杨濠旗 认知基础2021年秋 主页

课程感悟

第2周

本周主题：命名空间的管理（Namespace Management）

诚如老子所言，“无名，天地之始；有名，万物之母”，每一门学科在时空频域上的发展脉络和知识结构均可以划分至不同的namespaces中，对namespaces的分类则需要用到群论和λ代数的知识，而对namespaces最精简、最本质的概括（或者说命名）则是key-value pairs。不同构型的namespaces有不同的容量和读写效率，故而在互联网蓬勃发展、知识容量急遽扩大、工业4.0推进如火如荼的今天，进行NsM（namespace management）显得格外重要。这也便是Personal Knowledge Container创立的初衷和使命。

第3周

本周主题：复杂系统：从生物、数学到物理、社会

本次课程展示了比较不同复杂系统的“度量衡”。复杂系统本质上由一系列微小的基点及其互作关系组成，其整体结构可由范畴论中的“偏序集”概念描绘。偏序集是一种二维网格状的拓扑结构，其不同基点之间存在多种对称破缺的关联，这些关联具有反身性、反对称性和传递性。现实中的复杂系统或许不能用一个偏序集简单描述，而要使用命名空间中不同变量（如时间、空间等）进行不同层次的刻画，好比电子地图中不同地址以道路、管路、线路和地理区位等不同要素相互关联，交织成一张庞大而精密的平面网格。

不同复杂系统间除却“偏序集”这一最根本的数学刻画，还在多个不同层次上存在着相似性。恰如矗立于Memphis的Rosetta stone所表征的那样，不同学科在研究对象、方法论、发展循环等层面上存在可比性。实际上，不同学科庞大的命名空间均可以量化为具有相似算子的内积空间，拥有加、减、内积、指、对等共有的运算模式，在此基础上衍生的算子即为不同学科的方法论，而命名空间的整理和算子的更新迭代即为其发展循环。

第4周

本周主题：叙事结构：箭头、类比/比喻、反差机制、与故事或神话的本质

课程上我们讨论了这些问题：

（1）函数：A是阿斗，B是刘备。那么A和B的关系是什么？答:刘备是阿斗的爸爸，刘备把位置让给了阿斗。

（2）函子：S为孙吴，T为曹营。那么S和T的关系是什么？：答: 孙吴系统犯下了曹魏系统犯过的错误。

（3）自然转换：S为创业，T为统一大业，比较一下从S到T的不同路径。答:从创业到统一或者采用刺杀、要挟、反间、腐化等和平演变的手段，或者采用通过战争进行直接吞并的手段。比较二者发现，第二种方法更加和谐。如：曹操使用挟天子以令诸侯的方法来实现统一大业，而蜀汉、孙吴政权则采用武力征战的方法，曹操的方法显得更加阴险，而其他的政治集团的方法显得更加光明正大。

由此引出了函数、函子和自然转换的基本概念，它们是两个复杂系统之间三种基本的映射关系（或称箭头）。函数比较的是两个系统中的基本元素，函子比较的是两个系统的整体架构，而自然转换比较的则是不同比较的方法（不同的函子）。三种箭头对于信息的压缩程度依次升高，同种箭头进行复合后对于信息的压缩程度同样升高。

叙事的本质是隐喻和隐喻中的对称性守恒/破缺，而隐喻的本质即是三种基本箭头组合而成的构图（composition）。基本的构图方式（隐喻模式）有两种，分别为垂直复合构图和水平复合构图。范畴论则是隐喻背后的数学基础，它试图以公理化的方式研究不同复杂系统和复杂结构的共有特征。为此，它不再关注具有特定特征的具体系统，而是聚焦于研究几种基本的箭头及其组合而成的构图方式。也因此范畴论作为一种泛用性的方法论在数学、科学、计算和工程领域中具有极为广泛的应用。试想，当真实系统中无限复杂的信息只能用无穷维矩阵的运算加以表征时，人脑甚至计算机都无法完全胜任承载信息的媒介，此时合理运用范畴论进行信息在不同层次上的压缩就显得格外重要。从Ted Nelson对于hyperlink的架构设计，到Apollo号飞船工程实现的前瞻规划，再到拓扑学中对不同几何构型的变换和集类，无不展现着范畴论的强大威力。

第5周

本周主题：文字、会计法则、对称性、与认知能力的演进

一个完整的认知体系应当具有可表达性、可靠性与完备性，而认知体系的完善和发展也主要集中在上述的三种特性中。以常规科学为例，常规科学首先需要研究范式所揭示的事物的本质，其次要研究范式的有限的边界条件（或例外情况），这两点主要与可表达性相关。其次常规科学需要选择与事实情况相符合的范式，这点主要与可靠性和完备性相关。在此基础上，常规科学致力于提高范式的可建模性、抽象程度（泛用性），并降低解答谜题所需的时间、空间和物质成本，这即是常规科学的特定范式存续期间常规科学的普遍发展路径。而如若新出现的范式具有更高的可靠性和完备性（与事实更加相符），则会发生范式转移（Paradigm Shift）。

元胞自动机的自动演化和原始语言的变化发展揭示了在研究复杂系统时需要将结构和操作彼此剥离。这一点和范畴论中函子的概念不谋而合。函子是一种可以穿透多层次系统的数据映射机制，可表函子可将系统映射到一个集合范畴，从而实现结构和操作的剥离。这一点在会计法则和物理学中也有相应的体现。会计法则中Luca Pacioli发明的等式Assets = Liability + Equity、守恒表格（balance sheet）和账目表格（debit-credit sheet）反映的是同种资产系统，只不过守恒表格和账目表格是结构和操作的杂糅，而Luca Parcioli的等式则简洁而显式地将系统剥离成Liability和Equity两个结构，并通过等式表示操作，具有更高的可建模性和泛用性。物理学中的Hamilton原理H=T+V也有异曲同工之妙。

当然，实际建构复杂系统时，结构和操作的有机统一才能实现系统整体效率的最大化，科学的真理乃是将复杂系统的不变性进行递归利用。这就好比Assets = Liability + Equity和H=T+V只是从语义上实现了结构和操作的剥离，但在等式整体上又展现出了二者的有机统一。将上述等式以矩阵形式具体展开并进行自我迭代，即可创生出任意时刻状态完全由此前一切状态所决定、自生自灭的神奇结构。无论是移动支付的迅猛发展，亦或是现代工业Dev-Ops的开发循环，都无不印证着上述言论的正确性。

第6周

本周主题：知识表达

本周我们主要讨论了知识的可表达性和可计算性两个方面的重要性质。

先来谈论知识的可表达性。从根本上说，所有的知识（或数据）结构均为偏序集，它由有向关系组合而成；所有的数据类型均为“点阵”（lattice）。知识的表达需要建立在同伦映射的循环上，我们需要先将待解决的知识表达问题转换为一个可计算、可解的现行体系，得到解后再将其转换回去。为此我们需要利用的核心工具是可表函子，它可以穿过多层次系统的数据映射结构，将系统的行为或特征信息转换为可以表示的系统特征数据（换言之就是将知识体系映射为集合范畴），从而实现体系转换的过程。恰如Ted Nelson在其自白中所言，世界是一个不断变动的关系和结构所组成的体系，我们需要将不同的结构排成序列，相互关联，相互表示，才可以在变动的世界中以不变应万变。

再来谈论知识的可计算性。一个知识体系能否在有限的时间内被归并和表达本质上取决于知识的可计算性，亦即一个运算程序能否在有限的时间内终止。我们需要使用抽象表达（abstract interpretation）的方式进行信息压缩，将实际问题中无限维空间内变动的信息压缩为一组有限的方程，进而通过有限次的判断了解程序运行的实际进度。这与Galois使用群论解决高次方程的可解性问题有异曲同工之妙，我们在命名空间（namespace）中使用度量、估测、塑形、加密、聚类等方式实现信息的压缩。知识的可计算性在现实中的应用就是顾老师所学习和研究的系统工程领域，在复杂工程中我们需要一套组织多层次关系的自洽计算方法来客观标识不同子系统的相互作用。让这套计算方法达到尽善尽美的层次是不现实的，亦即“巴别塔的魔咒”，我们总需要在泛用性和精确性、侧重关系和侧重结构这两种矛盾关系之间做一定的取舍。通过在模型空间中进行反复迭代的模型搜索，我们最终可以形成一套自动化系统设计的产业化工具。

第7周

本周主题：同学分享展示

第8周

本周主题：信息控制论（Cybernetics）

对于课程内容的建议

1、虽然顾老师通常使用英文进行文献阅读和日常沟通交流，但能否请您在授课时尊重中文的语法结构，尽量不要使用过长的、带有过多定语和状语的从句，方便我们理解授课内容。

2、PPT内容详尽、逻辑清晰，但总量偏大，导致您上课时在每页PPT上停留的时间不足，无法对每页PPT的内容进行充分的分析和展开。希望您能适度优化PPT的namespaces，或者在授课时突出主线。

科学革命的结构读后感

本书的大致脉络

第2-5章

库恩在本书绪论中开宗明义，否定了传统科学史界的线性历史观，并试图诠释性地将科学的发展视为不同信念在一定的偶然性因素作用下进行竞争、优选和更替的过程。在第二至五章中，库恩将绪论中的“信念”一词提炼为“范式”，并主要论述了“常规科学”的概念，介绍了常规科学的起源、发展及本质。他将范式定义为由公设、定律、理论、仪器设施及应用所构成的整体，这一整体为绝大多数学术共同体成员所公认和拥护，指导他们从事日常研究和实践，且具备一定的开放性，尚有不少有待解决的疑难问题。“常规科学”是与前范式时期相对混乱的研究状况相对照的概念，其主要任务是解决范式中遗留的疑难问题。其研究焦点包括如下三类：研究反映范式本质的重要事实、考察范式与事实的符合情况和使范式趋于明晰和精确。

第6-8章

第六至八章中，库恩介绍了不同范式更替过程的前奏——反常的出现、积累和危机的产生。反常在发现之初只会被视为与现行理论的预期相悖的一个特例。为了解决这些特例，研究者不得不对现行理论进行一定的修改，但并不会立即抛弃旧有的范式。随着反常的数目不断积累，现行理论在一次次的修改中逐渐变得臃肿模糊，对于解决疑难问题的指导作用逐渐降低。这便是所谓的“危机”，而这样的危机将会导向后续的范式更替，即“科学革命”。

第9-10章

第九和第十章中，库恩详细阐释了科学革命的概念和特征。科学革命中，研究者经历了一个类似“格式塔转换”的过程，虽然研究对象仍处于同一个客观世界中，但研究者在迥异的世界观下看到了一幅与过去不同的图景。新旧范式并不相容，因为只有一个恒真的体系才能指导科学研究，并通过体系内部的推导或体系与现实的比对而导出矛盾。如若旧范式的公设可以被任意修正，则违背了上述说明。

第11-13章

第十一至十三章中，库恩讨论了基于科学革命的其他衍生命题。第十一章中，库恩通过介绍科学教育中教科书的作用论述了“线性历史观”误区的来由。第十二章中，库恩详细阐述了促使科学共同体的大部分成员转变范式的因素，并思考了对不同范式进行比较的可行性。最后，在第十三章中，库恩辨析了科学研究中“进步”的含义，并讨论了科学为何能以点断式的时间结构通过革命而持续发展。

关于“范式”概念的再思考

在梳理完本书的大致脉络后，笔者想重点剖析《科学革命的结构》（以下简称《结构》）中范式的概念，并阐发自己关于《结构》第五章《范式的优先性》的一些理解。笔者对于这一概念的兴趣主要出于两方面。一方面，笔者在阅读《结构》第五章时遇到了一些理解上的困难，在结合原书第十四章后才恍然而有所悟；另一方面，范式作为《结构》中的核心概念有不少理念和语义上的含混，这一点在Masterman的著名论文中表现得尤为明显。

“范式”一词在当今的自然科学及科学哲学领域的应用是如此深广，以至于读者已很难还原其本来面貌。诚然，不同的读者会因其不同的知识体系和认知结构对库恩的原意有所曲解，但库恩在书中对范式一词的不当使用也与此脱不开干系。库恩本人也在书末的后记中承认，“在对文法上的差异进行编辑修正后，范式一词仍有两种相当不同的用法，必须将它们予以区分”。库恩所指的两种用法分为广义和狭义两个方面，广义的范式指的是学术共同体承诺的集合，而狭义的范式指的是共有的范例。

先来分析范式作为学术共同体承诺集合的含义。库恩对这一方面的定义主要集中于书中的第二至第四章。这里的“承诺”是相较于前范式时期混乱无序的研究状况而言的，此时的科学研究者分为不同的门派，每一派对于研究对象的范围及研究的基本假定（或模型）持有不同的意见，常常就这些基础性的问题争论不休。范式的形成划定了研究的界限，空前地吸引了一批坚定的拥护者，使绝大多数研究者都能在共有的基本假定和研究模型下从事更为精细的研究。这一部分的概念对应于库恩后记中所说的“学科基质中的形而上学范式”。界限的确立既有助于判定什么是既有范式中对谜题的合格解答，同时也有助于判定一个谜题是否是开放性的、如果是其重要性如何。这便是库恩在范式的初始定义中所加的第二条限制条件，即“范式必须包含诸多开放性的问题，以留待重组的一批研究者去解决”。

此外，库恩还在后记中概括了承诺集合（或学术基质）中的其他两个方面。个人认为，这两方面更多地是基于库恩在物理学学习和研究中的经验归纳抽象而来，它们并非学术基质建立之初为科学家所公认的基本假定，而是在科学研究演变发展过程中科学家逐步建立起的研究信念。其一是“符号概括”，指团体成员能无异议且不加怀疑地使用的公式。个人更愿意将其解释为学术团体对于研究对象的定义及对不同对象之间关系的描述。虽然库恩在这段叙述中强调了数理逻辑与一门科学的力量之间的正相关关系，但同样有很多科学不依赖于数理意义下的符号概括同样能建立起一套完备的知识体系，所以笔者认为这段叙述还可以被进一步延拓。其二是“共有价值”，指团体成员对于理论的价值预期，例如理论应当是简洁的、自洽的、相容性高的等等。这一部分的特征具有一定的个人化色彩，两个在相同领域内研究的科学家可能具有相当不同的价值预期（或者说学术品味），但就基本的方面而言（比如自洽性），不同的科学家还是保有相当程度的默契的，故而这一部分的论述可视为对范式概念的有益补充。

再来分析范式作为共有的范例的含义。这一部分的论述主要见于书中的第五章，也是第一版中对“范式”一词的系统性误用最集中的地方。库恩自己也在后记中承认，“范式作为共有的范例，这是我当下认为本书中最新颖而最易为人所误用的那些部分中的关键内容”。实际上，库恩在第五章中所述的“范式的优先性”，应当被理解为是“范例的优先性”。这里存在一组相对的核心概念，分别是“范例”和“规则”。库恩想表述的，是学生在学习科学的过程中和研究者在研究科学的过程中，并不会显性地利用一套公认的、内涵性的规则来辅助自身的学习或研究。相反，他们都是在实际的范例和情境中理解概念、分析操作、领悟要诀的。举一个不太恰当的例子，一位学习英语的学生并不会通过干巴巴地翻阅一本英文词典或语法手册来掌握英语，他一定是通过实实在在地听、说、读、写掌握这门语言的。从范例到规则经历了一个认知螺旋式上升的历程。很多概念之间的关系错综复杂，如果单纯从形而上的角度试图给出一个明确的定义，就会陷入循环定义和同义反复的泥淖。只有从具体范例中理解和把握概念，才可能在一定的共识（或公理）下建立起规则的大厦。在常规科学的范畴中，规则更多的是科学哲学家们所感兴趣的课题，一名普通的学习者或研究者并不一定需要深入地比对、分析不同的范例，从中抽象出一套规则，他只需要通过模仿教科书或前人文献中的先例即可完成研究。然而，在常规科学的发展遇到危机的时候，规则的重要性便凸显出来了。简单的模仿不再适用，科学家们需要辩证、深入地思考此前在常规科学研究中所掩盖的问题，才能决定进一步探索的方向。由此也可以看出“范式”和“危机”两个概念之间相辅相成的关系。

结题作业

开题报告

时至今日，大部分人对于传播学的印象更多地来源于身边丰富多彩的传播媒介。从传统的图书报刊，到近世的广播影像，再到现今的移动互联网络，传播媒介的发展带动了传播学的演进，使之与大众生活和人类命运的联系日益紧密。本项目将基于《科学革命的结构》中范式转换（Paradigm shift）的概念和范畴论的基本思想梳理传播学从19世纪以来的发展脉络，讨论其研究对象和研究方法的演进，并对传播学的未来发展道路进行前瞻性的思考。

传播学研究的核心概念是传播行为，而传播行为由人（传播者和受众）及传播媒介构成。人是传播学研究的基本对象，人与人之间的相互关系构成了传播学研究的函数，穿透由人、社群、地域、国家乃至民族等多层次社会系统的传播媒介构成了传播学研究的函子，不同传播媒介之间的互作和相互比较构成了传播学研究的自然转换。

传播学发源自19世纪三位思想巨擘的理论成果，他们分别是达尔文、弗洛伊德和马克思。达尔文提出了非语言传播理论，其核心观点是通过对动物、婴儿、精神病人情感表达的研究，来探索非语言表达情感领域。这一理论被称为大众传播学的思想先驱，之后通过芝加哥学派注入传播学的主流学派。弗洛伊德提出精神分析理论，其理论基础是由于社会习俗、法律道德而压抑于心灵深处的欲望和动机，构成了人的潜意识。这一理论影响到了传播学奠基人之一的拉斯维尔以及帕洛阿尔托小组等。马克思提出精神交往理论，他把大众传播活动纳入到了整个人类的物质与精神活动中理解。这一理论被法兰克福学派与弗洛伊德精神分析理论结合，形成了批判传播理论。除此之外，马克思在自然科学研究的启发下，提出的马克思主义自然观和辩证唯物主义，也对传播学发展有着重要启发性作用。从现代传播学的范畴来看，达尔文和弗洛伊德侧重于对基本对象本身包蕴的信息进行更细致的讨论分析，而马克思则侧重于从函数层面分析传播行为。

随着20世纪全球化的不断加深，传播学依次诞生了三大主流范式——经验主义范式、技术主义范式和人本主义范式。经验主义范式伴随着第二次世界大战中各国政府对于政治宣传的考量而诞生，注重实验的方法，关注传播行为的群体效应，侧重于从函数层面分析传播行为。技术主义范式伴随着收音机、电视等时新大众媒介的快速发展而诞生，着眼于媒介在传播行为中的作用，侧重于从函子层面分析传播行为。人本主义范式伴随着冷战结束和大众传媒市场的复苏而诞生，回归人性，探讨个人的复杂思想行为对于传播行为的影响。其研究方向主要分为宏观和微观两个层次，宏观上研究自然转换，主要是快速变化的媒介与传播效果的互作，微观上对作为量子的“人”本身进行深入开掘，研究人的精神因素（价值序列、宗教信仰、公序良俗、社群主要生产生活方式等）对于传播行为的影响。

传播学三大源流

传播学最早可以追溯到19世纪，其中欧洲三大源流是经研究者们追溯分析而普遍认同的起源。但是这一时期传播学并未完全形成，可以归类为前范式时期。接下来本文分别通过传播者、受众和媒介三个角度对这个时期进行概括与分析。

传播者比较具有代表性的是这三大源流本身和其推动学派。三大源流的代表人物分别是达尔文（Charles Robert Darwin，1809-1882），弗洛伊德（Sigmund Freud，1856-1939）和马克思（Karl Marx，1818-1883）。达尔文提出了非语言传播理论，其核心观点是通过对动物、婴儿、精神病人情感表达的研究，来探索非语言表达情感领域。这一理论被称为大众传播学的思想先驱，之后通过芝加哥学派注入传播学的主流学派。弗洛伊德提出精神分析理论，其理论基础是由于社会习俗、法律道德而压抑于心灵深处的欲望和动机构成了人的潜意识。这一理论影响到了传播学奠基人之一的拉斯维尔（Harold Dwight Lasswell，1902-1978）以及帕洛阿尔托小组等。马克思提出精神交往理论，他把大众传播活动纳入到了整个人类的物质与精神活动中理解。这一理论被法兰克福学派与弗洛伊德精神分析理论结合，形成了批判传播理论。除此之外，马克思在自然科学研究的启发下，提出的马克思主义自然观和辩证唯物主义[1]，也对传播学发展有着重要启发性作用。

从受众的层面来看，这一时期重要的历史和社会背景主要分为人类思想的解放和社会矛盾的加剧这两点。这两点从主观和客观上影响到了人类即广大受众的传播需求。对于人类思想的解放，首先是15世纪到17世纪活跃的文艺复兴运动，这是由于生活水平提高，人类开始追求人生的乐趣，但这与天主教主张相违背，于是学者通过人本主义的方法，解放人类思想。其次是18世纪，大学教授内容发生变化，标志性事件是1737年德国哥廷根大学（Georg-August-Universität Göttingen）建立。此前的大学大多由教徒建立并传授教义道德，而此后的大学成为了教授们发现知识并传授的地方，这使得民众可以公平地接受教育并产生独立的思考。而在19世纪，由于民众对于资产阶级的不满，诞生了追求理想国的浪漫主义以及追求实在利益的现实主义，推动了思潮发展。对于社会矛盾，主要有以下几点影响因素，首先是教派分化，教派分为很多种小教派，并且民众不再像之前那样信奉同一教义。其次是阶级分化，当时的中产阶级生活充裕并且从物质和精神上都追求精致[2]，而无产阶级连饮食都很差，这就导致了两个阶级的矛盾。正是由于这些矛盾的产生，各种斗争运动开始兴起，其中最有代表性的是为女性追求益的女权运动和选举权运动；以及以无产阶级为核心的民主主义抗争[3]，其中最著名的是欧洲三大工人运动。而当发生战争或者领导者需要宣传自己的思想时，传播就变得更为重要。

从媒介的角度来看，传播学的兴起主要受到传播技术的变革和传播手段多元化两个角度的影响。首先是传播技术的发展主要受到了工业革命的影响[4]，在1814年德国人发明的滚筒印刷，大大提高了印刷速度；19世纪前人类交通依赖马车和帆船，而19世纪人类发明了火车和蒸汽轮船，为传播提供了物质条件；除此外还有电报的发明和横跨大西洋的电缆搭建，连接了东半球和美洲。其次传播手段在这一时期也变得多元化，最重要的是大众报刊的起步，这些报刊不仅有各政党对自己的宣传，还包括了其他很多板块，内容上也通俗易懂，丰富了下层民众的视野。除此外还有早起通讯社的建立，电影和广播的发源，也大大推动了传播的进行。