。根据信息加工心理学的研究成果，可以设计计算机程序来模拟人的心理过程，特别是思维、问题解决等高级心理活动。认知心理学和计算机科学的结合，产生了人工智能的新学科。由于赫伯特·西蒙在这方面的开拓性研究，因而被认为是认知心理学和人工智能的创始人之一。
认知心理学在20世纪80年代初被介绍到中国来。1983年春天，赫伯特·西蒙教授应中国科学院的邀请，到中国科学院心理研究所进行科研合作，其间他又在北京大学系统地讲授了认知心理学。全部讲座共30讲，历时3个月。北京和外地的心理学、哲学、计算机等专业的科学工作者和研究生参加了听讲和讨论。在这次讲演中，赫伯特·西蒙教授从理论上讲解了认知科学的基本观点，介绍了一些实际应用的问题，阐述了科学理论的层次和规律、物理符号系统、满意的原则等理论问题，还介绍了EPAM程序、启发式搜索、产生式系统、手段-目的分析、口语记录分析等。在最后阶段，他又讨论了语义丰富领域的高级思维过程，如表征、概念的获得、问题解决等，并特别讲了人工智能研究中的进展、关于创造发明的研究以及计算机进行创造发明的可能性。赫伯特·西蒙教授所讲的许多内容是在别处没有发表过的，我们把这个讲座的内容整理成书，以介绍给更多的中国读者。
赫伯特·西蒙教授是中国学术界的老朋友，他一向致力于中美友好和促进中美学术交流。他是美中学术交流委员会的主席。1972年以来，他作为美国计算机科学代表团、美国心理学代表团的成员，以及应中国科学院的特邀，先后十次来我国访问。他多次对中国心理学界、计算机科学界、管理科学界演讲，与同行进行接触并交流学术思想，已为大家所熟悉。
赫伯特·西蒙教授曾荣获1978年诺贝尔经济学奖，他的贡献是对经济组织内的决策程序进行了开创性的研究，他的思想已成为现代企业经济学和管理学研究的基础。决策理论是应用了运筹学、统计分析和计算机程序，吸收了社会学和心理学等行为科学的思想而发展起来的。赫伯特·西蒙还荣获了1975年图灵奖。图灵（Alan Turing）是英国著名数学家，他以首先设想人工智能计算机而闻名于世。赫伯特·西蒙获得此奖是由于他把心理学、计算机科学和决策理论结合起来，开创人工智能研究，取得了卓越成就。赫伯特·西蒙还获得了美国心理学会杰出贡献奖和美国总统科学奖。赫伯特·西蒙除1943年获得芝加哥大学政治学博士学位外，还在世界各地多所大学获得了名誉博士学位。赫伯特·西蒙教授在美国卡内基-梅隆大学心理学和计算机科学任教多年。1985年中国科学院心理研究所授予他名誉研究员称号。他是天津大学、中国科学院管理学院的名誉教授。他还是大约20个科学学会的会员。从赫伯特·西蒙的经历不难看出他渊博的知识背景，以及在当代极为活跃的边缘科学前沿的创造性贡献。正是出于这个原因，人们把他誉为当代最著名的博学家。
本书虽然是讲认知心理学的，但所涉及的知识面极广，包括科学哲学、一般自然科学、计算机科学等。赫伯特·西蒙教授在北京大学讲演时由我们担任口译，后来我们将之整理成书，书稿最后由赫伯特·西蒙教授亲自审定。即便这样，由于我们知识水平的限制，译稿必有一些错误，甚至会有未能正确表达作者原意的地方，希望读者给予指正。在编译过程中得到北京师范大学部分同志的帮助，赫伯特·西蒙教授审稿时得到了张国骏同志的帮助，特在此致谢。我们相信，这本书的出版，将使中国广大读者得到裨益。荆其诚 张厚粲
第一章 绪论
心理活动的最高级层次是思维策略，下面一级是初级信息加工过程，最下层是生理过程，即中枢神经系统、神经元和大脑的活动。计算机的最上层是计算机程序，下面两层是计算机语言和计算机硬件。
科学理论可以分为不同的层次、不同的水平，心理学的理论也是这样。心理学有不同的派别，认知心理学与这些派别都有关系。在本章里我们先谈心理学的理论与派别，再谈心理学的规律和个别差异，以及用哪些规律把个别差异概括起来，最后谈谈学习的规律。
认知心理学的主要目的和兴趣在于解释人类的复杂行为。概念的形成、问题的解决以及语言等都是人类的复杂行为。人们要研究这些现象，总是先从研究简单的开始，进而研究复杂的。过去，巴甫洛夫（I﹒P﹒Pavlov）和华生（J﹒B﹒Watson）就是以反射为基础来研究复杂行为的。从简单走向复杂的研究方法是合理的研究方法，但不是唯一的方法。认知心理学是以远比简单条件反射复杂得多的方法去研究人类行为的。
科学理论的层次和规律
心理学可以像物理学那样，从不同的水平研究人类的行为。物理学有不同的层次，例如，对一个杯子，物体力学可以研究它的原子结构，也可以研究它与其他物体的相互关系，还可以研究它的离子运动。我们不必等待原子结构问题解决之后再去研究整个物体力学；要研究一个杯子的下落，也不必同时去研究构成杯子的原子结构。在心理学中也有同样的情况，不一定非要对神经元、神经突触有清楚的了解才能提出生理学理论，也不一定非要有生理学理论才能着手研究人类的高级复杂行为。在其他科学领域也是如此，例如电子计算机的研究，不一定要对硬件有清楚的了解才能研究软件，计算机程序该如何编写是可以单独进行研究的。这并不是说理论水平之间没有相互关系，而是说可以从不同水平去研究，在研究中考虑它们之间的相互关系。自然界的规律都有不同的层次，所以科学研究也可以从不同的层次进行探讨，既可以从高级水平着手，也可以从低级水平着手。
这种不同层次的研究方法如何应用到心理学中，又怎样指导心理学的研究呢？心理学的研究有三种不同的途径，也就是有三种不同的层次和水平。第一级水平是研究复杂行为，例如研究问题解决、概念形成和语言现象。第二级水平是研究简单的信息加工过程，例如对光点的感觉、图形知觉的形成等都是简单的信息加工。研究简单信息加工过程以反应时间、干扰时间为指标。第三级水平是生理水平，例如对中枢神经过程、神经结构的研究。这个领域很活跃，进展较快。当心理学研究越来越深入的时候，对这三种现象都有所了解，对它们之间的关系也就有了较深的认识。像化学一样，随着化学的发展，对复杂的化学反应与低级的物理过程的关系就有了进一步了解。在当前的心理学研究中，对复杂行为和简单信息加工的关系研究得比较多，对它们的生理过程也有所揭露，例如对汉字的识别及其神经生理过程，现在也都有了一定的认识。
心理学在20世纪的发展过程中，大多数研究者的工作长期集中于第二级水平，即简单信息加工过程的研究。实验心理学对这个领域作出了贡献。最近几十年来，在第一级复杂水平和第三级生理水平上的研究没有多大进展。如果考查一下这三级水平之间的关系，即复杂行为和简单信息加工的关系、简单信息加工过程和生理过程的关系，就会发现，它们都是以较低级的水平为基础的。最近我们已经能够初步说明复杂行为是怎样通过简单信息加工进行的，但对简单信息加工过程与生理过程的关系还说不清楚。尽管简单信息加工的研究有了很大的成绩，但对简单信息加工过程的生理机制却了解得甚少。在计算机科学领域内，计算机能够按照程序完成复杂任务，它包括两个水平：一个水平是用计算机语言编写程序，这是计算机软件；另一个水平是计算机硬件，即它本身的电子结构和物理构造。我们在计算机研究领域里可以离开硬件而相对独立地研究软件，这方面的研究在最近几十年已有很大发展。不同程序和语言可以应用到不同的硬件上去。总之，这些都说明自然界的规律有不同的层次，人们可以从不同的层次去进行科学研究。
在物理学这门很成熟的学科里，有牛顿的万有引力定律，这种定律是定量的分析，很有说服力。我们曾设想心理学要有这种规律才能成为真正的科学。但这种观点比较狭隘，而且不切实际。其他科学领域的规律也不一定都是定量的分析。化学、分子生物学甚至物理学的一些规律就属于定性结构的规律。例如帕斯特的“疾病是由病菌造成的”这个规律并不是一个定量的规律，而且这个规律也不是很精确——有些疾病并不是由病菌引起的，为什么人们还要承认这个规律是基本规律呢？因为它对人们寻找疾病产生的原因起到了指导性的作用，推动了医学的发展。又如，地球物体的相互摩擦运动也是定性理论，它能指导地质学家去寻找地质现象的原因，像陆地从海里出现，山脉的形成等等。这种定性理论推动了地球物理学的发展。目前，心理学所提出的一些一般化的定理还不能给出精确的定性描述，不属于定性结构的规律，所以心理学的规律只具有有限的合理性。例如“人类在问题解决过程中受着短时记忆的限制，受到计算能力的限制”这个理论并不那么精确，正像“疾病是由病菌造成的”不那么精确一样。但它可以引导我们去分析问题，也具有一定的指导作用。
在心理学中发现规律是很困难的，这主要是由于研究对象本身的复杂性，而不是由于缺乏某种仪器设备。其中一个困难，是我们所研究的人类机体总处于一定的环境之中，而且适应性又很强，人的行为既决定于机体本身，同时又是适应环境的结果。所以我们只描述机体本身是不够的，还需要研究机体与周围环境的关系。另一个困难，是同一个人在同样的环境中可以有不同的反应，即个别差异，这就造成了研究结果的不确定性。假若我们以考虑人类的一般行为为目的，设法忽略个别差异，那么我们会发现人类行为还是有明显的一般规律的，而且人与人之间的差别也不是很大。
心理学的派别
最近几十年来，对复杂行为进行研究的理论主要有三个派别：新行为主义、格式塔心理学派和信息加工学派。这三个学派是从不同的方面研究行为的。
当一门科学发展到成熟阶段时，它对某一个问题的解释就不再会存在对立的派别，而会有一个一致的看法。例如，物理学就没有伽利略物理学、牛顿物理学和爱因斯坦物理学之分。心理学应当摆脱哲学的争论，对某一现象可以用不同的观点去解释，只要能解释清楚就是合理的。目前心理学已经发展到这样一个阶段，对问题不是在哲学的范畴内争辩了，而是通过一些大家都可以接受的实验加以证实。这对心理学的前进是很重要的。正如在物理学中一个一个新问题被提出来，但这些问题的提出并不影响整个物理学体系的改变。现在的信息加工心理学既吸收了行为主义的看法，也吸收了格式塔学派的看法，其目的就是要解释人的复杂行为。
各派心理学都想更好地认识人类机体是如何活动的，它们之间的主要差别是在方法学上强调的重点不一致。行为主义强调客观的实验方法，要求对实验严格加以控制，它的方法是操作主义的，也就是说其结果能被别人重复。行为主义把复杂的心理现象化为各个简单的部分，并研究比较简单的初级的现象，也就是所谓的还原主义。行为主义心理学和认知心理学之间虽然有很大差别，但二者仍有共通之处。认知心理学也认为复杂的现象总要分解成最基本的部分才能进行研究。行为主义提出了S‐R的公式，而不谈刺激和反应之间发生的过程，即不谈大脑中的活动。例如斯金纳（B﹒F﹒Skinner）就反对讨论意识问题。但是，行为主义也认为不能完全用刺激-反应的关系去解释行为，需要考虑被试过去的经验。对于一道乘法算术题，如果你不知道被试过去是否做过这类题目，那么你就不能预料他对这道题目会作出什么反应。因此，行为主义必须承认，刺激和过去的经验这两方面共同决定产生什么反应。信息加工心理学认为，当给被试刺激时，他要依靠头脑中的经验才能决定作出什么反应。所谓经验，包括机体的状态和记忆存储的内容。因此，刺激和被试当前心理状态这二者共同决定着被试作出什么反应（见图1-1）。这正如要知道行星的运行轨迹，就必须知道行星当前的运动状态和外界的作用力这两个方面一样。图1-1 决定反应的因素
格式塔心理学则强调研究复杂的心理现象，而这些现象有时是很难用客观的术语和客观的方法加以描述的。考夫卡（K﹒Koffka）、科勒（W﹒K9hler）等格式塔心理学家认为在问题解决的复杂过程中，不要只靠简单的尝试错误，而且还要通过顿悟。格式塔心理学区分完好图形和不完好图形。所谓完好图形，就是一些很简单的、对称的，而且容易认出来的图形，但格式塔心理学对此并没有一个很精确的定义。格式塔心理学认为知觉的基本规律是机体生来就有的，并不受经验的影响。格式塔心理学也不同意把复杂现象分解为刺激-反应之间的关系。认知心理学与格式塔心理学一样，目标是要解决复杂行为的问题。例如，在解释顿悟中的理解过程时，我们承认格式塔“完好图形”的概念，同时又试图把这个“完好图形”分解为最基本的过程，以了解“完好”究竟指的是什么。又例如，格式塔心理学认为学习有机械学习和理解学习之分，而机械学习和理解学习是不被行为主义所强调的。信息加工心理学则认为机械学习和理解学习很重要，应该研究二者的具体过程到底是什么，它们的区别又是什么。
总之，认知心理学是用信息加工过程来解释人的复杂行为的，它吸收了行为主义和格式塔心理学的有益成果。这一心理学是在前人的基础上进行研究的，并不是完全无视前人的工作一切重新开始。
认知心理学的任务和方法
图1-2 人类认知活动和计算机的比较我们看到，心理学问题可以从不同途径进行研究，心理活动也可以分为不同层次。心理活动的不同层次的关系可以和计算机相比。心理活动的最高级层次是思维策略，下面一级是初级信息加工过程，最下层是生理过程，即中枢神经系统、神经元和大脑的活动。计算机的最上层是计算机程序，下面两层是计算机语言和计算机硬件。人类认知活动和计算机的对应关系如图1-2所示。
认知心理学主要研究高级层次的思维策略和初级信息加工过程的关系。我们可以用计算机程序模拟人的策略水平，用计算机语言模拟人的初级信息加工过程。
在自然科学中常用数学方程式来描述一些现象。若以时间（T）作为变量，认知操作x的变化即等于当时机体的状态（S）和外界刺激（R）的函数。S指的是机体的生理心理状态，大脑里的记忆存储等。当外界刺激作用于处于某种特定状态的机体时便产生结果，发生变化，即：
计算机的工作原理也是一样的，在规定的时间里，计算机存储的记忆相当于机体的状态；计算机的输入相当于给机体施加的某种刺激。当给计算机某种输入时，计算机便进行操作（oper‐ation），其内部发生变化，从而得到结果。计算机的操作过程可以看作是每一个单位时间内其状态的变化，我们可以从不同层次来研究这样一个系统。可以用心理学的一个简单例子来说明这个过程。
要被试把一系列数字加起来，心理学常用的方法是观察被试给出什么答案、在多少时间内得到结果。心理学中大量研究应用类似的方法得到关于被试的情况。但是，使用这种传统方法只能得到很少的信息——结果和时间。事实上，在被试的演算过程中所发生的不仅仅是这两件事，机体的状态就产生了很多变化。如果我们想了解被试在这段时间内更多的情况，如他进行了哪些活动、过程如何等，可以用口语记录的办法。
口语记录法就是让被试在做题时说出头脑内进行的一切活动，予以记录，然后进行分析。例如，让被试做加法时，记下他的口述，7＋8＝15，15＋3＝18等等。当被试计算的项目越来越多，如算7＋7＋3＋8＝？时，用口语记录法就可以知道有些被试使用了累加法，而另外一些被试则可能注意到了另外一个策略，他先做7＋3＝10，7＋8＝15，再做10＋15＝25。
用口语记录法对任何随时间变化的动力系统都能得到较高密度的信息。目前对脑的活动虽然可以进行电记录，但是却无法把脑的电活动所代表的心理内容翻译出来。在人类还没有办法做到记录脑内每时每刻的所有变化时，用口语记录法是可以得到较丰富的信息的。格式塔学派采用过口语记录法，以后被行为主义否定了。录音机的出现，为精确地记录和分析被试的口语报告提供了新的手段。认知心理学从新的角度利用了口语记录法，使心理学的研究水平大大提高了一步，能够研究人类的初级信息加工过程、思维策略以及它们之间的相互关系了。运用口语记录法研究解决河内塔（Hanoi Tower）课题的过程就是一个实例。
河内塔是在一块木板上有几根立柱，另有几个圆木盘，按大小顺序串在一根立柱上，形成梯形。要求被试一块一块地挪动木盘，把整个塔由A立柱移到C立柱上。中间一个立柱可以临时放置木盘，每次移动都不允许大盘在小盘的上面。我们可以一般地了解，也可以详细地了解被试是如何完成这个任务的。例如我们可以观察被试每次移动哪个木盘，一共移动了多少次等。总的来说，被试为了把这个四层的塔由位置A移到位置C，他首先要把上面三块木盘挪到位置B，再把下面最大的一块木盘挪到位置C。此后再用相似的方法逐步地把中间几块也挪到C上。这是对被试做法的总的描述。但是这个一般的观察不能告诉我们他的具体心理活动是什么，因为每一个人在完成这个任务时都需要采取同样的步骤。
如果我们要了解这个被试是怎样作出下一步该如何走的决定的，还需要有更多的信息。为了获得这样的信息，我们可以让被试在做每一个动作时大声说出他是怎样想的。如被试说：“我想把底下的大盘挪到右边去，可是有三个木盘挡住了，过不去。”这样一说，我们就能了解到他所采取的策略，同时也多少了解到一些他的初级信息加工过程。当他说“我想把底下的大盘挪到右边去”时，我们就知道他头脑里已经提出了一些任务和目标，包括大的目标及一些次要的小目标。当他再说“有三个木盘挡住了”时，我们就注意到被试是看到了上边三个木盘与下边大木盘的相互关系，而且也知道了上边的对下边的起着阻挡作用，以及当时的难题所在。
从这个题目中我们可以看到，被试已经完成了一些初级的信息加工过程。这里包括知觉过程，他知觉到当时情景的一些相互关系，作了一些比较，即上边的木盘小，下边的木盘大。为了最终解决这个课题，他还需要用这些知识去和完成这个课题所规定的条件进行比较。通过比较，他认识到不能先将小的挪到C上。只能先将它们挪到B上，才能再把大的挪过去。
认知心理学的目的就是要说明和解释人在完成认知活动时是如何进行信息加工的，如他知觉到物体的哪些特征，看到了事物间的什么关系；外界信息是怎样存储在头脑中的；他在解决课题时利用了哪些信息，采取了什么样的思维策略等。
认知心理学研究的另外一个重要课题是学习问题。人在活动过程中，机体本身会发生一定的变化，这些变化使他在以后的活动中能更快、更灵活地完成某种作业，并且不经练习也能完成其他同类的作业，这就是学习。学习问题在心理学中始终占有非常重要的地位。从历史上看，心理学的研究差不多有一半是关于学习的。这有几方面的原因，第一，心理学起源于哲学，认识论是哲学的根本问题之一，认识论要说明外界信息是怎样存放在脑内的，实际上这就是学习问题。第二，学习与教育密切相关，社会需要科学的学习理论，以便于建立合理的教育制度，因而学习问题自然就会引起人类极大的关注。历史上曾出现过一种原始的学习理论，认为教师的讲话就像细菌一样会传染给学生，使学生学到东西。这个理论现在看来当然是荒唐的。现在已经有了比较科学的学习理论，它对社会能起到有益的作用。第三，人类的学习活动是那么广泛，它贯穿于人的一切活动领域中，而学习者之间的差别又是那么大，人们总希望能从差异之中找到学习的一般规律，以指导教育实践。
物理符号系统
我们把人看成一个信息加工系统。信息加工系统也叫“符号操作系统”（symbol operation system），更常称作“物理符号系统”（physical symbol system）。用“物理符号系统”主要是强调所研究的对象是一个具体的物质系统，如计算机的构造系统、人的神经系统、大脑的神经元等。所谓符号就是模式（pattern），任何一个模式，只要它能和其他模式相区别，它就是一个符号。不同的英文字母就是不同的符号。一页书上有许多不同的符号，也有重复出现的相同的符号。对符号进行操作就是对符号进行比较，即找出哪几个是相同的符号，哪几个是不同的符号。物理符号系统的基本任务和功能就是辨认相同的符号和区分不同的符号。为此，这个系统就必须能辨别不同的符号之间的物理差别，如光波和声波的差别。人的眼睛无论在物理光学上或在知觉上，都能认出“心理学”和“心电图”两个词中的“心”字，虽然这两个“心”字严格说来并不完全一样。人类机体能够学会认识同类的符号和区分不同类的符号是一个很大的成就。纸页上书写的文字符号是物理的符号，即用物质的铅笔写在物质的纸上的符号。符号既可以是物理的符号，也可以是头脑中的抽象的符号，也可以是计算机中的电子运动模式，还可以是头脑中神经元的某种运动方式。纸上的文字是物理符号系统，但这是一个不完善的物理符号系统，因为它的功能只能是存储符号，即把字保留在纸上。一个完善的符号系统还应该有更多的功能，归纳起来有下列六种：（1）输入符号（input）：纸、铅笔加上手的运动，可以给白纸输入符号。（2）输出符号（output）：纸本身并不能输出符号，但我们的眼睛可以使之输出。当我们阅读时，文字符号就从纸上输出而进入眼睛了。（3）存储符号（store）。（4）复制符号（copy）：认出“心理学”三个字，并把这三个字复制出来，存储在某个地方就是复制符号。（5）建立符号结构（build symbol structure）：通过找到各种符号之间的关系，在符号系统中形成符号结构。（6）条件性迁移（conditional transfer）：依赖已掌握的符号而继续完成行为。如果在记忆中已经有了一定的符号系统，再加上外界的输入，就可以继续完成这个活动过程。
如果一个物理符号系统能够完成上述全部六个过程，它就是一个完整的物理符号系统。人能够输入符号，如用眼睛看，用耳朵听，用手触摸等；计算机也能输入符号，它是通过卡片打孔或用键盘打字输入的。人说话、写字、走路等动作都是输出；计算机的输出在显示器上显示出来，也可以打印出来。人类可以把输入保存在头脑里，叫作记忆。遗憾的是，我们只能假定记忆是神经元的作用，还不十分清楚其生理过程是什么。计算机可以用许多不同的方式存储信息，过去老式计算机用电子管和二极管，后来计算机用磁带上的磁场，或用其他方式存储信息。计算机的存储就是把模式存进去，并且长时间保存起来。以上是物理符号系统的输入、输出和存储三项功能。人可以通过自学接收信息，然后对符号进行不同的组合，得出新的关系。学生听教师讲课时，脑子里进行不同的活动，组成新的符号系统，这是第四项和第五项功能，即复制和建立新的结构。一个物理符号系统可以根据原来存储的信息加上当前的输入而进行一系列的活动，这就是条件性迁移。可以用一个很简单的例子来说明人类的条件性迁移。给被试一个只有四个指令的程序：“迈开左脚”，“再迈开右脚”，“重复做”，“一直走到屋子的一端就停止”。条件性迁移有个假定：如果满足了某种条件，即如果有了条件A，就去进行活动B；如果没有条件A，就不要进行活动B。在上例中，告诉被试“向前走”，“继续向前走”，如果没有“走到屋子的一端就停止”的指令，被试就要撞到墙上。这里，“走到屋子的一端”就是条件A，有了这个条件就引出来B，即“停止”。计算机是能够完成这种所谓条件性迁移的。正因为它有这种本领，所以它就获得了很大很大的能量和灵活性，可以完成多种功能。事实上，无论是现代的大型计算机还是小型计算机，都具备物理符号系统的这六种功能。
我们现在可以提出一个叫作物理符号系统的假设（physical symbol system hypothesis）。这个假设简单说，就是任何一个系统，如果它能表现出智能的话，它就必能执行上述六种功能。反过来也可以说，任何系统，如果具有这六种功能，它就能表现出智能。我们这里所指的智能就是人类所具有的那种智能。人类能够观察、认识外界事物，接受智力测验，通过考试，料理生活中的事情等等，这些都是人的智能的表现。
物理符号系统的假设伴随着三个附带的推论，或称附带的条件。第一个推论是，既然人具有智能，它就一定是个物理符号系统。我们认为，人之所以能够表现出智能，就是基于他的信息加工过程。第二个推论是，既然计算机是一个物理符号系统，它就一定能表现出智能，这是人工智能的基本条件。第三个推论是，既然人是一个物理符号系统，计算机也是一个物理符号系统，那么我们就能用计算机来模拟人的活动。当然，第三个推论不一定是第一个、第二个推论推导出来的必然结果。因为人是物理符号系统，具有智能，计算机也是一个物理符号系统，也具有智能，但它们可以以不同的方式、不同的原理进行活动，所以计算机并不一定都是模拟人的活动。在计算机上可以编制出复杂的程序来解一些方程式，进行复杂的运算，然而计算机的这种运算过程未必就是人类思维的过程。但是，我们却可以按照人类思维操作的过程来编制计算机程序。这项工作就是人工智能研究的内容。如果做到了这一点，我们就可以用计算机在形式上来描述人的活动过程，或者建立一个理论来说明人的活动过程。
人类智能的计算机模拟
过去，心理学曾试图用经典数学来建立心理活动的数学模型，但不是很成功。然而，在物理学或其他学科，却成功地运用经典数学模型解决了一些理论上的问题。在心理学方面不太成功的原因，可能是由于数学所用的语言不适合研究人类对象。如果要用经典数学来建立某一学科理论，首先就必须把这个学科的对象和过程转化成数字。但是人类的许多智能活动很难用数字来表达，所以建立关于人的智能活动的数学模型是困难的。值得注意的是，计算机程序语言的形式比经典数学的形式更能表示和描述人的心理现象。
最早的计算机的发明设计，是为了解决比较复杂的大量的计算问题。但是计算机的操作本身却不是数字的演算。它的内部实际上是由电磁场、电磁的网络和模式构成的。当用计算机演算数学题时，这些磁场和模式就表示出数字来。当用计算机完成其他任务时，电磁场模式又可以代表其他任何符号，如英文字母或汉字。实际上计算机和人都进行着相同的过程，人的语言是一些词或符号的相互联系。
物理符号系统假设的第一个推论告诉我们，人有智能，所以他是一个物理符号系统。第三个推论告诉我们，可以去编写计算机程序模拟人类的心理活动。这就是说，人和计算机这两个物理符号系统所使用的符号是相同的，因而计算机可以模拟人类的心理过程。这个物理符号系统是一个假设，如果我们通过经验的方法能够加以证实，它就是正确的；如果这个假设与我们的经验相矛盾，那么它就是错误的。
人们一般都把人类的智能看作是非常复杂，甚至是神秘的东西。在计算机出现以前，即20世纪四五十年代以前，如果有人提出，只要某一系统具有上述的六种功能，它就有智能，而且这六种简单的基本过程可以用来解释人的复杂活动，那将是令人吃惊的事。但是，科学总是把复杂的现象转化为基本的过程、基本的规律。现在，认知心理学所做的，也就是试图用物理符号系统假设中的基本规律来解释人类复杂的行为现象。物理符号系统假设提出后，大量的经验材料都支持了这个假设和它的三个附带推论。其中第二个和第三个推论尤其获得了有力的证据。我们已经能够在一个物理符号系统里放上一个程序，这个程序包括指导这个系统本身的过程，然后当给这个系统一定的任务时，这个系统就会产生行为；我们还能够编写程序来模拟人类的智能。只是对于第一个推论，即人类的智能是一个物理符号系统，证据还不那么明确，也不很直接。因为我们不能打开人的脑壳，看看里边到底发生着什么过程；我们只能从外表来观察行为，然后去推测脑子里发生了什么。或者说，从行为去推导在脑子里通过什么程序造成了这种行为。
我们通过观察行为去推论程序是怎样的，即从结果去推论它的原因，这在科学上叫归纳法。哲学家都清楚归纳法有一个问题，就是从观察到的行为并不能准确地推论出它的程序是什么，因为有时不同的程序也可以导出同样的行为结果。牛顿定律有充分的理由说明天体运行的规律，可是我们不能知道牛顿定律是否天体运动产生的唯一原因。在接受牛顿定律几百年以后，现在人们认识到仅用牛顿定律去解释天体运行规律是不够的，而用相对论能够更好地解释行星的运行。认知心理学遇到的是同样的问题。我们想用信息加工过程（程序）去解释所观察到的行为，但是又不敢肯定这个程序就是造成行为的唯一原因。在这个问题上，我们可以看到一些比较成熟的科学，如物理学、化学、生物学等等，并不比心理学处于更有利的地位。
任何科学理论的最有力的支柱就是对观察到的事实能够给予解释。同时，任何科学理论也都必然会面临一种可能性，就是后来的人能够对这些事实给出更好的解释。心理学同其他学科一样，它的理论只能够接近真理，而不可能达到绝对真理。
第二章 人类认知系统的结构
人是通过搜索来解决问题的。人在解决问题时，一般并不去寻求最优的（optional）方法，而只要求找到一个满意的（satisfying）方法。人在解决问题时，具有可变的志向水平（aspiration level）。
人脑的基本机能
我们可以通过心理学实验来研究人的信息加工过程，从而了解人是怎样进行思维的。我们也可以从进化的角度来研究人是怎样获得信息加工能力的。人类在其几百万年进化的过程中，通过对外界环境的适应，逐渐具有了从外界获得新的信息进行非常有效的活动的能力。现在的问题是，我们怎样才能设计一个有效模拟人的认知活动的系统。这样一个系统必须满足下列四个条件，或者说这个系统必须具备下列四种功能。
模拟人类认知活动系统的必需条件（1）这个系统必须是一个单线的、进行系列（serial）活动的系统，因为人只能同时想一件事、做一件事。人就是一个单线的系统。（2）这个系统只能进行有限的计算。人用弓箭去射一个目标时，并不能同时列出箭行进的微分方程。（3）这个系统必须能够发展多方面的需要。人在生活中有各种需要，不仅有衣、食、住、行等基本的需要，而且还有不断增加的新的物质需要，如自行车、手表等等。此外，人还有不断增长的精神和文化的需要。（4）这个系统必须能够处理突然发生的、没有预料到的事件。
人脑的认知活动的机能
在人类的进化过程中，人脑发展了认知活动的三种机能，这三种机能使人能够完成上述四种功能。下面讨论人是怎样利用这三种机能来完成上述四种功能的。
1．人是通过搜索来解决问题的。
所谓搜索就是提出策略并用其来解决面临的问题。由于搜索过程是串行的，而人的计算能力又是有限的，所以对解决办法只能一个一个地加以尝试。人类在搜索时并不能同时考虑到解决问题的各种可能性，并对各种可能性进行权衡比较。例如，解决围棋中的任务要比解决生活中的任务简单得多。然而，即使在围棋棋盘上，棋子分布模式的数量也是很大的，人们下围棋时进行搜索的可能性也是无限的。一个围棋棋盘是19×19个方格，为了便于计算，假定它是20×20＝400个点，每一个点又有三种可能的状态：黑棋子、白棋子或空点，这样总共就有10190种可能性。这个数量比整个宇宙中分子种类的数量都要大，因此，在解决围棋这样简单的任务时，人也不可能同时考虑到各种可能性。一般情况下，人在进行活动时只是很简单地考虑一种或两种可能性，即利用一些生活中常用的启发式的规则（heuristics）。图2-1 数字排列游戏
再举一个比围棋更为简单的“数字排列游戏”的例子。画一个大方块，里面分成几个小方格，除一个空格外，每一格里都有一个数字（见图2-1）。被试可以把任一方块里的数字移到空格里去，使之重新安排，最后达到某种指定的排列。在完成这样一个简单的任务时，在每一步上能够用以解决问题的方法也是大量的。人在解决问题时，不可能把各种可能性同时都考虑到，一般只采取一些启发式的规则来指导行动。在解决这一问题时，一种简单的办法就是先设法把1移到左上角，这样就得把左上角的数字先移到空格里去，才能把1移到左上角；然后把2移到第一行的中间去，这又得把这个格里的数字先移到空格里去；再使用同样的方法依次把3移到右上角，把4移到第二行左边的格子里……直至达到最后的目标状态。在解决这一问题的过程中，人在头脑里并没有考虑到各种可能性，而仅是运用了生活中行之有效的搜索法而已。
2．人在解决问题时，一般并不去寻求最优的（optional）方法，而只要求找到一个满意的（satisfying）方法。
为什么只要求找到满意的而不一定是最优的解决方法呢？因为即使是解决最简单的问题，要想得到次数最少、效能最高的解决方法也是非常困难的。在上述数字排列游戏中，如果不要求用最少的动作来达到目的，而是允许用任何方法的话，那就很容易解决问题。寻找最优方法和满意方法之间的困难程度相差很大。英国的一个成语“草垛寻针”是用来形容一件事的困难程度的。假定有一个大草垛，里边有许多针，为了缝衣服上的纽扣，要从草垛里找出一枚最细最尖的针，那是要花费相当时间的。如果草垛大一倍，寻找的时间也要增加一倍。但是，如果不要求找出最细最尖的针，而只要求找到一枚能把扣子缝上的针就可以了，这时所采取的方法就是满意的方法。在这种情况下，搜索时间不以草垛的大小为转移，只取决于草垛中针的分布密度。人们在实际生活中解决问题就像从草垛里寻针一样，不能只认定某一种最优的方法。用满意方法解决问题要容易得多，它不依赖于问题的空间，不需要进行全部搜索，而只要能达到解决的程度就可以了。
3．人在解决问题时，具有可变的志向水平（aspiration level）。
人的一个特点是可以调节满足需要的程度。人根据不同的情况，调节自己满足需要的幅度可以是很大的。他在非常困难的情况下，可把满足需要局限于基本的生存方面，如饱食、温暖；当情形不太困难时，人不仅想到要满足基本需要，还要更舒适一点；当舒适的需要满足了，又会有文娱、艺术等更高的需要。因此，在困难条件下认为是好的东西，在不太困难的条件下就认为是不够好的了。心理学家把这种满足需要的不同水平叫作志向水平。随着成功的程度不同，志向水平也会提高或降低：在困难条件下志向水平降低；在成功条件下志向水平提高。例如前面的数字排列游戏问题，第一次能把问题解决了就感到满意；但在第二次仍使用前一种方法就不一定满足了，而是希望能有更快、更好的解决方法。人的志向水平，即满足需要的程度，可以随外界条件的变化而自我调节。这一特点适用于每一个人的生活，也适用于人的社会活动。社会越发展，人的要求也就越高。当然，这并不是说每个人的需要都能得到满足。
除了人类认知活动的上述三种机能之外，所设计的认知系统还必须具备注意、记忆、运动等信息加工的结构。
注意分配机制
在人的生活中，每时每刻都有大量的符号进入感觉器官。这些符号中只有少数引起中枢神经系统的活动。人脑如果不能把大量的输入信息过滤掉，就不能进行加工。学生在课堂外面打球，并不影响教师讲课，因为人们有控制注意的能力，使注意集中到教师授课这一个目标上。我们同时注意的事情只能有一件，这件事往往是重要的事情。如果教室里突然出现了一只狗，学生会马上把注意集中到狗身上，而不再注意教师了。因此，优先选择的注意目标有时是预料不到的、突然出现的。为了把注意集中到没有预料到的目标上，必须有一个转移机制把正在感知的东西排除掉。因此，对于人这样一个系统，除了有单线加工特点，能通过有限的活动解决复杂的需要，能应付突然出现的事件外，还必须具备控制注意的机制。我们既要能对原先的重要的东西加以注意，也要能够把注意及时地转移到那些没有预料到的新出现的事件上去。
在日常生活中，中断注意的机制是很重要的，这种机制能把人的认识活动和满足其生理需要及其他需要联系起来，因为中断和转移注意的机制可以使人的各种需要互相发生竞争。中断注意和人的情绪有关。恐惧、愤怒这些情绪是在短时间内突然发生的，当我们处于这类情绪状态时，就很难注意其他的事情。生理学已经证明，情绪的唤起与皮层下的网状结构有关。注意中断的机制既涉及认知心理学，也涉及生理心理学。
记忆系统
人类信息加工系统的结构
人类信息加工系统的结构（见图2-2）包括输入装置、输出装置、中间的记忆装置和围绕着它的控制结构。控制结构负责控制信息进入记忆和再从记忆中输出信息。图2-2 人类信息加工系统的结构
此外，人类具有各种不同的记忆，这可以用实验加以证明。根据这个信息加工结构，可以建立一个人类记忆的模型，还可以用这个模型在计算机上模拟人的记忆过程。人类记忆模型里首先是输入部分。视觉信息传入眼睛，然后进入记忆框架。
记忆分几个部分，一部分是识别记忆。识别即再认（rec‐ognition），认识记忆中已有的东西。当一个模式或图像被识别后，它就存储在短时记忆中。除了物体本身的信息被存入短时记忆外，还有另外一些信息进入短时记忆中，以帮助认识这个物体。例如，当你辨认一位朋友时，这个朋友的家庭、年龄和其他情况是原来已在长时记忆中保存着的，它们可以帮助你识别当前的刺激。用计算机术语来说，这些就是数据。此外，在记忆中还有程序。数据提供各种情况和资料，程序则组织和利用这些资料。程序也要先经过提取进入短时记忆，然后才能执行。除识别记忆外，长时记忆也起作用。长时记忆即原有的数据，识别时有的数据要输出来，没有传出的就在长时记忆中保存着，同时还会有新的数据存到长时记忆中去。实验证明，从视觉、听觉传入，到短时记忆识别出这个事物，其间还有一个小的记忆，即缓冲记忆。另外，输出前也有一个小的记忆，即动觉记忆。这是认知心理学家普遍承认的人类记忆的理论模型。
人类记忆的理论模型的实验依据
人类记忆的这个理论模型已由许多实验所证实。这些证据来自两个方面：一是生理学方面的，包括脑损伤和动物实验的证据；二是行为方面的，即心理学实验的证据。大量的实验证明，有短时记忆和长时记忆（识别、数据和程序）。例如，让白鼠学习5～10分钟后再给一个强的电刺激，它已学会的东西就全部忘掉了。这是因为学会的东西是存储在短时记忆内的。如果一个小时后再给电击，就不会影响记忆，因为这时信息已输入到长时记忆了。人的记忆更为复杂，但从生理方面看，仍有短时和长时两种记忆。人的脑部受损伤，如果是前额叶受损伤，对短时记忆就有影响，而颞叶（特别是左颞叶）损伤时，长时记忆就会受到影响。
心理学家有关行为的几个重要实验也证明有两种记忆的存在。
1．即时回忆实验。
主试用口述或视觉的方式先后给被试呈现一系列符号，每个符号不超过半秒钟，如：
呈现后马上让被试复述这些刺激。全部回忆这12个符号是比较困难的。实验结果表明，人的短时记忆不能记住12个项目。1956年米勒（G﹒A﹒Miller）提出人的短时记忆容量是7±2。实际上，人能记住的数量还要少些。米勒发现，如果用二进制的办法就能记住这一系列符号，方法是把这12个项目重新编码，分成3个一组，就能记住它们。可见，人的记忆广度不在于信息数量的多少，而在于编码的方式。
根据信息论的观点，信息要用比特（bit）来测量，上述数字系列包括12个比特。而用十进制的0～7编码时，每个数字都能表现3个比特（见表2-1）。表2-1 二进制与十进制数字转换表
上述12个符号就可编成“2262”4个数字，每一个数字包括3个比特。当记“2262”这4个数字时，实际上就记住了12个比特的信息。可以看到，用比特作单位时，这一系列数字包含着12个比特，但人们的短时记忆容纳不下12个比特；如果用十进制数字作单位，这一系列符号可以看作为“2262”这4个数字，这4个数字自然就很容易记住了。因此，比特不是测量记忆信息量的基本单位，应该有一个新的单位。
米勒提出，测量短时记忆的最小单位为“组块”（chunk）。“2”这个数字就是一个组块。上例的数字系列是12个组块，如果用二进制，可以说是4个组块。在即时回忆实验中，如果给一系列没有联系的字母，被试只能记四五个字母；如果给的是英文单词，回忆出来的可能是四五个单词；如果给的是短语，比如要求记住像“中华人民共和国”这样的短语，能即时回忆的是四五条短语。可见，组块是人们熟悉的一个单元。对讲英语的人来说，当字母孤立出现时，每一个字母都是一个熟悉的单元；当一个一个的字母组成词时，每个词也是一个熟悉的单元；短语也是如此。人的短时记忆容量是4个组块。如果无联系的汉字独立地出现，可能记住4个汉字；如果两个字组成一个词，如“朋友”“老师”等，能记住4个组块（4个词），也即8个字；对于由4个汉字组成的词组，如“万里长城”“良师益友”等，4个组块就是16个汉字。根据即时回忆实验可以提出这样一个假定：人有短时记忆能力，在很短时间内就能记住少量的东西。短时记忆的识记速度快，但容量小，只有4个组块。长时记忆的识记速度慢，但记忆容量却是无限的。
2．延缓回忆实验。
彼得森和彼得森（L﹒R﹒Peterson and M﹒J﹒Peterson）设计了延缓回忆实验，在呈现刺激后的很短一段时间内，给被试另外一个记忆任务，例如在呈现一系列字母后的30秒内，让被试从一个数每次减3倒着背数，那么，短时记忆内的一部分内容就消失了。一般情况下，当呈现刺激与回忆之间有干扰时，人只能回忆一两个组块。
3．斯波灵（G﹒Sperling）的实验。
斯波灵的实验证明，在输入到短时记忆之间还有一个缓冲记忆阶段。实验用视觉显示方法，给被试呈现3行字母，每行4个，共12个字母。它们之间没有意义联系。根据即时回忆实验，一般人只能记住四五个字母。斯波灵实验呈现全部12个字母50毫秒，50毫秒结束时，出现高、中、低三个声音中的一个。要求被试听到高音时回忆第一行字母；听到中音时回忆第二行字母；听到低音时回忆第三行字母。实验发现，如果从视觉呈现停止到出现声音之间有25～50毫秒的间隔，无论给哪种声音刺激，被试都能正确回忆出要求他回忆的字母。若视觉呈现后100毫秒才出现声音，被试就不能按要求作出正确的回忆。这说明在视觉刺激呈现后，至少在20～50毫秒的时间内，所有看到的12个字母都在记忆中保存着。听觉实验也有类似结果。对口头说出的声音刺激，在短时间（2～3秒）内，被试能够记住很多内容。因此，我们认为在输入（呈现刺激）和短时记住之间还有一个小的记忆，它的范围比短时记忆更广。这个记忆阶段叫作缓冲记忆。
4．机械言语学习实验。
这类实验包括系列回忆和对偶联想回忆两种形式，它们的结果是一致的。在系列回忆实验中，给被试呈现一系列不相联系的项目，要求被试按顺序回忆这一系列刺激。在对偶联想实验中，呈现一系列对偶的刺激，即每次先呈现一个刺激项目，再呈现一个反应项目。在此之后，当呈现这个刺激项目时，要求被试回忆出相应的反应项目来。这就像学外语单词一样，“cat—猫”是一对对偶，当被试看到“cat”时，他就要回答“猫”。
系列回忆是艾宾浩斯100年前所做的实验。过去，心理学家只考虑念多少遍才能记住，而不考虑需多少时间学会。现在已经知道，记一个词需要8秒。记CMMAFQ这6个字母就需要48秒。在艾宾浩斯最早的实验中，学会刺激词与反应词之间的联系也需近8秒的时间。如果每次呈现间隔为2秒，需要4遍才能记住，即仍需8秒；如果呈现得再慢一点，第一个词和第二个词之间的间隔为4秒，只需两遍就能记住。总之，不管呈现的方式如何，学会一个刺激词和反应词之间的联系总是需要8秒的时间。虽然只有8秒，实际上在头脑中所进行的保持过程却是很复杂的。
在实验中，每个项目就是一个组块，各组块之间是没有联系的。对会英文的人来说，CAT作为一个词可能就是一个组块。如果所用的字母并不组成词，那么学会它的时间就不止8秒，而会更长些。因为8秒是指学习第一个组块和第二个组块联系的时间。但是，要学习KAZ和CEF之间的关系，还要记住KAZ这三个字母之间和CEF这三个字母之间的关系。这样，所要记忆的就成了6个项目，需要48秒了。若要记忆KAZ和CEF这样的6个项目，因为它们都是由没有联系的字母组成的，所需时间就应是3×6×8＝144（秒）。
另外要提到的是意义性效应，即项目的意义对记忆的影响。学习有意义的符号比学习无意义的符号要快得多。研究发现，学习无意义音节（如KAZ）所用的时间是学习有意义音节（如CAP）时间的两倍半。
短时记忆和长时记忆这两种记忆系统的特点可以概括为表2-2。表2-2 短时记忆和长时记忆的特点
EPAM系统
费根鲍姆（E﹒A﹒Feigenbaum）在他的博士论文中提出了一个“初级知觉和记忆程序”（elmentary perceiving and memory program），简称为EPAM程序。这个程序分为两步，第一步是操作，第二步是学习。EPAM程序可以识别简单刺激，并建立简单的程序去学会如何辨别更复杂的刺激。这个程序是先把一个复杂的刺激分解成简单的单元，再通过对这些单元的分析比较来识别整个刺激，然后把识别的结果保存在短时记忆中。例如，要学会如何分辨COT和CAT，程序就得对输入的刺激进行检查，看第二个字母是O还是A。学习中文时，计算机要辨认一个字，它先要辨认出这个字的偏旁和部首是什么，是“讠”字旁还是“木”字旁；是“山”字头还是“穴”字头等。
人在识别一个对象时，也要利用记忆中保存的很多网络来进行多次检验。通过这样的辨别网络，人们可以认识许多东西。如果每次检验只是区别是和否两种情况，且有10层检验，那么就能分辨出1 024个项目；如果有20层检验，就能分辨出约100万（220）个项目。如果每次检验用10毫秒，那么，只用200毫秒就可辨别出100万个项目。这种假设有很大的可能性，人在很短的时间内就能辨别许多事物，而每一次检验又都是无意识进行的，速度很快。在开始学习做一件事时，可能是有意识的辨别，如一个人刚学认字，或科学家初次分辨动植物时都是有意识的。但熟悉了之后，就可以自动化、无意识地进行分辨了。另外，每次检验不一定都是二分的。有时一次检验可以有许多分支，例如在辨别一个字的偏旁时，就可以检验它是“讠”字旁、“氵”（三点水），还是“木”字旁。现在还没有足够的证据说明辨别网络是如何工作的。
我们可以把EPAM的辨别网络比作查字典的索引。当遇到一个字时，开始我们只知道它像什么，但不知它是什么。这时，我们就可以查索引，看这个字是什么偏旁，是“木”字旁、“氵”，还是“讠”字旁？第一次检验完了，再看看这个偏旁的另一边是什么。这样一层一层的检查就是多层次、多分支的检验方法。我们可以把字典前的偏旁索引比作人的再认记忆，字典中的主要部分比作要找的数据。如果我们有一个足够大的辨别网络，那么就可以分辨、认识很多东西。
现在的问题是，当人在学第一句话的时候，他的脑子里还没有这样一个网络，那么这个网络又是怎样产生的呢？例如，我们开始学习文字时，脑内已有一点网络，当看到“木”就要问：“这是不是木字？”如果木字边上还有东西，它就不是木，而是木字旁的别的字了，这时我们还要根据经验去检验，看“木”的右边是个“奇”字，还是个“可”字，然后就可以识别这个汉字是“椅”字，而不是“柯”字了（见图2-3）。我们就是这样一步步地学会分辨很多汉字的。人在认识汉字时总是根据已有的知识不断提出检验。这个检验是逐层进行的。在检验中来进行再认，这同时也就发展了辨别网络。把这个过程编成一个计算机程序，在技术上并不太难。这个程序就是EPAM程序。EPAM程序是人的再认记忆模型。
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