论赫伯特·西蒙对归纳问题的认知解答

论赫伯特·西蒙归纳问题认知解答
樊阳程
《科学技术哲学研究》(太原)2011年第6期

【作者简介】樊阳程(1981-),女,壮族,广西柳州人,哲学博士,北京林业大学人文学院讲师,研究方向为科学方法论、生态哲学,北京林业大学人文社会科学学院,北京100082

【内容提要】西蒙对归纳问题的思考始于科学发现逻辑的探讨。最初,他试图将归纳法排除在科学发现逻辑之外,但未获成功。在以机器发现方法研究科学发现逻辑的过程中,西蒙在归纳问题上发生了表征转变,将归纳法合理性的辩护从逻辑角度转到认知视角上来。基于批判现代经验论的温和自然主义立场,西蒙从归纳的似然性和人类认知理性的有限性两个方面抛弃了归纳合理性逻辑辩护的认识论传统,提供了归纳问题的认知解答。

【关 键 词】归纳问题/科学发现的逻辑/机器发现/有限理性理论/自然主义

归纳问题也称为“休谟问题”。休谟(D. Hume)指出:过去获得的经验为什么能够扩展到将来?[1]从而提出了对归纳推理合理性的质疑。休谟分析认为,经验推论不是理性的结果,只是习惯的结果而已。因为归纳推理在逻辑上和经验上都难以得到辩护。一方面,归纳从有限事例推出普遍的、全称性结论,从过去、现象推出对未来的预测,不能保证逻辑必然性。另一方面,从经验上不能以归纳法的成功来为其辩护,因为这实际上是使用归纳推理证明其自身的循环论证。休谟之后,哲学家们探求归纳问题之解却尚无定论,以至于有“归纳法是自然科学的胜利,却是哲学的耻辱”的说法[2]。赫伯特·西蒙(Herbert A. Simon)作为一位涉猎广泛、横跨自然科学与社会科学领域的哲人科学家,却另辟蹊径给归纳问题提供了一份认知解答。

一、解决归纳问题的初步尝试

西蒙对归纳问题的关注始于科学发现逻辑的探讨。在经典逻辑经验主义者看来,科学发现的逻辑属于心理学研究对象,是现实的思维过程,与思维的逻辑形式无关,不属于科学哲学的认识论研究范畴。波普尔(K. Popper)则进一步指出:不存在发现的逻辑,新观念的产生与科学认识的逻辑无关。波普尔否认归纳逻辑对理论辩护的可能性,并从科学逻辑中摒弃了归纳逻辑,称自己是“演绎主义”的。西蒙针对波普尔的立场明确指出,科学发现的逻辑与演绎推导过程无关,他所使用的“逻辑”一词也与波普尔不同。

西蒙借助皮尔士(C. S. Peirce)和汉森(N. R. Hanson)的溯因(retroduction)推理概念来界定科学发现的逻辑。他曾多次提及,科学发现的逻辑就是汉森的溯因推理。[3]472,[4]汉森认为溯因是有别于演绎和归纳的第三种重要推理形式。溯因关注的是最初提出假说的理由,演绎和归纳两者则关注接受假说的理由。溯因推理的形式是:“①令人惊奇的现象P被观察到;②如果H为真,P理所当然地能被解释;③因此,有理由认为H为真。[5]”溯因推理的一个重要特点在于结论的似然性,即得到的是可能性假说,是对提出困难、需要解释的现象的尝试性猜测。

似然性(plausibility)是西蒙的科学发现逻辑的重要特征。西蒙指出,古典归纳主义者的症结在于,他们认为通过归纳推理必然能导致定律的发现。[6]这是从弗朗西斯·培根(F. Bacon)时代开始就根植于归纳主义者头脑中的观念。西蒙指出:传统归纳主义者追求能保证推导结论有效性(validity)的发现逻辑,但归纳的发现逻辑做不到这一点,只有演绎逻辑才能提供推导结果有效性的方法。

西蒙基于认知心理学研究指出,溯因推理在实际科学发现过程中呈现为运用启发式搜索的问题解决过程。这个过程是从经验数据到假说的推导过程;不是对所有已知的经验事实进行概括后得出结论,而是根据部分事实推导出假说。其推导过程具有猜测性,结论具有似然性和假说性质。西蒙认为,这种发现逻辑不会面临归纳问题的困难。例如,在定律发现的过程中,通过启发式搜索,经验数据中的模式被发现。而归纳问题的困难只会出现在被发现的模式(假说)被外推,即预言并检验这种模式是否与新的观察数据相符时,但这已进入了检验定律的过程。[3]475也就是说,科学发现逻辑带有强似然性,运用它不一定能实现发现科学定律的目标。

这里,西蒙对归纳问题的解决方案有一个自相矛盾之处:他在科学发现的逻辑中试图将归纳法排除出去,却取消了发现结果似然性存在的基础。麦克劳林(R. McLaughlin)指出,定律是普遍性命题,是从有限的资料中推导出来的。作为推理结论,定律超出产生它的数据的范围,具有似然性。当前提为真时,结论不一定为真,这就是发现结果的似然性。这种似然性又与结论的外推密切相关。如果结论不必外推,仅仅是针对前提所包含的资料,那么结论的似然性就是完全没有意义的[7]。

上述矛盾是西蒙试图通过将发现的过程与辩护的过程区分开来,从而将归纳法和归纳问题割裂开来引起的:使用归纳推理得到结论,却否定结论的外推性质。这会与归纳推理的性质发生矛盾。在定义上,归纳法有广义和狭义之分。狭义的归纳指从个例推出的具有普遍性的推论。广义的归纳则是具有外推性的推论(ampliative inference),即结论所指涉的内容超出了前提内容的推论。[8]不论是狭义还是广义的归纳推理,都是得到具有外推性质的推论过程。即使将外推的判定(辩护)与发现的过程分开,也不能否认发现产物的潜在外推性。另一方面,从广义的归纳定义来看,溯因就是归纳的一种,也未跳出归纳问题的约束。

二、归纳问题的表征转变

在归纳问题解决的初步尝试失败后,西蒙在归纳问题上发生了表征转变。他认识到传统意义上的归纳问题是无解的,甚至是不成为问题的。他指出:“对于我来说,归纳问题是悬而未决的一个问题,这个问题既不能被解决,也不能为了科学的继续发展而幸运地需要被解决。”[9]从认知心理学角度看,在解决问题的过程中,问题解决者首先需要对问题所涉及的整个概念范围进行把握,对问题进行表征,进而通过表征寻找问题的解答。当问题解决者将问题进行转化,寻找其他可能的问题表征、使用新的问题表征来理解问题时,就发生了表征转变。表征转变通常表现为抛弃对问题的原有理解,从全新的角度看待问题,获得顿悟。西蒙的表征转变在于,他承认了从逻辑方法角度论证归纳方法合理性的无解。

西蒙在归纳问题上的表征转变是如何发生的?这仍与他的科学发现研究有关。从理论上探讨科学发现逻辑与归纳法之间的关系,是西蒙科学发现逻辑研究的开始。为寻找科学发现逻辑究竟是什么,西蒙进一步建立了机器发现的方法。这是西蒙在科学哲学方法论上的创新,也是他后期科研生涯的重点领域之一。机器发现通过使用计算机程序模拟历史上科学发现过程中科学家的思维过程,探究科学家们曾经使用的方法,还原他们曾遵循的科学发现逻辑。西蒙参与研制的机器发现程序主要有BACON系列程序、GLAUBER程序、STAHL程序、DALTON程序、KEKADA程序等。因为这些程序只是模拟了曾经的科学发现,故而又被称为“再发现”程序。

机器发现是发现科学方法的研究。从认识成果的角度看,机器发现没有发现新的事实或规律,但却能通过模拟科学发现的思维过程,对科学方法进行考察,进而将这些成果应用于哲学思考、科学实践中。机器发现研究的路径是:先从历史资料中获取科学家发现过程的相关记录和原始数据,再将这些材料应用于模拟人类思维的计算机程序中,进行编程实验,考察程序解决问题涉及的方法规范。并尽可能地进行认知心理学实验,考察人类被试在解决相同问题时使用的方法策略,将实验结果与程序对照,分析实验对象与程序应用方法的异同。机器发现考察显示,归纳法是被还原的科学发现过程中普遍使用的推理方法。

机器发现程序中对归纳法的实际应用是明显的。例如BACON系列程序,以弗朗西斯·培根的名字命名,表达了对培根提倡的归纳方法的认同。KEKADA程序的假设发生器(hypothesis-generator)采用了非常类似于密尔(J. S. Mill)差异法的方法,例如其HG2启发式规定:“如果在一定而非其他实验条件下物质A有惊人的低产量,并且如果可能的是,另一种物质S出现在后一种情况下而不是前一种情况,那么假设S的存在是导致低产量的原因。[10]”这几乎是差异法的化学反应版表述。STAHL程序的启发式则与密尔五法中的剩余法和共变法非常类似。例如该程序的推断成分启发式规定:“如果A和B反应形成C,或者如果C分解为A和B,那么推测C由A和B组成”。[11]再如,GLAUBER程序的形成类别算子(FORM CLASS),形成概念类别的方法也非常类似于密尔的求同法。

机器发现方法提供了归纳推理合乎人类认知理性的辩护。西蒙认为,因为事实本身具有暂时性和理论负载的特点,所以归纳是建立在不稳固基础上的;但对于科学研究来说,归纳是从具体事实出发到达普遍定律所必须依赖的推理过程。从西蒙的有限理性理论(Theory of Bounded Rationality)出发,基于人认知能力的有限性,人在决策过程中不可能实现完全的理性,而只能达到有限的理性;作为人认知受限制的后果,人倾向于实现和完成阶段性目标或任务。[12]也就是说,在解决问题的过程中,人一般不会去寻求最优的解答,而是在现有条件下获得一个令人满意的解答即可,然后在此基础上再进一步迈进。而归纳法正是人类基于有限理性不断推进认识的有力工具。

三、温和自然主义者的立场

西蒙在归纳问题上的表征转变,提供了归纳问题的认知解答:归纳法的应用是符合人类认知理性的。这份解答,立足于他温和的自然主义者立场,源于他对科学发现逻辑研究的坚持,是他对现代经验论批判的产物。现代经验论试图解决基础主义(foundationalism)认识论面临的困难,但同时也发展出了否认科学发现的逻辑,将科学发现的研究排除在认识论研究范围之外的观点。西蒙不赞同这种观点,他为科学发现的认识论研究合法性进行论证,将自身的科学研究与哲学研究相结合,为自然主义认识论的发展提供了自己的见解。

传统认识论,包括近代唯理论、经验论和现代经验论都是基础主义的。在基础主义看来,知识信念有两种,一种是需要其他信念证实的信念,另一种是可证实其他信念而自身不需要证明的信念。[13]1笛卡尔(R. Descartes)等近代唯理论者将不证自明的公理作为认识的出发点;洛克(J. Locke)等近代经验论者则将观察命题或感觉经验作为认识的基础。这两种基础主义都有自身不能克服的弱点,难以为知识寻找到真正可靠的基础。与之对应的就是在发现逻辑上,近代唯理论者和近代经验论者分别推崇的古典演绎主义和古典归纳主义所面临的难题。为避免近代经验论从感觉证据推导关于自然的理论面临的困难(休谟问题),现代经验论者试图借助观察术语和逻辑学来定义关于自然的理论。

现代经验论者尝试将传统认识论问题替换为语言哲学问题。在研究中,他们持有两个预设:一方面,他们将心理学、自然科学等与哲学研究的联系斩断,将心理学术语排除在认识论研究讨论以外,使用纯逻辑术语探讨认识论问题;另一方面,他们将哲学反思的结果看成先验的,即知识必定被赋予一种逻辑分析。[14]但卡尔纳普(R. Carnap)等逻辑经验主义者将外部世界解释为感觉资料逻辑构造的尝试被认为是失败的。因为,将科学理论的每个句子翻译为用观察术语和逻辑-数学辅助词项表达的等价语句,建立在每个句子都有其经验意义的假定上,这是难以办到的[13]3。

20世纪60年代开始,一些哲学家抛弃了现代经验论者的两个预设,提倡认识论的自然主义(自然化认识论)。自然主义者认为,认识论与自然科学有紧密的联系。从方法论角度来看,一些自然化认识论的拥护者认为,认识论研究者应该使用自然科学研究人类推理的成果来推进认识论问题的研究。极端拥护者认为,应将传统认识论以研究我们如何推理的心理学取而代之。例如,奎因就强调认识论已经成为心理学的一部分。另一些自然化认识论的拥护者则关心认识论陈述的内容,认为认识论陈述应完全根据科学术语来表达[15]。

西蒙是一个自然主义者。这在他对科学发现研究及相关问题的思考中,体现得较为明显。他认为“人类心灵的心理过程,包括科学家的心灵,都是被自然规律所控制的,这些自然规律可以通过使用类似于已被用于揭示其他自然现象的策略来发现。[16]”而机器发现,“它可以增加我们的乐观,即科学发现能被作为一个自然的现象所理解,并且服从已通过认知心理学的其他研究而被熟知的定律。[17]”这是一种对人类思维和心智的自然主义观念。对于西蒙来说,作为人类心智活动的、科学发现的思维过程也是自然之物,是可以单独抽取出来使用自然科学方法研究的对象,是可以进行模拟和实验的。为此,他极力反对将科学发现的研究排除在认识论研究范围之外的现代经验论观点。

与那些自觉地以自然化认识论完全取代基础主义的哲学家相较,西蒙是一个自发的温和自然主义者。他认为,科学家思考其科学研究主题的相关方法论和哲学问题,甚至一般的哲学问题,是自然和顺理成章的。与大多自然主义者不同的是,西蒙既是一个科学家又是一个哲学家,他在自己的研究中实践科学哲学的自然化。西蒙认为,哲学虽然属于理论领域,但哲学问题的一个重要源泉乃是实际应用和实践。缺乏与实际应用和实践联系的哲学会变得过于琐碎和形式主义。实践科学家一个不可推卸的责任就是,通过思考相关的方法论和哲学问题,将哲学从过度的形式主义中挽救出来。

西蒙承认心理学、哲学之间差别的存在,但他不像激进的自然主义者奎因那样试图取消传统认识论的规范维度,并不试图使用心理学取代哲学。西蒙所努力做的,就如同他在经济学研究中所做的那样,尽力用数学、心理学、计算机科学等现代科学来武装社会科学,解决社会科学的难题;也用现代科学来武装哲学,使得哲学能够被科学地研究,但并非是用科学取代哲学。这在他的机器发现研究中体现得较为明显。机器发现程序虽然没有发现新的科学事实、现象或定律,却能发现科学方法,与“元科学”层面的哲学思考相通。

四、认知视角中的归纳问题

在西蒙早期解决归纳问题的尝试中,他指出传统归纳主义者固守归纳法在科学发现中具有必然性的弊端,并已经找到归纳法具有似然性这一问题解决的突破口。但因为他试图给归纳法带上溯因推理的帽子,并且试图将归纳法排除于发现过程之外,反而没有恰当地应用似然性。不过他一直没有放弃似然性在归纳问题解决中的可能性。当他将归纳问题的解决重新放置在科学实践中,将归纳的似然性和在逻辑之外寻找归纳问题答案,即从认知的角度来重新看待归纳问题这两条途径结合起来时,归纳问题便有了新解答。

与西蒙的观点有异曲同工之处的是,否认科学发现逻辑存在的现代经验论者赖欣巴赫(H. Reichenbach)也认为似然性的方法可以解决归纳问题。赖欣巴赫认为,归纳法是产生预言性知识的工具。解决归纳问题的方法在于,将获得的预言性陈述视为假定。假定是不能确定为真,但仍被视为真的陈述。旧经验论的崩溃是因为它采用了一个纯唯理论的公设,即一切知识必可证明为真的公设。而这是不能实现的梦想。如果视结论为假定则不同,无需再寻求证明结论为真的证据,只要证明结论是个好的假定,或者是可以得到的最好假定就可以了。[18]与西蒙不同的是,赖欣巴赫虽然放弃了归纳的必然性,走向归纳的似然性,却未能放弃在逻辑上论证归纳合理性的想法,最终不得不求助于概率归纳逻辑。这表明,他没有完全脱离基础主义认识论要从逻辑角度寻找认识合理基础的传统。而概率归纳逻辑与科学研究实践中应用的归纳逻辑实际上有很大不同,在归纳问题上其实是越走越远。

西蒙第一步先放弃了基础主义认识论中对归纳法必然性的逻辑辩护,但他没有停留在这种现代经验论同样持有的立场上。从温和的自然主义立场出发,他进一步放弃了对归纳法的逻辑辩护尝试,通过机器发现的认知研究提供了归纳问题认知的解答。这个过程中发生的表征转变,是认识论观念的变更:放弃对归纳问题的逻辑辩护尝试,转而寻求其他的可能解决途径,特别是与实际的科学认识实践相结合起来。

从认知的角度看,归纳推理的困境与人类理性的困境相通:理性是人类实践成功的依靠,但理性却不能保证人实践的成功,归纳推理也是如此。归纳推理的合理性存在于两个方面:合乎科学要把握的世界本质;合乎人认知能力的本质。在西蒙看来,世界是一个有其内在结构和层次的复杂系统,有内在的秩序、模式和规律性,[19]而科学的任务就在于找出世界中的模式性。这种世界图景从认识客体的角度提供了归纳作为有效发现方法的合理性,也即,归纳对模式、规律的推导能够与世界相符。而从认知主体的角度来看,人的认识不仅会受到社会历史条件的限制,也会受到认知能力、背景知识等主观条件的限制,在仅获得有限的、不完全已知条件的情况下,要根据已知推向未知,从局部推向整体,就需要借助归纳法这一概括事物模式性的简便方法。人认知能力的有限性,与世界的无限复杂性相比,即使借助计算机这样的有力工具也仍然是微不足道的。这决定了人不可能直接获取世界本质的完整答案。但人的认识仍然有可能通过阶段性目标的满足,并将其扩展至未来,使认识一步步扩展,与世界的本质不断接近。

认知视角中归纳问题的合理性在于,归纳推理反映了认识主体能力的有限性与认识客体深度、广度的无限性之间的矛盾,反映了人类认识发展的规律。西蒙以机器发现作为研究手段,对归纳问题提供的认知解答,是科学哲学研究认知转向的具体表现。虽然或许这仍未能提供令休谟满意的答案,但这不失为从认知的视角摆脱“哲学的耻辱”的一种回答。

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樊阳程 作者:樊阳程 / 3354次阅读
时间:2012年7月19日
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