物理符号系统假说

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物理符号系统假说（PSSH，Physical Symbol System Hypothesis）

　　物理符号系统假说，PSSH(Physical Symbol System Hypothesis)。是西蒙和纽威尔1976提出的假说，假说认为知识的基本元素是符号，智能的基础依赖于知识，研究方法则是用计算机软件和心理学方法进行宏观上的人脑功能的模拟。由著名的认知科学家纽威尔和西蒙提出的关于认知科学基础的假说，其内容是：“物理符号系统是普遍的智能行为的充分必要条件。”在这里，“必要”意味着任何体现了智能的系统都可以被视为一个物理符号系统；“充分”则指任何具有足够尺度的物理符号系统都可以经适当组织之后展现出智能；“物理”一词表明该系统从根本上遵从物理学定律，可以由物质材料构成的系统来实现，不限于人类创造并使用的符号系统。一个物理符号系统包含两个主要的部分：由符号组合成的符号结构和在这些结构上进行运作的一系列过程。前者指涉某种对象，可以以这种或那种方式被对象影响或影响对象本身；后者则包括创建、修改、复制和销毁符号结构的各种过程。各种运作过程作用于由符号组成的符号结构，使系统展现出智能行为。^[1]

　　纽威尔和西蒙曾在《作为经验探索的计算机科学符号和搜索》一文中提到,物理符号系统假设的建立经历了“形式逻辑”、“图灵机与数字计算机”、“存储程序概念”、“表处理”、“语言”这五个阶段。

　　1、“形式逻辑”阶段,纽威尔和西蒙也将它称作“形式符号处理阶段”。由于传统逻辑存在一些自身无法克服的缺陷,从近代开始,一些逻辑学家试图建立一门新的逻辑科学。莱布尼茨曾提出建立“普遍的符号语言”和“一般数学”的逻辑思想,建立一种代替自然语言的“普遍的符号语言”,并将推理的一般规则换作计算的规则,以修正传统逻辑的用自然语言表述的不精确性这一缺陷。他的“普遍的符号语言”即一种符号系统,一种通行于全人类的人工语言。

　　2、“图灵机与数字计算机”阶段。图灵机可以处理各种由逻辑符号组成的东西,例如用文字书写的文件、数学表达式等。这种机器可以用通用逻辑运算器组装成专用的、算术运算所需要的数值运算器叩。也就是说,这种图灵机主要是一种逻辑符号处理机,也可以做数值计算。这个理论模型具有重要的实际意义。图灵证明,只有图灵机能解决的计算问题,实际计算机才能解决如果某计算问题图灵机不能解决,则实际计算机也无法解决。

　　3、“存储程序概念”阶段。1945年,匈牙利数学家、博弈论的创立者冯·诺依曼在《关于离散变量自动电子计算机的草案》一文中提出了存储程序的概念,并提出了相关的电子计算机模型—“冯·诺依曼机”。从此,计算机程序作为数据的同时,也可以作为数据来运作。存储存续概念的出现,使得计算机可以对系统拥有的数据作出解释得以实现。这样它在图灵机的基础上,完成了物理符号系统假设理论中的解释原理的另一半。

　　4、“表处理”阶段。1956年,纽威尔和西蒙首次提出并成功应用了链表作为基本的数据结构,完成了编制人工智能程序的表处理技术。在计算机科学的发展中,表处理同时表现为三件事情它是计算机真正的动态存储结构的创建,改变了之前计算机只有固定结构的情况。它在替代和改变内容操作之外,增加了建立和修正结构的操作。它证明了“计算机是由一组数据类型和一组对这些数据类型来说是恰当的操作组成的”这一基本抽象方式。使得计算机系统能够不受硬件限制,运行任何一种对应用来说是恰当的数据类型。表处理产生了一个指称模型定义符号处理。表处理概念的出现使得物理符号系统假设中的指称原理得以实现。纽威尔和西蒙曾这样评价“以抽象方式出现的表处理概念的形成开创了一个新天地,在这里,指称和动态符号结构定义出许多特征。”

　　5、“语言”阶段。随着表处理方面不断发展的经验累积,年麦卡锡的小组专为符号表示方法发明了一种表处理语言,成为了人工智能程序设计的主要语言。语言完成了对动作的抽象,是将表结构从它们具体机器内的潜入状态中取出,创建了一个新的带有表达式的形式系统。

　　“物理符号系统假说”集中体现了传统认知科学与人工智能对认知和智能现象的基本看法，即对认知和智能现象的分析可以在“符号”层面来进行。符号系统可以由各种不同的物理方式来实现，但作为一个认知的或智能的系统，其本质在于符号结构本身以及在符号结构上进行运作的过程。这种观点在20世纪80年代后受到了联结主义和认知神经科学等多方面的挑战。

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