探索指南 II 表征与动力学

发现之引导｜表征与动力学（下）

Guides to Discovery II Representation and Dynamics

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探索指南

为提醒我们当前所处位置：激进具身认知科学包含对反表征主义的承诺。反表征主义最宜通过采纳动力学立场来辩护。动力学立场似乎面临与现象论物理学相同的方法论问题：它是事实依赖型的。但动力学立场是否必然为事实依赖型？我将讨论两种方式，说明非表征性、动力学的认知科学如何能提供“发现之引导”，即预测新现象并生成新实验的方法。第一种是我曾在 Chemero 2000a 中推荐的：可提出一种普遍适用的动力学模型，用以解释广泛认知现象。这将允许科学家预测其他类似行为也将遵循相同覆盖律，并随后检验该预测。如此可推广的动力学模型能提供发现之引导，使动力学认知科学在方法论上与计算主义及表征主义认知科学处于同等地位。

碰巧的是，已有一种此类非表征性、可推广的动力学认知模型被证明具有广泛应用性，且其适用范围正不断扩展至更多认知方面：著名的 Haken-Kelso-Bunz (1985；下文简称 HKB) 模型及其向更广义协调动力学的延伸（Kelso 1995；Kelso & Engström 2006）。此外，在 Chemero 2000a 中，我曾提及但未深入探讨另一条通往非事实依赖型动力学认知科学的路径：吉布森式生态心理学。我现在认为这是更具成果的选择，部分原因在于它能囊括广义 HKB 模型（以及一系列其他成功的数学模型）。生态心理学不仅是一个统一的动力学模型；它更是一种统一的背景理论。生态心理学，即是以与原子论之于物理学相同的方式，提供发现之引导。在本章后半部分及接下来两章中，我将呈现生态心理学作为激进具身认知科学的发现之引导。我在此应指出，此讨论对于所有具身认知科学的支持者——无论是否激进——均相关。生态心理学的核心概念——为行动而感知、直接感知、可供性、环境信息——构成了具身认知运动的核心。因此，即便你并非激进派，也应予以关注。

5.1 发现之引导 1：推广 HKB

为激进具身认知科学提供发现之引导的一种方式，是找到一个普遍适用的动力学模型，并将其作为研究基础。也就是说，若一个模型看似适用于广泛认知现象，则可通过假设尚未考察的现象亦可由该模型描述，从而生成可供实验检验的预测。即，若该模型描述了从 A 至 L 的具身行为，我们便可尝试将其应用于 M 至 R 的行为。该模型能否捕捉新现象的能力，将促使其得到改进以提高精确度与普适性，也可能揭示其应用极限，甚至最终被不同模型取代。

HKB 模型是认知科学中一个动力学模型的例子，它正是以这种方式充当了发现之引导。在本节中，我将描述 HKB 模型及其多年来的一系列扩展与修改。重点在于表明：它确曾发挥、并将继续发挥作为统一模型与发现之引导的作用，服务于激进具身认知科学。

HKB 模型的根源，以及认知科学中动力学方法复兴的根源，可追溯至 Kugler, Kelso, and Turvey (1980) 提出的一个建议：肢体在协调动作中的行为可被理解为需要能量维持的非线性耦合振荡器，且会随时间趋于耗散。正是在此背景下，Kelso (1984) 进行了手指摇摆实验。Kelso 实验结果异常稳健，随后由 Haken, Kelso, and Bunz (1985) 建模。要求受试者左右晃动食指时，他们仅能产生两种稳定的双手协调模式。一种称为同相（in-phase）或相对相位 0，手指在身体中线处彼此靠近；另一种称为异相（out-of-phase）或相对相位 .5，手指同时向左再向右移动，如同多数汽车的雨刷器。

当受试者被要求以逐渐加快的速度让手指异相摇摆时，他们最终无法做到，而滑入同相摇摆。Haken, Kelso, and Bunz 将一个矢量场应用于手指的相对相位。在较慢速率下，该场有两个吸引子，一个在相对相位 .5，另一个更深的吸引子在相对相位 0。这意味着任何手指摇摆仅当维持其中一个相对相位值时才稳定。但随着速率增加（并经过 HKB 所称的临界点），位于 .5 的较浅吸引子消失，唯一剩余的吸引子是位于相对相位 0 的更深吸引子。因此，高速率下的手指摇摆仅当处于同相时才稳定。结果证明，这不仅适用于摇摆手指：任何对称肢体的协调运动（如挥臂、摆腿等）都遵循相同规律。

该行为的实际数学模型，即真实的 HKB 模型，是一个势函数²，其中势函数 V(φ) 是系统稳定性的度量，其两个振荡部分（摇摆的手指）具有相对相位 φ。最简单的能捕捉所有手指摇摆数据的势函数是

该公式可如图5.1所示进行可视化。要理解该图，必须将其想象为一个管状曲面。也就是说，相对相位0与相对相位1在图上实为同一点。在图中，势函数V有两个极小值：一个在相对相位0=1处的深谷，另一个在相对相位.5处的浅谷。这解释了当手指以这些相对相位摇摆时系统的稳定性，以及在其他任何相对相位下系统缺乏稳定性的情况。换言之，该图展示了在所有可能的相对相位值下维持协调的难度程度。位于0=1处的深谷和位于.5处的浅谷表明，系统倾向于趋向于这两个相对相位。增加手指摇摆速率会改变图形的形状。随着速率增加，位于.5处的极小值消失，仅剩一个位于相对相位0=1处的谷。

方程5.1可与φ的一阶时间导数结合，

方程5.3描述了相对相位 φ 将如何变化——该变化取决于其当前值。比值 B/A 是一个控制参数，假定其与振荡频率成反比，它决定了系统行为变化的本质；换言之，B/A 决定了相空间的形状，即吸引子与排斥子的排布（更详细的示意图见Kelso 1995年著作中的图2.7）。

HKB模型体现了一种解释行为的通用策略：首先，观察宏观行为模式；其次，寻找支配该行为的集体变量（如相对相位）与参数（如速率）；最后，搜寻能解释该行为的最简数学函数。由于复杂的动力系统（如手指摇摆任务所涉及的肌肉、中枢神经系统部分、听觉系统及节拍器所构成的系统）往往表现出与更简单系统相似的行为，人们常可用仅含少数易观测参数的极简函数对其建模。

尤为重要的是，HKB模型做出了一系列具体预测：
第一，它预测当速率增大时，受试者将无法维持异相运动；
第二，即使在低速下，仅相对相位0与.5是稳定的；
第三，行为应表现出临界涨落（critical fluctuations）：当速率趋近临界值时，维持异相运动的尝试将导致相对相位出现随机剧烈波动；
第四，行为应表现出临界减速（critical slowing down）：在接近临界速率时，对异相运动的扰动需要比低速时更长时间才能恢复。

正因HKB模型做出以上四项预测，研究者得以设计实验，检验其是否可建模多种行为、认知与知觉现象。这些实验反过来推动了对基础模型的精炼，并催生进一步预测。正如Schöner与Kelso（1988a）所言：“我们在此展示了如何（i）以定律形式在可观测量之间建立起定量、可复现的关系；以及（ii）做出新颖预测以供实验检验”（第1514页）。简言之，HKB模型已成非表征性、动力学认知科学（即激进具身认知科学）的发现之引导。

本节余下部分，我将通过简要梳理HKB模型的发展史来说明这一点。（下文所述若干“案例”在Kelso 1995中有更详尽讨论；另有一些我最初是在Michael Turvey 2004年的一场讲座中听闻。）

案例1：为更好拟合数据而修正基础模型
HKB模型的首次修正由Schöner、Haken与Kelso（1986）在原论文发表不久后提出。此次修正将原模型由确定性模型改为随机模型；具体而言，Schöner等人在方程5.3中加入了一个噪声项，用以处理振荡肢体产生的微观涨落，从而显著改善了模型与数据的拟合度。修正后的新方程为：

其中 ξₜ 是一个强度为 √Q 的随机噪声项。该方程即为 HKB 模型加上一个噪声项，是为改善与数据的拟合度而对模型进行的调整。

案例2：运用模型改变我们对相关现象的认知几年之内，该模型已被多次扩展以涵盖新现象。一个值得注意的扩展是将其应用于学习（Schöner & Kelso 1988b），其中学习被理解为一种相变。也就是说，决定吸引子布局形状的控制参数 B/A，会随着受试者协调能力的提升而发生变化。例如，通过练习，受试者在更快速度下维持异相手指摇摆的能力会增强——这可通过随试验次数变化而调节控制参数 B/A 来建模。此处，HKB 不仅用于模拟学习；它还被用于将学习重新概念化为“吸引子布局的形变”。这一重新概念化数年后催生了新现象的发现：Amazeen, Sternad, & Turvey (1996) 基于“学习即吸引子布局形变”的实验，表明学习一项困难的协调任务会影响更基础的协调能力。也就是说，教会受试者以5:4的比例（左食指摇摆五次对应右食指摇摆四次）晃动手指，会导致其基本能力发生剧烈改变。学习前，受试者的手指摇摆行为符合HKB模型预测：他们能在快慢速度下维持同相协调，但仅能在低速下维持异相协调。学习复杂节奏后，情况发生反转——高速下维持异相协调变得更容易。按模型解释，学习前，相对相位0处有一个深吸引子，相对相位.5处有一个浅吸引子；学习后（被概念化为“相空间形变”），这两个吸引子位置互换，使得相对相位.5处的吸引子比相对相位0处更深。这是一个基础模型引导出对熟悉现象（学习）的新概念化，并进而引发新实验与新现象建模的典型案例。

案例3：扩展模型以涵盖感知–行动耦合对基础模型做出的第二个显著改进，使其能够扩展至更复杂的协调形式，特别是涉及动作与环境感知特征之间协调的形式。原始HKB模型仅能解释1:1协调——即所涉振荡器必须具有相同的固有频率（它们“偏好”以此频率振荡）。例如，HKB模型对手指摇摆或踢腿等协调行为效果良好，但在协调一条腿和一只手臂，或一只手与节拍器时则效果较差。为解释更复杂的协调形式及不同部分间的协调，Kelso, DelColle, & Schöner (1990) 在已修正的HKB模型基础上又增加了一个项：

其中 Δω 是系统各组分在 未耦合 状态下固有频率的差异。通过加入此项，原本为两只手指协调（其固有频率相同，故 Δω = 0）而构建的原始 HKB 模型，便成为该扩展模型的一个特例。借此对基础模型的改进，Kelso 等人（1990）得以解释一种基本的 感知–行动耦合 情形：实验中，受试者需让单根手指随频率可变的节拍器一同摇摆——也就是说，受试者必须根据对节拍器变化的感知，实时调整其手指运动的频率。

案例4：向社会性耦合振荡器的扩展 Kelso 等人（1990）对模型的扩展之所以重要，是因为它表明：该模型不仅能解释原始手指摇摆实验中那种耦合方式，还可涵盖其他类型的耦合。当单个受试者摇摆自己的手指时，振荡的手指通过其神经系统相耦合；而当受试者让手指随外部环境源（如节拍器）摇摆时，耦合则经由环境中的光与声——即通过环境信息实现³。既然HKB可建模的耦合能经由环境发生，那么自然引出疑问：耦合是否也能是社会性的？Schmidt、Carello 与 Turvey（1990）证实了这一点。在Schmidt等人的实验中，坐着的受试者被要求彼此协调腿部摆动。四项HKB预测中有三项得到验证：第一，受试者仅能在相对相位0（同相）与相对相位.5（异相）下维持协调；第二，当腿部摆动速率加快时，受试者会自发地从异相切换为同相摆动；第三，当摆动速率趋近异相协调失效的临界值时，出现了临界涨落。仅第四项标准——临界减速——未被观察到，但这仅仅是因为Schmidt等人并未对此进行检验。因此，基础HKB模型（甚至无需Kelso等人1990年所加的项）便已足以解释社会性耦合。近年来，关于社会性耦合的研究已大量涌现，参见：Richardson, Marsh & Schmidt 2005；Oullier et al. 2005；Marsh et al. 2006；Richardson et al. 2007；Lopresti-Goodman et al. 2008。

案例5：向非对称情形的模型扩展 如前所述，基础HKB模型及其扩展最初旨在描述对称身体部位的协调。然而，即便同一人的双手，在功能上也并非真正对称——几乎人人都有左利手或右利手之分。那么，利手性是否会造成足够显著的非对称性，从而影响手指摇摆？Treffner 与 Turvey（1995）证实：确有此影响，尤其在异相摇摆过程中手指摇摆速率逐渐加快时。由于所摇摆的手指在功能上是非对称的，维持二者之间的对称性需要额外“努力”。当受试者接近异相摇摆失效的临界速率时，利手性显著促成了双手间强制对称性的瓦解。Treffner 与 Turvey 进而证明：HKB模型可通过加入两个破缺对称性项加以扩展，以解释此现象。经Turvey与Treffner修正后的模型为：

在此方程中，参数 D 表征利手性：对右利手受试者， D > 0；对左利手受试者， D < 0。受 Treffner 与 Turvey 对 HKB 模型扩展的启发，后续研究进一步探索了另一种潜在的非对称性来源： 注意 。Riley 等人（1997）发现，注意对维持异相手指摇摆的能力具有显著影响。他们通过调整方程 5.6 中的 D 来解释这一现象；具体而言， D 被扩展为：

案例6：脱离肢体的探索1：言语产生 Port（2003）提出，或许能基于HKB模型发展出一套关于“韵律”（meter）的通用理论。首先，Port 进行了一系列实验，表明某些简单的言语任务符合 HKB 模型的预测。Port 声称，这些结果表明 HKB 模型捕捉到了某种普遍规律，这种规律不仅可能支配肢体运动，也可能支配言语动作。此外，它还暗示：HKB 模型的一个更普适变体或许能解释人类行为的广大领域，而不仅仅是摇摆肢体。Port 关于韵律的通用模型源于一个事实：言语任务与 HKB 的手指摇摆任务一样，具有位于相对相位 0 和 .5 的吸引子；但同时还存在位于 .33 和 .67 的较弱吸引子。这两个新吸引子可通过在基础 HKB 方程中增加一项来加以解释：

若 C 值较大，则除相对相位 0 和 .5 处的吸引子外，还会在相对相位 .33 和 .67 处出现吸引子。当 C = 0 时，该模型即退化为标准的 HKB 模型。Port 指出，此类模型可能具有完全的普遍性：我们或可将其应用于一切重复性运动模式（如行走、奔跑、挥锤、吟诵），以及音乐与言语的感知和产生。

案例7：脱离肢体之二：皮层协调动力学基于其在HKB模型方面的工作，Bressler、Kelso及其同事（Bressler & Kelso 2001；Bressler 2002）已开始将协调动力学（以方程5.5为范例）拓展至大脑皮层活动模式的研究。在对参与认知任务的恒河猴皮层脑区进行研究时，他们观察到不同皮层区域间存在协调的电活动振荡——这些协调振荡的特征正符合具有不同固有频率的耦合振荡器系统。换言之，当观察从事认知任务的猴子神经活动模式时，他们发现其可被方程5.5所建模的耦合振荡现象：皮层区域的活动往往长期处于非协调状态，随后突然出现同相场电位振荡的快速增强。这种同相活动的爆发，恰好与任务转换或认知状态改变同步；此外，他们还识别出伴随特定可辨认知状态的、皮层区域间独特的协调模式。这一对扩展HKB模型的具体应用，对激进具身认知科学的支持者尤为重要——他们常被（错误地）指控忽视大脑，或（较不冤枉地）低估其重要性。如今，激进具身认知科学已拥有一个非表征性的动力学模型，可统一应用于大脑、个体及个体群体。

案例8：解释“真实”认知：解决齿轮问题 在非线性耦合的动力系统中，系统通常会在相变（如协调从异相转为同相）前出现熵值骤增。如前所述，此熵值骤增被称为临界涨落：当系统趋近临界点时，其各部分间的耦合变得高度可变。例如，HKB模型预测并观察到了协调手指运动中的临界涨落——在从异相协调切换至同相协调之前，手指运动的熵值增加，这是证明控制协调的系统为非线性耦合的关键因素。

然而，正如许多计算主义认知科学支持者所指出的，摇动手指并非典型的认知活动。但近期研究表明，更典型、且无疑“渴求表征”的认知现象同样表现出临界涨落。一个例子是Stephen、Dixon与Isenhower（2007, in press; Stephen & Dixon in press）关于解决齿轮问题的研究。

在齿轮问题中，受试者会看到一幅由多个相互连接的齿轮组成的图示（如图5.2所示），被告知其中一个齿轮（驱动齿轮）的旋转方向，并被要求判断阵列中另一个齿轮（目标齿轮）的旋转方向。在图5.2所示的例子中，受试者得知序列中的驱动齿轮顺时针旋转，需判断目标齿轮的方向——中间隔着两个相连齿轮。

参与研究的受试者包括成人与学龄前儿童，他们在电脑屏幕上解决一系列齿轮问题时佩戴了手指运动追踪器⁴。几乎所有受试者最初都采用“用手指在屏幕上追踪齿轮”的策略，经过若干次尝试后，最终切换到“交替齿轮”的策略（因为直接相连的齿轮朝相反方向旋转，所以序列中第1、3、5…个齿轮将朝同一方向旋转）。

当受试者意识到自己可以使用更快、更可靠的“交替”策略时，这一“顿悟”时刻可通过眼动和手指追踪数据清晰识别。对当前讨论而言最重要的是，这一“啊哈！”时刻之前伴随着系统熵值的骤增。也就是说，手指运动表现出临界涨落，表明解决该问题的扩展系统是一个正在经历相变的非线性耦合动力系统——其相变类型恰如HKB模型所预测。解题者的顿悟——即解决问题策略发生改变的那一刻——正是紧随临界涨落后发生的、可预测的相变。

这项工作为一种明显属于认知范畴、且传统上被认为“渴求表征”的活动，提供了一个非表征性的动力学解释。这一点可从以下事实看出：在齿轮问题研究（以及更广义的认知心理学问题解决研究）中，有一种传统做法是将“习得新解题策略”称为“习得问题领域的新‘表征’”。因此，即便Stephen等人有时也将相变描述为对齿轮问题“习得一种新表征”。他们还指出，新策略具备所有促使认知心理学家援引“表征”的典型特征：它可迁移至新领域；伴随一套可预测的新行为；并能在多个层次上组织活动。然而，Stephen等人却以纯粹动力学术语解释这一新策略——他们的实验与模型解释了认知心理学家通常称之为“表征改变”的现象，却未在解释中诉诸任何表征。Stephen与Dixon（in press）对此强调指出，并论证表征进路很可能无法解释“顿悟”现象。该例证表明：激进具身认知科学家能够运用类HKB模型解释真正意义上的认知现象。

上述八个案例充分展示了类HKB模型所能达成的成就：它被用于证明，将人类行为的诸多方面建模为非线性耦合动力系统——即其耦合需能量维持的振荡器——足以走得很远。我们已看到，该模型可用于解释心理学关心的多重尺度活动：脑区间的耦合活动、个体内的协调行为、脑–身–环境系统的耦合，以及人际（即社会性）耦合——且均通过一种统一的解释策略达成。因此，这些案例表明：不预设底层机制未必构成激进具身认知科学的问题；相反，其研究者可倚赖一个统一的模型作为“发现之引导”。一个丰富而可扩展的统一模型（如HKB）不仅能、而且已经提供了新实验的构想，继而推动模型修正、催生新现象研究，循环往复。就HKB而言，该模型甚至指明了自身后继者的路径。Kelso与Engstrøm指出：

“经过二十余年细致研究，或许已到让更理想化的HKB协调模型‘退场’之时。它已出色地完成了使命——通过明确展示：人类行为的稳定性与变化可被理解为自组织动力系统的产物，HKB模型激发了大量实证研究。”（2006, p. 168）

他们明确的目标是：以一门更普适的协调动力学科学取代HKB模型。

鉴于HKB模型的成功及其后继者的前景，我们有理由认为：只要与一个富有成果且可扩展的统一模型相结合，“动力学立场”本身即可充分充当认知科学中的“发现之引导”。这表明：我们无需为玻尔兹曼的论证所困扰——我们可如马赫般持现象论立场，亦可如牛顿般持工具主义立场（后者拒绝对引力的底层原因作假设）。尽管此类工具主义是可能的，许多人仍觉其缺乏吸引力。事实上，如前所述，HKB模型源于Kugler、Kelso与Turvey（1980）提出的观点：协调是耦合振荡器的耗散性协调结果，其脆弱而短暂的稳定性需能量维持。尽管该观点尚显模糊，它仍是对“协调结构之本体”的一种主张。其回报在实践中纯属工具性的；然而，在后续一系列研究（前述部分案例即属其中）中，这一关于协调结构“是什么”的模糊主张，已结出更具体建模路径的果实。因此，HKB模型所带来的理解飞跃，其源头并非纯工具性的——即便其应用在实践中表现为工具性。但这仍不足以满足那些反感工具主义、希冀某种实在论立场者（参见第9章）。对他们而言，以HKB为统一模型的“动力学立场”缺乏吸引力。另一令人担忧之处在于：HKB模型仅适用于协调活动，而大量认知现象似乎并不属于协调活动。出于这些原因，激进具身认知科学家或许需要一种更强劲的“发现之引导”。

本章余下部分，以及后续章节中更详尽的讨论，我将推荐吉布森的生态心理学作为激进具身认知科学的“发现之引导”。生态心理学将与HKB以不同方式发挥引导作用：它将作为一套统一的背景理论，而非一个统一模型。但将生态心理学作为统一背景理论，并不与动力学建模（包括HKB）相冲突；相反，动力学建模仍将作为对认知的解释工具，嵌于关于认知本质的更宏大图景之中。

5.2 过渡性内容

以HKB为统一模型的“动力学立场”，已被证明可作为激进具身认知科学切实可行的“发现之引导”。事实上，基于HKB的科学在解释现象与激发新型协调性、节律性行为研究方面取得了非凡成功。然而，我方才亦指出：将HKB视作“发现之引导”仍不尽人意，原因有二。

其一，它并未说明认知是什么，而仅告诉我们如何建模认知——且仅适用于某些相当特殊的情境：毕竟，摇动手指并非多数人日常所为。需指出，这并不构成致命缺陷：多数实验正是通过将受试者置于非常规情境、执行非常规任务而展开；模型亦仅针对这些高度简化的情境做出解释。尽管如此，人们所期望的，是一个关于“认知之本质”的理论——一个可与“认知即计算”相抗衡的真正理论。如第4章所示，动力学立场为避免表征主义，必须采取工具主义立场；而作为工具主义，它无法告诉我们认知是什么。当然，人们可采纳经验主义或实证主义态度（如van Fraassen 1980, 2002），将此视为科学的本分。这无疑是可辩护的哲学立场，却非多数人愿接受者。

其二则无法借由某种虽反直觉却可辩护的科学哲学而消解：我们必须追问——究竟有多少认知属于协调活动？在直陈显见事实前，我愿先澄清：远比直觉所料更多的认知可被纳入协调行为范畴。试看前节所述诸“案例”，尤其是向言语、一般认知与脑机制的扩展；再思及我们诸多行为皆涉及身体部位间的协调，或依外部节律生成动作模式。将大量智能行为纳入“协调”伞下，实非难事。

然则显见之处在于：仍有大量认知将“淋湿”（即未被此隐喻性“协调之伞”所覆盖）——认知科学欲解释的，并非皆为协调活动。上述双重忧虑，共同指向一种更理想的解释架构：（1）更广涵；（2）能说明认知之本质——即，指向一个真正的认知理论。本书所推荐的正是生态心理学——第2章已作简要介绍。本章余下部分，我将仅简略讨论生态心理学本身，而主要聚焦于：它如何为激进具身认知科学充当“发现之引导”。

5.3 发现之引导2：生态心理学

第2章中，我将吉布森的生态心理学概括为对三项原则的承诺，现稍作详述如下：

原则1：知觉是直接的主张知觉是直接的，即否认知觉是“心智杂技”——对感觉表征所进行的推断——的结果。直接知觉观即是一种知觉层面的反表征主义，正契合激进具身认知科学所需。当动物直接知觉某物时，它与该物处于无中介的接触之中。这自然意味着：知觉并非发生于动物“内部”，而是动物与被知觉物共同构成的系统之部分。直接知觉观念与一种特定的环境信息理论紧密交织——二者将于第6章详述。

原则2：知觉服务于行动知觉之目的在于动作的生成与调控。常进一步补充：大量动作亦服务于知觉或认知。知觉–行动之间的紧密双向联结，具有一望即知的演化合理性，并已成为整个具身认知运动（无论激进与否）的号召性口号。

原则3：知觉的对象是可供性（affordances）此第三条原则实由前两条推导而来：若知觉是直接的（即非推断性）且服务于行动调控，则环境中必存在足以指导行动的充分信息。吉布森引入“可供性”以承担此角色。可供性常遭误解，其确切本性在生态心理学内部及更广认知科学界均存重大争议（Turvey 1992；Reed 1996；Heft 1989, 2001；Chemero 2003a, 2008；Stoffregen 2003；Scarantino 2003；Chemero & Turvey 2007a,b）。目前仅需将可供性理解为环境中可直接知觉的行动机会；暂请相信：我们能对可供性的本体论地位讲述一个融贯的故事（第7章将展开此论述）。

后两章将使上述内容一目了然。此刻，我仅欲指出：一个基于此三原则的理论，可为激进具身认知科学充当“发现之引导”，提供一个关于“认知是什么”的背景理论，并成为成功科学实践的一部分。为此，生态心理学需提供一个非表征性的背景理论，使可检验假说的生成成为可能。其途径之一，是为那些表征性解释无从立足的认知模型提供合法性。生态心理学能以此方式充当“发现之引导”的最简论证在于：它实际上已然如此。例如，HKB模型与生态心理学完全相容，甚至受其启发。故HKB模型实为生态心理学的关键解释工具，而生态心理学还为激进具身认知科学提供了远多于此的支援。为阐明此点，我需先略述我对理论与模型关系的理解。

以下关于该关系的主张均非原创，亦无意引发争议（尽管在科学哲学家间或有分歧）。为避开争议，我需说明：下述对模型的看法，与其说源于对科学哲学论争的审慎考量（尽管我确已研读诸多），不如说来自我自身（虽有限）的建模经验，以及与认知科学领域动力学建模范专家的对话与合作。因此，尽管我推测下述几段对理论–模型关系的描述大体正确，但强烈异议者可将这些主张暂限定于认知与神经科学中的动力学模型应用范围。话虽如此——

一般而言，理论过于复杂，无法直接与经验现象对照检验（Hartmann 1999）。以当代演化心理学为例（综述见Barkow, Cosmides & Tooby 1992；Buller 2005；Richardson 2007）：依其主张，心智由大量基本独立、演化硬连线的计算模块构成，各司其职。又或考虑我们迄今讨论的、在我看来不那么离奇的假说：心智是一个整合脑、身与环境的动力系统。两类理论皆无法直接接受实证检验——首先，二者均过于复杂而不可计算：前者模块数量庞大，后者变量参数繁多；其次，就动力学假说而言，其微分方程解析上不可解——根本无解法可言。所有自然科学皆如此：理论通常包含或蕴含不可解方程（Cartwright 1983, 1999 就物理学立此论；Winsberg 2001 就流体力学如是说）。

模型正由此介入。模型是理论在计算与解析上可处理的近亲，其作用在于使理论得以中介式地接触数据。第一步最简易：将解析不可解的微分方程转化为可解的差分方程。此后则日趋复杂——因几乎从无模型是严格由理论推导而来；任一理论皆与众多模型相容，甚至包括对同一组现象相互冲突的多种模型。建模实为一门“艺术”（用一陈词）：模型必然引入非理论本有的简化与假设，且常含特设成分、近似处理、猜测及其他“理论外部巫术”。此杂糅建模技法旨在同时满足两端：首要者，模型须解释已有数据（且非由数据强制得出——解释同一数据的模型向来众多）；其次，模型必须尊重理论，使其以某种难以形式化的方式，契合理论精神，尽管建模者施以诸般“技艺”。

鉴于此双重关系——理论–模型与模型–数据——我们可知：理论借由模型方得接触世界。因此，理论优劣的重要标准之一，即其作为模型生成源的丰产性：所生模型能否有效应用于数据。玻尔兹曼“发现之引导”论证批判现象论物理学，因其无法预测未观察现象以检验并拓展自身。我们如今可见：玻尔兹曼所指真正问题在于——现象论物理学根本非理论，而仅是一套为应对涌入数据而即时构建的模型⁶。本章前半部分我已论证：以模型为基础构建科学未必不当，只要该模型广适且易扩展。但我们亦可如原子论物理学般，以理论为基，再由其生成模型以对接数据。理论作为“发现之引导”的适切性，部分取决于其生成模型以应用于实验发现（及假说构建等）的能力。我们可据此评估生态心理学作为激进具身认知科学“发现之引导”的适切性。

生态心理学除提供关于认知、知觉与行动本质的丰富背景理论外，已催生若干与HKB同样灵活、可扩展的模型。吉布森的生态心理学描述了一个极度复杂的世界，以及知觉者与该世界间的复杂关系；其理论中全无数学。然而，生态心理学在催生成功数学模型方面却卓尔不群。如前所述，HKB模型源于Kugler、Kelso与Turvey（1980）一文；写作该文时，三人同时任职于耶鲁大学Haskins实验室与康涅狄格大学“知觉与行动生态学研究中心”（后者为生态心理学世界枢纽）。其目标是以尊重吉布森生态心理学的方式解释行动：即行动调控非源于中枢执行者依据环境表征所制定的计划。吉布森对此问题的解答（如其多数解答一样）诉诸动物周遭环境：他主张，环境中信息已足以控制行为——无需额外心智添加的信息、计算、推断，亦无需心智表征的计划。Kugler、Kelso与Turvey则追问：该信息如何实际生成行动？更具体地，行动如何在无“心智杂技”条件下得以组织？其答案为：行动是自组织的。此答案催生了手指摇摆实验及对其的建模解释。

当然，吉布森生态心理学的三项信条逻辑上并不蕴含HKB模型。建模者（谙熟技法）从“货架”取下少许数学（傅里叶级数之始端），在实验室生成一现象（手指摇摆），再经数年调整数学以契合现象细节。该模型中唯一明确属吉布森色彩之处在于：它以生态心理学家可接受的方式描述所创现象——无心理表征、知觉与行动直接联结，如此等等。

因此，生态心理学作为激进具身认知科学“发现之引导”的一种方式，正在于其启发了诸如HKB这类非表征性数学模型的诞生。HKB并非唯一受生态心理学启发的此类模型。我将讨论另外两个例子：光学变量τ（tau）作为“可指定接触时间的信息”的模型，以及惯性张量（inertial tensor）作为“可供性触觉信息”的模型。我将在后两章中对这两个模型详加讨论：变量τ将在第6章（论信息）中展开；惯性张量则在第7章（论可供性）中探讨。

5.4 小结
本章阐明了激进具身认知科学获得“发现之引导”的两种密切相关路径（当然可能还有其他路径）。其一，可采取工具主义的动力学立场，倚赖高度可扩展的动力学模型（如HKB）。我们已看到，HKB确实发挥了发现之引导的作用：它催生了一系列后续研究，促使模型基础形式不断修正以解释新数据，甚至启发了其自身的后继理论。

其二，可将动力学立场与某一背景理论（如吉布森式生态心理学）相结合而加以推进。生态心理学在此尤为适切：它不仅为多个动力学模型提供了灵感源泉，更提供了一个关于“认知真实样态”的整体图景——该图景从根本上排斥表征性解释。

后续章节中，我将着力推进第二条路径：即动力学建模 + 生态心理学作为反表征背景理论。我认为，这才是推进激进具身认知科学的最佳途径。为此，接下来数章将致力于阐释吉布森的生态学进路：具体而言，我将分别勾勒关于直接知觉与信息（第6章）以及可供性（第7章）的概念性论述。

原文链接：https://uberty.org/wp-content/uploads/2015/03/Anthony-Chemero-Radical-Embodied-Cognitive-Science-Bradford-Books-2009.pdf