物理符號系統

我們把人看成一個信息加工系統。信息加工系統也叫“符號操作系統”（symbol operation system），更常稱作“物理符號系統”（physical symbol system）。用“物理符號系統”主要是強調所研究的對象是一個具體的物質系統，如計算機的構造系統、人的神經系統、大腦的神經元等。所謂符號就是模式（pattern），任何一個模式，只要它能和其他模式相區別，它就是一個符號。不同的英文字母就是不同的符號。一頁書上有許多不同的符號，也有重復出現的相同的符號。對符號進行操作就是對符號進行比較，即找出哪幾個是相同的符號，哪幾個是不同的符號。物理符號系統的基本任務和功能就是辨認相同的符號和區分不同的符號。為此，這個系統就必須能辨別不同的符號之間的物理差別，如光波和聲波的差別。人的眼睛無論在物理光學上或在知覺上，都能認出“心理學”和“心電圖”兩個詞中的“心”字，雖然這兩個“心”字嚴格說來并不完全一樣。人類機體能夠學會認識同類的符號和區分不同類的符號是一個很大的成就。紙頁上書寫的文字符號是物理的符號，即用物質的鉛筆寫在物質的紙上的符號。符號既可以是物理的符號，也可以是頭腦中的抽象的符號，也可以是計算機中的電子運動模式，還可以是頭腦中神經元的某種運動方式。紙上的文字是物理符號系統，但這是一個不完善的物理符號系統，因為它的功能只能是存儲符號，即把字保留在紙上。一個完善的符號系統還應該有更多的功能，歸納起來有下列六種：

（1）輸入符號（input）：紙、鉛筆加上手的運動，可以給白紙輸入符號。

（2）輸出符號（output）：紙本身并不能輸出符號，但我們的眼睛可以使之輸出。當我們閱讀時，文字符號就從紙上輸出而進入眼睛了。

（3）存儲符號（store）。

（4）復制符號（copy）：認出“心理學”三個字，并把這三個字復制出來，存儲在某個地方就是復制符號。

（5）建立符號結構（build symbol structure）：通過找到各種符號之間的關系，在符號系統中形成符號結構。

（6）條件性遷移（conditional transfer）：依賴已掌握的符號而繼續完成行為。如果在記憶中已經有了一定的符號系統，再加上外界的輸入，就可以繼續完成這個活動過程。

如果一個物理符號系統能夠完成上述全部六個過程，它就是一個完整的物理符號系統。人能夠輸入符號，如用眼睛看，用耳朵聽，用手觸摸等；計算機也能輸入符號，它是通過卡片打孔或用鍵盤打字輸入的。人說話、寫字、走路等動作都是輸出；計算機的輸出在顯示器上顯示出來，也可以打印出來。人類可以把輸入保存在頭腦里，叫作記憶。遺憾的是，我們只能假定記憶是神經元的作用，還不十分清楚其生理過程是什么。計算機可以用許多不同的方式存儲信息，過去老式計算機用電子管和二極管，后來計算機用磁帶上的磁場，或用其他方式存儲信息。計算機的存儲就是把模式存進去，并且長時間保存起來。以上是物理符號系統的輸入、輸出和存儲三項功能。人可以通過自學接收信息，然后對符號進行不同的組合，得出新的關系。學生聽教師講課時，腦子里進行不同的活動，組成新的符號系統，這是第四項和第五項功能，即復制和建立新的結構。一個物理符號系統可以根據原來存儲的信息加上當前的輸入而進行一系列的活動，這就是條件性遷移。可以用一個很簡單的例子來說明人類的條件性遷移。給被試一個只有四個指令的程序：“邁開左腳”，“再邁開右腳”，“重復做”，“一直走到屋子的一端就停止”。條件性遷移有個假定：如果滿足了某種條件，即如果有了條件A，就去進行活動B；如果沒有條件A，就不要進行活動B。在上例中，告訴被試“向前走”，“繼續向前走”，如果沒有“走到屋子的一端就停止”的指令，被試就要撞到墻上。這里，“走到屋子的一端”就是條件A，有了這個條件就引出來B，即“停止”。計算機是能夠完成這種所謂條件性遷移的。正因為它有這種本領，所以它就獲得了很大很大的能量和靈活性，可以完成多種功能。事實上，無論是現代的大型計算機還是小型計算機，都具備物理符號系統的這六種功能。

我們現在可以提出一個叫作物理符號系統的假設（physical symbol system hypothesis）。這個假設簡單說，就是任何一個系統，如果它能表現出智能的話，它就必能執行上述六種功能。反過來也可以說，任何系統，如果具有這六種功能，它就能表現出智能。我們這里所指的智能就是人類所具有的那種智能。人類能夠觀察、認識外界事物，接受智力測驗，通過考試，料理生活中的事情等等，這些都是人的智能的表現。

物理符號系統的假設伴隨著三個附帶的推論，或稱附帶的條件。第一個推論是，既然人具有智能，它就一定是個物理符號系統。我們認為，人之所以能夠表現出智能，就是基于他的信息加工過程。第二個推論是，既然計算機是一個物理符號系統，它就一定能表現出智能，這是人工智能的基本條件。第三個推論是，既然人是一個物理符號系統，計算機也是一個物理符號系統，那么我們就能用計算機來模擬人的活動。當然，第三個推論不一定是第一個、第二個推論推導出來的必然結果。因為人是物理符號系統，具有智能，計算機也是一個物理符號系統，也具有智能，但它們可以以不同的方式、不同的原理進行活動，所以計算機并不一定都是模擬人的活動。在計算機上可以編制出復雜的程序來解一些方程式，進行復雜的運算，然而計算機的這種運算過程未必就是人類思維的過程。但是，我們卻可以按照人類思維操作的過程來編制計算機程序。這項工作就是人工智能研究的內容。如果做到了這一點，我們就可以用計算機在形式上來描述人的活動過程，或者建立一個理論來說明人的活動過程。