书城自然科学一般集成论——向脑学习
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第5章 探索一般集成论

前面几章分别介绍了集成的脑、脑的集成,以及许多不同领域中的集成现象。可以看到,在自然界、技术领域和人类社会中,集成现象是广泛存在的。

这一章根据大量的实验事实提出一般集成论的理论。先讨论各种集成现象的共同特性,说明一般集成论的要点,再归纳各种集成现象的一些一般性的概念。

5.1 一般集成论理论

集成是过程,是大量集成成分基于它们之间的相互作用建构具有新功能的集成统一体的过程。我们对集成现象的研究是在向脑学习的基础上发展的;这些集成过程不仅在脑内存在,而且在自然界、技术领域和人类社会中广泛存在。

如前所述,在自然界中有大量的、不同层次的集成作用和集成过程。在自然界,包括物理世界、生物世界和精神世界中,多种多样的事物组成不同层次的、多种多样的集成统一体;它们分别具有不同的性质。从人的精神世界来看,人的心智活动中存在许多不同的集成过程,人的意识也是在脑功能集成过程中产生的。在人类社会活动中,有各种集成过程,人类个体间相互作用,组成集体和社会。

不同的集成成分及其相互作用具有各自的特性,不同种类的集成过程也各有特殊的性质和不同的规律,需要对它们分别进行具体的分析和研究。而从一般的集成过程来说,各种集成过程有着共同的特性,并且涉及一些相同的概念。一般集成论要考察各个不同领域中的各种集成作用和集成过程,并且通过综合研究,找出它们的共同特性和规律;再从这些一般特性和规律出发,讨论它们在各个具体领域中的应用。

人们早就有集成的观念,对集成或整合的名词并不生疏,在许多不同场合都提到集成或整合,例如集成电路、集装箱等已是人们的常识,但这些名词都是分散使用的。集成和整合两词的意义相同,两者是通用的,在英文中它们都是integration。因为中国古代就有集大成的提法,所以我们把集成和整合两词统称为集成。

各种集成现象的共同特点是什么?这个问题需要通过专门的研究来回答。我们的任务是把存在于自然界、技术领域和人类社会中的各种集成现象汇集在一起,把各种集成现象当做专门的科学研究的对象,建立一门新的学科,对它们进行专门的研究。

一般集成论指出,集成现象是复杂系统的普遍现象。在集成过程中,许多集成成分在一定环境中通过它们之间的相互作用以及它们和环境之间的相互作用,组织成为协调活动的统一整体。

集成是一个动态过程。集成统一体是一个整体。集成统一体内的许多成分称为集成成分,集成统一体内的相互作用称为集成作用,集成过程发生的环境称为集成环境,集成成分组织成为集成统一体的过程称为集成过程,集成过程的产物称为集成统一体。

集成过程常有大量集成成分参与。不同种类的集成成分及其相互作用是集成过程的基础。集成成分是参与集成过程并组成集成统一体的单元。复杂系统内部不是单一成分,它们是由多种成分集成的统一体。一些复杂系统具有层次性结构。在每一层次,都有不同的集成作用、集成过程和不同的集成统一体。

集成成分有许多不同的种类。前面提到,在物理世界和生物世界中,集成成分有物质、能量、结构、功能、信息等,因而集成过程有物质集成、能量集成、结构集成、功能集成、信息集成等。在精神世界和人类社会中还有其他各种集成过程。

在日常生活中,人们对集成的理解较多侧重在结构集成方面,例如集成电路和集装箱等。一般集成论不仅研究结构集成,而且研究物质集成、能量集成、信息集成等。

如前所述,向脑学习为一般集成过程的研究提供了丰富的资料。因为脑和心智的研究不但是脑的结构与功能的研究,还有生理、心理和病理的研究,其中包括主观体验、认知、情感、意志、意识和行为的研究。所以脑的集成过程既有物质集成、能量集成、结构集成、功能集成、信息集成,又有心理集成、行为集成,以至脑和心智与社会的集成。

集成不是集成成分的简单堆积。集成过程的进行要以集成成分之间的相互作用为基础,彼此毫无相互作用的成分是不会进行集成的。集成过程是在一定环境中进行的,系统内部的集成成分通过内部的集成作用以及和环境的相互作用集成为统一体。

集成是一种发展过程,大量的集成成分是在这个动态的发展过程中构建成为具有新功能的集成统一体的。可以用一些参量来描述集成过程的特性,如集成度(集成的程度)和集成速度(集成过程的速度)等。

以神经系统为例,Tononi等(1994)曾经讨论过神经系统的整合程度I(X)。系统X由n个单元xi组成,各个独立组成单元的熵是H(xi),系统X作为整体的熵是H(X)。

他们把系统X的整合程度定义为所有H(xi)之总和与H(X)之差,即:

I(X)表示由组成单元的相互作用导致的熵的减少。组成单元间的相互作用越强,则I(X)的值越大。

在集成过程中,集成体的集成度提高,并在一定条件下展现新现象,使集成统一体出现原来成分并不具有的新的特性,这称为涌现(emergence)。

总之,集成过程是通过多种多样的集成成分之间各种不同的相互作用实现的。集成成分和相互作用具有多样性,因此会存在不同类型和多种形式的集成过程,它们具有各自的特点;集成过程中形成不同层次和不同特性的模块和网络,最后产生集成统一体。不同类型和多种形式的集成过程,形成千差万别的集成统一体。在集成统一体内部,各个部分在集成作用下协调地活动。

鉴于自然界、技术领域和人类社会中广泛存在各种集成现象的事实,我们认为有必要建立一门称为一般集成论的学科,来专门研究集成现象。一般集成论是一门研究自然界、技术领域和人类社会中各种集成现象的一般特性和规律及其应用的学科。这门学科不仅研究集成作用和集成过程的一般特性和规律,而且探讨如何依据事物本身的性质有效地进行集成和创新的方法。

von Bertalanffy(1950,1976)把他研究的系统论称为一般系统论(general system theory),因为他所讨论的不是某类特定的系统,而是普遍存在于自然界和人类社会中的一般系统。同样地,我们在一般集成论中所讨论的不是某类特定的集成现象,而是普遍存在于自然界、技术领域和人类社会中的一般性集成现象。因此我们把所研究的理论称为一般集成论。

我们把一般集成论的英文名称命名为general integratics。选择这个名词是借鉴了信息学的英文名称。信息学是研究信息(information)的科学,英文名称是informatics。一般集成论研究集成(integration)现象,因此命名为integratics。

一般集成论作为一门学科,具有确定的研究对象、研究目标、研究内容和核心概念。

一、研究对象。一般集成论以自然界、技术领域和人类社会中不同层次和不同性质的集成现象为研究对象,从大量集成现象的事实出发,概括它们的共同特征。

二、研究目标。一般集成论以建立一门新的学科为目标,这门学科研究各种集成现象的一般特性和规律;还要将一般集成论应用于自然界、科学技术和人类社会的有关领域,分别研究各个具体领域中集成现象的特性和规律,从而建立一个研究各类集成现象的学科群。

三、研究内容。一般集成论以各种集成现象的共性作为主要的研究内容,着重研究不同领域中不同层次和不同种类的集成现象的共同特性和共同概念,并且在同一个学科中把集成现象的共同特性和共同概念汇集起来,进行综合的研究。

四、核心概念。一般集成论的主要概念是集成。对各种集成现象,都要考察其集成成分、集成作用、集成过程和集成统一体。要讨论物质集成、能量集成、结构集成、功能集成、信息集成、心理集成、知识集成、环境集成、社会集成等,还可以归纳许多集成现象的共同概念,如全局、全局化、模块、模块化、还原、合理还原、综合、有机整合、绑定、联合、联想、建构、重建、优化、临界、涌现、互补、协调、符合、同步、和谐、流畅、适应、同化、顺应、集大成、大统一等。在本章后面几节中,将分别讨论这些与集成现象有关的概念。

这里要说明,一般集成论和数学中的集合论是两回事。集合论(set theory)是数学的一个分支(齐纳,约翰逊1986;方嘉琳1982)。在集合论中,把凡是具有某种性质的、确定的、有区别的事物的全体称为一个集合(set)。这个数学分支不考虑构成集合的事物的特殊性质,只研究集合本身的性质。

集合论中集合的概念和一般集成论中集成的概念不同。数学中的集合是数学概念,强调数的汇集;而一般集成论中的集成指自然界、技术领域和人类社会中的各种集成现象,特别是其中的集成作用和集成过程。但集成的概念和集合的概念既有区别又有联系。因为集成统一体是包括集成成分的全体,所以集成概念和集合概念也有联系。

集合论的理论和一般集成论的理论是不同的理论。集合论是研究集合的数学性质的数学分支;而一般集成论则是讨论自然界、技术领域和人类社会中集成现象及其规律的学科,着重研究这些集成现象的特性,特别是集成作用和集成过程的特性。当然,在一般集成论的研究中,可以利用集合论中相关的一些数学工具。

一般集成论是关于集成现象一般规律的理论,它为我们提供了观察世界和研究事物的一种观点,也为我们提供了处理事件和解决问题的一种方法。

集成不仅是一般性原理,而且是观察世界和研究事物的观点。既然集成现象是在自然界、技术领域和人类社会中普遍存在的,就要用集成的观点去观察和研究那些包含集成现象的各种复杂事物。

对于复杂的事物,要从多个方面考察它们所包含的各种集成现象,特别是其中的集成成分、集成作用、集成过程和形成的集成统一体。例如研究一种复杂的生物体,不仅要考察生物体内的物质集成、能量集成、结构集成、功能集成和信息集成,而且要考察生物体与其他物体的集成,以及生物体与环境的集成。

结构集成、功能集成、信息集成等各类集成过程都是复杂的过程。对于特定的集成过程,要考察哪些集成成分参与这种集成过程,这些集成成分有哪些相互作用,这些相互作用有哪些特性,这种集成过程内部的具体机制是什么,等等。这里涉及集成现象中绑定、建构等许多概念。

集成过程是动力学过程。对于特定的集成过程,要考察与这种过程有关的一系列时间特性和集成动力学问题,如集成过程的时间特征是怎样的,集成过程中集成统一体的组织结构是怎样随着时间变化的,集成过程中新的功能是在哪些条件下以及怎样出现的,等等。这里涉及集成现象中同步、涌现等许多概念。

对于复杂的集成统一体,都要将其看做是它内部的各种成分通过集成作用而组成为集成统一体。要考察统一体内部各种成分是怎样相互作用的,统一体的各部分是怎样互相配合和协同运行的,等等。这里涉及集成现象中互补、协调等许多概念。

集成不仅是观察世界和研究事物的观点,而且是处理事件和解决问题的方法。既然集成过程在自然界、技术领域和人类社会中广泛存在,就要应用集成的方法去处理和解决那些包含集成现象的各种复杂问题。

集成是将分散的各种成分构建为集成统一体的方法。实现集成的一个问题是:如何对具有各种特性的成分进行有效的集成而构建成高效的集成统一体。在许多集成过程中,往往根据全局的目标,构筑不同层次和不同性质的模块和网络,最后产生集成统一的产物或输出。这里涉及集成现象中模块化、全局化、优化等概念。

研究复杂事物时,常常面临如何分析和还原,以及如何联系和综合等问题。一般集成论提供的方法是合理还原和有机整合的方法,即对复杂事物各部分进行合理的还原,分别对它们进行深入的研究,再根据它们固有的联系与作用,对它们进行有机的整合。这里涉及集成现象中还原、合理还原、综合、有机整合等概念。

处理复杂事件和解决复杂问题,先要分析、讨论,再评估、决策,最后组织、实施。在这些过程中都可以运用一般集成论的方法。例如在分析过程中要掌握全面情况,对各种信息进行集成,得到正确的认识;在决策过程中要集思广益,对各种意见进行集成,形成妥善的方案;在组织工作中要合理配置,对各个部门进行集成,组建协调的团队;在实施过程中要统一指挥,对各个步骤进行集成,达到圆满的结果。

对于包含集成过程的各种事物和事件,应用一般集成论的观点和方法,有助于理解和解决相关集成过程的许多实际问题。当然,在不同的具体领域中,各种集成过程是各不相同的,所以要对不同的具体的集成过程分别进行具体的研究。后面第三篇将讨论一般集成论在各种不同具体领域中的一些应用。

5.2 全局和模块

与集成现象有关的一组概念是全局和全局化。全局指整个局面,全局化是统筹整个局面的意思。

在集成过程中要从全局要求出发,确定集成目标;还要统筹全局,进行全面的集成设计;然后总揽全局,实现集成过程。全局化不但是结构集成的概念,它对于功能集成和信息集成也是重要概念。

心理学家在讨论意识模型时,曾经有过“全局工作空间”的观念(Baars 1983;Baars,Franklin 2003)。“全局工作空间”模型认为脑内存在许多专门处理器和一个全局工作空间;专门处理器是专一性的处理器,处理各种信息,可以独立地工作;而全局工作空间则接收各个专门处理器的信息,信息一旦在全局工作空间中得到表达,就可以为理性行为所访问,从而形成意识。全局工作空间可以把意识的内容“广播”到广泛分布于大脑的神经系统,意识的作用是把分散而独立的各种脑功能整合起来。我们曾根据实验事实,对“全局工作空间”模型加以扩展,提出“意识全局工作空间的扩展理论”(宋晓兰,唐孝威2008)。

与集成现象有关的另一组概念是模块和模块化。模块指标准组件,模块化是在结构集成中制成标准组件再进行组装的意思。

在建构复杂集成体时,可以根据全局目标,将集成过程分为几个步骤来完成。先建构各种模块,它们是中间层次的集成体,然后将多个模块集成为复杂集成体。

认知神经科学中有过模块说的学说(Fodor 1983),认为脑是由高度专门化并且相对独立的模块所组成,这些模块的复杂而巧妙的结合,是实现复杂而精细的认知功能的基础。

心理学中讨论短时记忆时有组块(chunk)的概念。短时记忆的信息容量有限,通常是7±2项,但是可以利用已有的知识经验将信息形成组块。通过扩大组块内的信息容量,能够增加短时记忆的总的信息容量。

模块概念不仅适用于结构集成,而且与功能集成和信息集成有关,也适用于工程技术集成以及团体集成与社会集成。

5.3 还原和综合

在集成过程中,许多集成成分通过集成作用而形成集成统一体。还原和综合是与集成现象有关的概念。

还原的意思是分析统一体中的集成成分。综合的意思是将集成成分集成为统一体。还原和综合在集成过程中都是不可缺少的。

前面5.1节已经提到合理还原和有机整合的方法,在《意识论——意识问题的自然科学研究》(唐孝威2004)一书中讨论过用合理还原和有机整合的方法研究复杂的事物,下面是该书用这种方法考察意识问题的一些说明:

首先要用还原方法研究意识。意识是由多种要素所组成的,还原方法就是要把它分解为其组成的要素以及这些要素之间的相互作用,并对它们分别进行具体的研究。在这个意义上说,意识是应该而且是可以进行还原的。

其次,这种还原应当是适度的,还原的结果要有心理学意义。分析意识的基本要素以及要素之间的相互作用,因为它们是基本的,又是具有心理学意义的,所以这种还原是合理的还原。对意识的研究不必还原到单个神经元离子通道的层次。

用合理还原方法研究意识,只是意识研究的一个方面。意识研究的另一个方面,是用有机整合方法研究意识。同时要把合理还原方法和有机整合方法结合起来。

有机整合方法是在对复杂事物进行合理还原的基础上,进一步了解还原要素之间的有机联系,再把各个要素有机地结合起来,得到对复杂事物的整体认识。这种整合是在合理还原基础上的有机整合。

用合理还原方法分解意识,可以了解意识的各个基本要素及其相互作用。这些要素不是孤立的,它们通过相互作用而有机地形成整体的意识。因此,既要对意识进行合理的还原,并且要对还原得到的各个要素及其相互作用分别进行研究,还要把这些要素及其相互作用再有机地整合起来,得到整体的认识。

5.4 绑定和联合

与集成现象有关的一个概念是绑定(binding)。前面第二章已经提到,绑定是心理学研究知觉问题时提出的概念,绑定的意思是捆在一起。

以图形识别为例,一个图形有许多不同方面的特征,包括图中的点和线、角度、朝向以及图形的运动等。在图形识别时,视觉系统对图形的许多特征进行检测,检测器测的是各种分散的特征。然而实际上视觉系统能够把一个图形的各种特征结合到一起,得到对图形的整体知觉。脑是怎样把图形的不同的特征捆在一起的呢?这称为特征绑定问题。特征绑定也是知觉集成。

目前认为,注意机制在特征绑定中起关键作用。如果没有注意参与,特征是分离的;而在有注意参与时,脑能够对特征进行绑定,从而知觉到整体的事物(Treisman,Sykes,Gelade 1977;Treisman,Gelade 1980)。

绑定的原来意思是知觉中的特征捆绑,可以把这个概念加以扩展,例如指在信息集成或知识集成时,把不同信息或知识捆绑在一起。

与集成现象有关的另一组概念是联合和联想。联合指联系与合并,联想是概念联合的意思。

在联合的各种成分中常常有拮抗的方面,例如神经系统的输入有兴奋作用的和抑制作用的。神经系统的集成作用是把各种输入综合起来,产生总的应答。

在心理学中,联想和粘合是脑内认知活动的方式。脑内关于事物的形象称为表象,联想是指从一件事想到另一件事,这时对原有表象进行综合而产生新的表象;粘合是指把同一件事的各种特征结合而产生新的表象。

脑不仅能按一定方式对检测到的事物各种特征进行集成而形成一定的认知结构,而且还能根据脑内储存的记忆对事物进行解释和预测。

联想是心理活动中概念集成的一种方法,可以由脑内一种概念引起其他概念,或者把不同的概念联系起来,由简单观念结合成复杂观念;或者在不同的观念间找出它们的关系。联想不但在心理集成中有重要作用,也是知识集成的一种有效方式。

5.5 重建和优化

集成现象的一组重要概念是建构和重建。集成过程是系统不断地建构和重建的过程。建构指构造与建设,重建是重新建构的意思。

集成过程具有曲折性。在集成过程中常常根据需要去粗取精,删除多余的及不合适的部分,并对初步结构进行重建。例如,在神经系统发育过程中,系统会对无用部分加以删除,称为神经元连接的修剪(prun-ing)。

再以生物进化为例:生物是进化而来的,现今的生物体是在生物长期进化中经过自然选择作用的结果。Jacob(1977)曾把进化比喻成一个“修补匠”。

在建构理论时也需要有重建的观点和方法。Crick 在《狂热的追求》(克里克1994)一书中谈过对建构生物学理论的体会。他说:“如果以为只要有一个机智的念头同想像中的事实能稍稍联系起来就可以产生有用的理论,那是相当靠不住的。认为第一次尝试就能做出好的理论,那更是不可能的。在获得最大成功之前,必须一个接着一个地提出理论,正是放弃一种理论而采用另一种理论的过程,使得他们具有批判性的、不偏不倚的态度,这对于他们的成功几乎是必不可少的。”

下面说明集成过程的另一个重要概念:优化。优化是使得尽可能完善的意思。

在集成过程中,有集成目标的优化、集成部件的优化、集成方案的优化、集成方法的优化,等等。集成目标的优化是集成过程以完成最佳的集成体为目标,集成部件的优化是选择尽可能完善的部件来进行结构集成,集成方案的优化是设计最佳的方案来进行结构与功能集成,集成方法的优化是选择尽可能完善的方法和途径来实现集成过程,等等。对于自然界自发的集成过程,存在自然选择。对于人进行的集成过程,存在人的主动选择,通常要通过评估、试验、比较、选择来达到这些优化。

优化的概念不仅适用于结构与功能集成,它对于各种集成过程都是重要的。人们进行集成过程,都要求优化的和有效的集成,优化的集成也是有效的集成。

5.6 临界和涌现

与集成过程有关的另一些概念是临界和涌现。

在集成过程中系统不断发生量变,当集成过程中的量变达到一定程度时,系统出现质变,系统在临界条件下会出现新的特性。涌现是集成过程在一定条件下,系统发生质变,出现原来各成分并不具备的新特性的现象。临界条件是系统集成过程中由量变发生质变、并涌现新特性所需要的条件。

《意识论——意识问题的自然科学研究》(唐孝威2004)一书曾对临界条件进行过如下的说明:

在日常生活中,我们常常见到物理学的物态和物态之间的物理相变。物理学中用相来描述物质的状态。物理学中的物质有不同的状态,例如同一种物质的气态、液态和固态,就是物质不同的状态或物相。

不同物相是物质的不同状态,气态、液态和固态的物相,分别相当于气相、液相和固相。物质从一种物相到另一种物相的变化称为相变。当物质没有达到相变的临界条件时,物质状态保持一种相,而在达到相变的临界条件时发生相变,物质状态从一种相转变为另一种相,例如从气相转变为液相,从液相转变为固相等。

在非平衡系统中物理相变的一个例子是:在膨胀云室的气体中,在带电粒子的径迹上凝结水珠,这是从气相转变为液相的相变。另一个例子是:在泡室的过热液体中,在带电粒子的径迹上形成气泡,这是从液相转变为气相的相变。

这本书还对意识涌现现象进行过如下的讨论:

意识涌现是脑功能活动的重要现象。当大脑皮层的给定脑区激活而激活水平还没有达到意识涌现的临界条件即意识阈值时,这个脑区的信息加工是无意识的;而当脑区的激活水平达到意识涌现的临界条件即意识阈值时,就会发生突变,这个脑区的信息加工由无意识加工转变为有意识的。这时意识涌现,同时产生相应于这个脑区激活态的主观体验。

意识的涌现是突变,从无意识加工转变到有意识加工,或从有意识加工转变到无意识加工,都是不连续的。一定脑区的活动,要么进入意识,要么不进入意识,不是模棱两可。脑是开放的非平衡系统,脑内意识涌现的现象类似物理学中的对称性破缺的情况。

在意识涌现过程中发生许多现象,其中包括:大脑皮层给定的脑区的激活和其他脑区的激活,给定脑区和其他激活脑区之间竞争注意资源,在注意作用下给定脑区的激活受到增强而其他脑区的激活受到抑制,给定脑区激活水平增高,超过意识阈值而使脑区信息加工进入意识等。在这些现象之间存在紧密的联系。意识涌现过程是竞争资源和选择与淘汰的动态过程。

5.7 互补和协调

与集成过程有关的一个概念是互补性。互补是相互补充的意思。

我国古代思想家早就有互补的观念,例如人们熟悉的阴阳互根的观念和天人合一的观念。

在物理学中Bohr提出互补原理(又译为并协原理)。这个原理在讨论物理世界微观现象的波粒二象性时指出,光和实物都有波粒二象性,为了描述微观的物理现象,波和粒子两种概念都是不可缺少的。这两种概念是协调的,在这个意义上说,它们是互补的。

互补原理认为,在描述微观的物理现象时,一些经典概念的描述与另一些经典概念的描述既是排斥的,又都是对全面地描述微观现象不可缺少的;只有把所有这些既排斥又互相补充的概念联合起来,才能够全面地描述微观现象。举一个常见的例子,对一块硬币,正反两面都是不可缺少的,只有正反两面都被看到,才能对这硬币有全面的认识(玻尔1964)。

上面所说的互补主要指不同概念的互相补充。在一般集成论中我们除保留这种对互补的理解外,还把它的意义扩展为功能集成或知识集成时各部分优势的互补,例如资源优势的互补及理论观点的互补等。

我们在提出心理学的统一研究取向时指出,当代心理学中各种研究取向之不同,并不是因为它们的观点根本对立,而是因为它们关心的问题、考察的重点,以及研究的观点和方法有差别。我们认为各种不同研究取向的某些概念是可以互相补充的,因而可以把不同的研究取向统一起来,从而提出心理学的统一研究取向(唐孝威2007)。

在集成过程中要把具互补性的各个方面有效地集成起来,达到优势互补的完美局面。

与集成现象有关的一个概念是协调。协调是配合适当、和谐一致的意思。

前面提到,脑的整体功能是通过脑内几个功能系统来实现的,这些脑功能系统既有分工又有整合,人的心理和行为是脑的几个功能系统协同活动的结果。这是功能协调的很好的例子。这些脑功能系统配合适当、和谐一致的活动,保证了人正常的心理和行为。反之,如果脑功能系统活动失调,会导致人的心理和行为的反常,就需要加以调整(Buzsáki 2006)。

协调不但是功能集成的概念,同样是与工程技术集成、管理集成以至社会集成等有关的概念。例如,工程集成中大量机器的有效运转,社会集成中和谐团体的建构等,都涉及协调的概念。

5.8 符合和同步

这里说明与集成过程有关的一个概念:符合。符合的意思是彼此一致。

符合记录是核物理实验中选择记录同时性信号的电子学方法,相应的电子线路称为符合线路。例如,二重符合线路是具有符合功能的二通道的电子线路。只有当两个输入信号在一个短的时间间隔(称为符合分辨时间)之内输入时,才有符合输出;如果两个信号在符合分辨时间以外输入,就没有符合输出。同样还有多通道的多重符合线路。

与此相关的反符合线路是具有反符合功能的电子线路。只有当从符合通道有输入信号,同时不存在从反符合通道来的输入信号时,才有脉冲输出;如果那时从反符合通道有输入信号,就没有脉冲输出。又如,延迟符合线路是具有延迟符合功能的电子线路。只有当两个输入信号中的一个信号在某一时刻输入,而另一个信号在这时刻之后指定的一段时间(称为延迟时间)的分辨时间之内输入时,才有延迟符合输出。

在信息集成中,符合是指集成过程中在时间上选择信号的方法,用这种方法可以选择记录时间上相同的信号,也可以记录不同空间位置的同时发生的事件。可以把这个意思加以扩展,解释为集成过程中对有关许多方面选择其共同点的方法。这在信息集成或知识集成时都是适用的。

再看与集成过程有关的另一个概念:同步。同步的意思是一起变动。

同步加速是高能加速器加速粒子的一种原理和方法。同步加速器是加速高能粒子的大型实验装置。同步辐射装置是利用电子同步加速器产生光辐射的大型实验装置。

在高能物理实验中对粒子进行同步加速的原理是,用高频电场不断加速带电粒子,随着粒子速度增加和粒子质量由相对论效应增加,将加速器所用的磁场强度也随着时间相应地增加,这样就可以保持带电粒子在半径为恒定的环形轨道上被加速。

同步辐射光是电子同步加速器中电子在磁场中做曲线运动时产生的光辐射,通常可以产生包括红光、可见光和X光波段的光。这种大型实验装置称为同步辐射光源装置。

同步可以指在功能集成或信息集成时各种相关功能在时间上一起变动。也可以把这个概念扩展为在功能集成或信息集成时各个部分同步地协调互动,系统内部各部分有序地同步活动,保证了系统的和谐稳定。

集成过程的另一个概念是流畅性。流畅是物质运输、能量传递或信息流动畅通的意思。

前面介绍过脑内信息加工的组织层次,有信息加工组织的上面层次和信息加工组织的下面层次。在信息加工组织的上面层次和信息加工组织的下面层次之间不断进行信息流动,由信息加工组织上面层次传向信息加工组织下面层次的信息流动是自上而下的信息流,由信息加工组织下面层次传向信息加工组织上面层次的信息流动是自下而上的信息流。信息加工过程是自下而上的信息流和自上而下的信息流交互作用的过程。

信息加工时信息通过信息通道流动,信息通道的畅通是有效地进行信息加工的重要条件。当一个激活脑区对它连接的脑区作用时,它们之间连接通路每次导通都会使连接通道的效能有所提高,效能提高的程度随着连接通路导通次数增多而增加,这称为通道的易化(facilitation)(唐孝威2003 a)。

流畅性原来是指在信息集成时信息流的畅通,也可以把这个概念扩展为结构集成或功能集成的动态过程中的有效连接。

5.9 适应和同化

适应是与环境集成有关的一个概念。适应的意思是适合环境。

各种事物都不是孤立存在,而是处于它周围的环境之中。环境是变化的,事物要不断调整,以适合于变化环境的条件和需要。事物和环境的有效集成,要求事物和环境友好共处,形成有效地互动的统一体。

认知科学中曾经有过情境认知的观念(Brooks 1991),认为认知置身于情境中,依赖于环境;认知具有现场情境的特点,认知过程必须置身现场情境;认知过程还依赖现场情境,认知活动和现场情境密切联系,不能分开。

适应不仅是环境集成的概念,也是生物集成和社会集成的概念。

与环境集成有关的另外两个概念是同化(assimilatiom)和顺应(accommodation)。同化和顺应是Piaget(1983)研究认知结构时提出的概念。在心理学中,同化和顺应都是认知适应的方式。同化是把新信息纳入已有的认知结构之中,顺应是改变已有的认知结构来适应新的环境和信息。

Piaget的发生认识论理论指出,人在认识世界的过程中与环境相互作用,形成自己的认知结构,称为图式。一种图式结构经过同化、顺应、平衡而构成新的图式结构。这样,个体通过与环境相互作用而不断适应变化着的环境。

同化和顺应的概念不但适用于环境集成过程的讨论,而且可以把这两个概念扩展为在理论集成或社会集成时的相互适应。

5.10 集大成和大统一

与大规模集成过程有关的概念是集大成和大统一。

中国古代思想中就有集大成和大统一的概念。从集成过程的观点看来,集大成是大规模的集成过程,是将所有各种成分集成为大的统一体的过程。大统一是集大成的结果,是对所有各种成分集成而构成全面的、大的统一体。

在构建思想体系时,需要有集大成和大统一的观点和方法。《统一框架下的心理学与认知理论》(唐孝威2007)一书提出心理相互作用的大统一理论和心理学统一研究取向时,曾经用集大成和大统一的概念进行过讨论。

在阐述心理相互作用的大统一理论时,那本书中是这样说的:

这个理论称为心理相互作用的大统一的理论,因为这个理论囊括所有各种心理相互作用在内,既分辨其中各种心理相互作用的不同特性,又指出它们具有共同的、统一的基础。这个理论是涵盖所有各种心理相互作用的统一理论,它不仅指出了几种心理相互作用之间的统一性,而且包含了全部心理相互作用之间的大统一,所以称它是心理相互作用的大统一理论。

在阐述心理学的统一研究取向时,那本书中是这样说的:

某一种心理现象往往涉及多种心理相互作用,这些心理相互作用并不是彼此无关,而是互相联系的,因此要用多种心理相互作用联系和统一的观点来考察这种心理现象。

心理学的统一研究取向全面地研究各种不同的心理相互作用,并着重于这些心理相互作用的大统一。因此它的研究领域包含心理学的各个领域,比目前心理学的各种不同的研究取向关心的领域更加广泛。它可以把这些不同的研究取向的主要的、合理的观点统一起来,在取其精华的基础上,集当代心理学各种不同研究取向之大成。