心智計算理論

在哲學中，心智計算理論，又名心靈計算理論（ 英語：Computational theory of mind，CTM ）指的是一系列關於「人類心智是一個訊息處理系統」的觀點。該理論認為，認知和意識同為一種計算形式。沃倫・麥卡洛克和沃爾特・皮茨（1943）為最早提出神經活動是計算性的人。他們認為神經計算性可以解釋認知 。該理論的當代形式由希拉里・普特南於 1967 年提出，並由他的博士生，同時也是哲學家和認知科學家的傑瑞・福多在 1960 至 1980 年代發展起來。 儘管在 1990 年代，由於普特南、希爾勒等人的研究，這一觀點在分析哲學領域中受到了強烈反駁，但此觀點仍普遍存於現代認知心理學中，許多演化心理學理論家也將其假定為正確的。2000 至 2010 年代之間，這一觀點在分析哲學領域再度引起注意。（Scheutz 2003，Edelman 2008）。

心智計算理論認為，心智是一個由大腦神經活動所實現的計算系統。該理論能以多種方式進行闡述，並且根據對術語「計算」的理解，在闡述上會有很大的不同。計算通常是以圖靈機的方式來理解，圖靈機會根據規則並結合機器的內部狀態來處理符號。以圖靈機的方式來理解計算的關鍵之處在於，我們可以將計算機的物理細節之外的本質抽象出來。也就是說，只要輸出是基於「輸入及內部狀態之處理」，並根據規則來執行，計算就能夠透過矽晶片或神經網路來實現。因此，CTM 認為，心智不只是一個類比於計算機程式的東西，心智實際上是一個計算系統。

心智計算理論通常被認為需要心智表徵，因為計算中的「輸入」是以客體的符號或其他表徵形式出現。雖然計算機不能計算實際的客體，但必須以某種形式解釋和表示該客體，然後才得以對該表徵進行計算。心智計算理論與心智表徵理論有關 ，它們都要求心理狀態是表徵的形式。然而，心智表徵理論將焦點放在被處理的符號上。這種方法更好地解釋了系統性和生產性。在福多最初的觀點中，心智計算理論也與思維語言（心語）有關 。思維語言理論允許心智在語義的幫助下處理更複雜的表徵。（參見下文心智狀態的語義）。

近期的工作建議我們把心智和認知區分開來。根據麥卡洛克和皮茨的傳統看法，認知計算理論（CTC）指出神經計算效能夠解釋認知。心智計算理論則認為，不只是認知，現象意識或感質也都是計算性的。也就是說 CTM 勢必蘊涵著 CTC。然而現象意識可以發揮一些其他的功能，認知計算理論為「心智的某些部分是非計算的」留下了開放的可能性。因此，認知計算理論為理解神經網路提供了一個重要的解釋框架，同時也避開了以現象意識為中心的反駁。

電腦隱喻

心智計算理論與電腦隱喻不同，電腦隱喻是將心智與現代數位電腦進行比較。而計算理論只是使用了一些與數位電腦相同的原理。“電腦隱喻” 是將心智比喻成軟體，將 “大腦” 比喻成硬體，而心智計算理論則是主張心智是一個計算系統。

“計算系統” 並不意味著現代的電子計算機。確切地說，計算系統是個符號調處器，遵循逐步函式來計算輸入和形成輸出。艾倫・圖靈在他的圖靈機概念中描述了這一型別的計算機。

早期的支持者

其中一位心智計算理論的早期支持者是托馬斯・霍布斯，他曾說過：「藉由『推理』的概念，我理解了什麼是計算。計算指的是提取同時新增在一起的多項事物之總和，或是指當某樣事物從其它東西那取走時，能夠知道殘存的部分。因此，推理與做加減法是相同的。」由於霍布斯所生存的時代尚不能用有效的例項化程式來識別計算，因此不能解釋為霍布斯明確支援當代意義上的心智計算理論。

思維的因果關係圖

心智計算理論的核心為「思想是計算的一種形式」，而根據定義，計算是一套表徵之間關係的系統法則。這意味著當且僅當心智狀態與特定事物之間存在某種因果關係時，心智狀態才代表某種東西。例如當我們看到烏雲，並認為 “烏雲意味著下雨”，「烏雲和雨」的思想之間存在著相關性，這是因為烏雲會引起降雨。這個關係有時被稱為自然意義。相反地，思想的因果關係還有另一面，那就是「思想的非自然表徵」。舉個例子，當你看到紅燈時，會認為紅色是 “停” 的意思，而紅色並沒有表示 “停” 的意思，因此它只是一種被發明出來的約定，類似於語言以及它們用於形成表徵的能力。

心智狀態的語義

心為計算理論表明，心為作為符號調處器，而心智表徵是符號表徵；正如語言的語義是與其意義相關的單詞和句子的特徵一樣，心智狀態的語義也就是表徵的意義，即思維語言中「單詞」的定義。如果這些基本的心智狀態可以像語言中的單詞一樣具有特定的意義，那就意味著，即使這些思想從未接觸過，我們仍可以建立更復雜的心智狀態（思想）。就像讀到的新句子一樣，只要能理解基本的組成部分，並且在語法上是正確的，即使從來沒有遇到過，也能被理解。例如：“I have eaten plum pudding every day of this fortnight.” 雖然很多人可能沒有見過這種特殊的單詞排列方式，但因為它在句法上是正確的，而且組成部分是可以理解的，因此大多數讀者應該還是能慢慢地蒐集而能領會這句話的意思。

批評

目前已經提出了一系列反對在心智計算理論中所使用的「物理主義概念」的論點。

早期對心智計算理論的間接批評來自於哲學家約翰・羅傑斯・希爾勒 。在他被稱為中文房間的思想實驗中，希爾勒試圖駁斥人工智慧系統具有意向性和理解能力的說法，也駁斥這些系統可以被稱為心智本身且足以研究人類心智的說法。 希爾勒讓我們想象這樣一個場景:「房間裡有一個人，除了一張寫有符號的紙可以從門底下透過外，此人無法與任何人或房間外的任何東西交流。」透過這張紙，該男子將使用一系列提供給他的規則書來回應含有不同符號的紙。房間內的男人並不知道這些符號是中文，而這個過程產生了對話，使房間外的中國人能夠確實理解。 希爾勒爭辯說，房間裡的男人不能理解這過程的中文對話。這本質上是心智計算理論所呈現給我們的一個模型，在這個模型中，心智只是簡單地解碼符號並輸出更多的符號。希爾勒認為，這不是真正的理解或意圖。這批評最初是為了否定計算機像思想一樣運作的想法而提出的。

希爾勒進一步提出了究竟是什麼構成了計算的問題：「希爾勒之牆」若我背後的這面牆在執行 WordStar 程式，之所以能執行是因為這面牆有一些分子的運動模式與 WordStar 程式的形式結構同構，而這面牆只要足夠大，就可以跑得了任何程式，包括任何大腦中的程式。 像希爾勒這樣的異議可能會被稱為「充分性不足」的反對意見。他們聲稱心智計算理論之所以失敗，是因為計算不足以說明心智的某些能力。像弗蘭克・傑克遜知識論證這樣的感質論證，就可以這樣理解為對心智計算理論的反對 —— 儘管它們針對的是一般的物理主義心智概念，而不是具體的計算性理論。

此外也有直接針對心智計算理論的反對意見。

由於各種理由，普特南本人 (參見《表徵與現實》和《更新的哲學》的第一部分) 成為了一位傑出的計算主義批評家，其中的理由包括與希爾勒的中文房間論證、世界 - 文字參考關係問題以及身心關係相關的想法。特別是在功能主義方面，普特南提出的觀點與希爾勒相似，但更為普遍，即人類心智慧否實現計算狀態的問題，與心智的本質問題無關，因為「每個普通的開放系統都能實現抽象的有限自動機。」 對此，計算主義者的回應是，應致力於制定標準來闡述「究竟什麼才算是實現」。

羅傑・潘洛斯提出了這樣一種觀點，即對於理解和發現數學中的複雜性，人類的心智並沒有使用一種已知的可靠計算程式。這就意味著普通的圖靈完備計算機將無法查明「某些人類大腦可以查明的數學真理」。

著名學者

丹尼爾・丹尼特提出了多重草稿模型 ，在該模型中，意識似乎是線性的，但實際上是模糊的和不完整的，分佈在大腦的空間和時間中。意識是計算，且沒有多餘的步驟或 “笛卡爾劇院” 可讓我們意識到計算在發生。
傑裡・福多認為，心智狀態（例如信念和慾望）是個體與心智表徵之間的關係。他堅持認為，這些表徵只有在心智中用思維語言（LOT）才能正確解釋。此外，這種思維語言本身已經編碼在大腦中，並不只是一個有用的解釋工具。福多爾堅持一種功能主義，認為思維和其他心智過程主要由表徵語法上的運算所組成，而這些表徵語法構成了思維語言。在後來的工作（《 概念、榆樹和專家》 ）中，福多完善了甚至質疑了一些他原本的計算主義觀點，並採納高度修改過的 LOT 版本（請參閱 LOT2 ）。
大衛・馬爾提出認知處理具有三個層次：「計算層次」（描述認知過程所計算的計算問題（即輸入 / 輸出對映）），「演演算法層次」（計算在計算層次上要求的問題時，呈現所採用的演演算法）以及「實現層次」（在生物物質 (例如大腦) 的演演算法層次上，描述所要求的演演算法的物理實現）。 （Marr 1981）
烏里克・奈瑟 （ Ulric Neisser ）在 1967 年出版的著作《認知心理學》中創造了 “認知心理學” 一詞，奈瑟將人描述為動態訊息處理系統，其心理活動可以用計算術語來描述。
史蒂文・平克描述了一種 “語言本能”，即一種學習語言的內在發展能力（如果不是寫作的話）。
希拉里・普特南提出用功能主義來描述意識，聲稱無論意識是在大腦、計算機還是 “桶中之腦” 中執行，意識都等同於計算。
馬里蘭大學教授喬治・雷伊 （ Georges Rey ）以傑裡・福多的心智表徵理論為基礎，提出了自己的計算 / 表徵思維理論。

替代理論

古典聯想主義
聯結主義
有認知感
記憶預測框架
認知生成主義（Enactivism ）

筆記

Computation and Cognition
Computation Is Just Interpretable Symbol Manipulation: Cognition Isn't