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关于世界难题创造性思维和灵魂研究的通讯
周教授：2012-12-17 你在研究世界两大前沿性的基础科学，路子对，观念方法是很大的难题。 创造性思维不可以沿袭海外的路子走下阿去了。靠西方人去研究创造性思维的计算机，一点没戏。提前在这里说下。前提不对，定义准确性都没有，这样做永无出头有之日。创造性思维不是什么情感，所谓灵光乍现，是表象。背后有严密的机理。 提示下，拉氏变换，泰勒展开，都可以体现创造性思维。 如有兴趣，倒是可以合作一把。 另外，你对于灵魂的研究，倒是有点意思，但还是不在点位。 研究灵魂，必须研究人的本质，也就是说，要准确定义人是什么。这个问题是世界难题，但现在到了必须解决的时候了，时代之要求。灵魂问题这是前提。 再次请问，有兴趣合作没有？此话题本人研究5年，只是需要一些信息科学的资料。 不知道你同意我的意见不？ 创造性思维的量子计算模型 关于创造性思维，有许多心理学研究成果，除了创造能力的测量问题外，这些研究大多数关心的是有关创造性思维的特点、培养以及个性差异等问题，很少涉及到创造性思维是如何产生这个重要问题。由于这一问题是构建创造性思维计算模型不可回避的，因此我们必须了解创造性思维的产生机制。 目前，有关创造性思维能力的定义超过60个，但还没有一种权威性的创造力理论。一般我们把创造力理解为某种能力、力量和才能。用笼统的但非精确的话讲，创造力常常指直觉、想象、灵感、富于想象力、发明天赋、独创性思维、解决问题的能力和创造的想象力等。 从目的性角度，有学者认为，创造力是人们产生某种形式思维结果的能力，而这些思维结果在本质上是新颖的，是产生者事先所不知的。这很有可能就是一种想象力或者是一种不只限于概括的思想综合能力。创造力本身包括根据已知信息重新组合新系统的能力，还包括把已知的关系运用到新场合中建立新型关系的能力。这样，信息的规模越大，对信息进行创造性加工的现实范畴就越大。因此从这个意义上讲，创造性往往建立在一定的信息量之上、建立在信息量的一定积累之上，信息量越大，如果是创造性成果，那么一定也更有价值。 从脑机制角度，创造力过程可以看作是一种在意识性与无意识性之间边缘活动的动力学过程，包括准备期、酝酿期、灵感期和完善期四个阶段。其中，从“准备期”到“酝酿期”是从意识性转向无意识性，而从“灵感期”到“完善期”又从无意识性转回意识性。了解这一点，对于构建创造性思维计算模型至关重要。 从情感角度，任何创造力表现又都是离不开情感作用的。但情感具有一个最大的特点，那就是不确定性，这样对创造性思维建模，必须同样采用不确定性的计算方法来进行，比如量子计算方法。从这个意义上讲，提出一种能够进行不确定性行为描述的创造性思维计算模型就显得十分重要。 出于上述这些考虑，作为一种具有自我完善能力的创造性思维模型，我们提出了一种情感认知互补耦合的创造性模型构想，具体内容如下。 整个创造性思维模型由认知合法子系统和情感影子子系统耦合构成，其中认知合法子系统提供稳定信息源，对创造过程起到协调和抑制作用，以显性模式对创新张力的规避进行调节，保证创新过程的有序性；情感影子子系统则提供不稳定信息源，对系统中细微变化起到竞争、放大、自激、弥漫等作用，以隐性模式带来创新张力。 由于系统中有来自认知和情感两个既对立又统一的信息源，这样系统中的创造性状态就具有量子纠缠态的特点，而创造性思维正是系统处于稳定与不稳定之间的边缘，创造灵感就源于这样一种系统边缘的相变阶段（或称突变涌现），结果创造性成就必定以几率形式分布在系统自行涌现现象中：或导致新内容的出现，或回归旧模式，当然也可能导致系统崩溃，进入无序状态。 按照英国学者斯泰西的观点，构造这样的创造性系统必须要由大量相互作用的行为主体网络构成（就人类而言，就是我们神经集群网络系统，或更大尺度上脑区集群网络系统），而体现认知和情感两个方面的对立统一性（或称互补性）主要包括如下一些方面。 （1）系统中的信息在相互作用中，既自由流动又停滞不前； （2）可能涌现的模式既表现多样性又表现出统一性； （3）行为主体之间的相互联系既密切有相对独立； （4）系统行为既具有可预测性又具有不可预测性； （5）行为当然具有一定的形式，但这种形式又常常是不规则的； （6）创造性过程是自由的，但又有一定的范围限制和总体上的原型约束； （7）创造原型是稳定的，但原型的具体实现形式是不稳定的； （8）有效的操作模式掩盖了不适应的评价模式，这对于完成当前的基本任务十分有效，但也使系统易受其他系统相互作用变化的冲击，因此效率与效果之间存在着矛盾； （9）打破对称性的正反馈与突现创新的自组织之间的对立统一； （10）显性模式维持当前运转的有序性，而隐性模式却试图打破常规，这样就形成了一种紧张对立的局势； （11）系统中既存在竞争又存在合作，既有序又无序； （12）波动性促使系统远离平衡态，定性化又促使系统回到平衡态； （13）系统与环境的相互作用体现了与环境的对立又统一； （14）自适应要求不断完善系统，固定的运行模式却阻碍系统的革新； （15）系统的发展处于平稳与突变之间。 这样，建立自我完善的创造性思维模型就可以采用一种群体量子场论的构想来建立，具体考虑如下策略。 首先，系统有大规模诸如神经元的行为主体构成，并通过相互作用来执行任务求得生存，其中每个主体的影响力时空分布由某种波函数刻画，主体间的相互作用构成一种作用场并由波函数的迭加原理刻画。 然后，系统与提供刺激信息的环境相互作用，并因此获得共同演化，包括演化过程本身的自我完善性演化，以重复的非线性方式相互作用。 这样，对于系统而言，发现，就成为通过反馈获取有关系统的信息（意识作用），包括运行环境方面的信息、与其他系统相互作用表现出来的行为结果方面的信息（依据波函数的几率分布参数计算来实现）；而选择则成为通过自愿在反馈取得的信息中区分和选择规律并把规律提炼为模式或者模型，最后选择解释“规律”，并在处理问题时产生有效行为的若干有效模型。 之后，系统按照与环境系统有关的模式规则行动；观察其行为带来的各种反应以及这些反应造成的结果。 根据这些信息调整自己的行为，既进行简单学习（调整波函数参数来进行）；或者调整行为模式（改变波函数本身），即进行复杂学习，以适应环境。其中，行为个体可以拥有独特的个体模式（不同的波函数），但也可以受到共享模式的制约（某一类波函数）。这里，系统的行为模式可以包括：简单的反应规则、制定预期目标和预先采取行动的较复杂规则、行为评价规则和模式规则的自身评价规则。 当然，要区分反映情感和认知影响的波函数构成因素，使其成为一对真正的互补性创造性心理量。波函数控制参数的临界点对系统的不确定性行为起到关键作用，其因素包括：能量流（影响力）、信息源（外部和内部）、主体之间的联系强度以及艺术形象模式的差异程度等。 最终，创造性系统的创造性状态，就是处在系统崩溃边界上的稳定和不稳定之间的一个相变阶段，即主观测量塌缩到某个本征态，其结果具有上述所提到的不确定性；这种不确定性正是由认知影响与情感影响的有机耦合的结果，创造力表现便在其中。 那么，如何实现这种波函数描述的相变过程了？我们建议的方法是借助于量子编码理论，给出上述创造性思维过程中系统状态相应的量子编码描述。从而，进一步利用量子机制，以复杂性对付复杂性的方法，就可以通过量子计算理论和技术在一定范围和程度上来实现这种创造性意识涌现过程的计算描述。 首先对于具体由n个神经元组成的神经元集群系统（比如某个足够复杂的神经回路）并给定了神经回路的连接矩阵，如果各神经元所处位子分别为ri（i=1,2 , 3, … , n），那么根据神经网络理论的神经状态函数模型，各神经元随时间变化的激活情况可以用： qi（t）=q（ri，t） 来描述。n个神经元构成了有n个自由度的神经系统状态空间，因此系统随时间变化的激活状态（r表象）可用量子编码表示为： ︱q（t）>=︱q1>⊙︱q2>⊙︱q3>⊙…⊙︱qn> 其中︱X>表示量子态X，⊙为Hilbert空间积。 不失一般性，我们用︱1>（表示自旋向上）和︱0>（表示自旋向下）分别表示神经元激活情况中的激活和抑制，这样系统的状态就可以用二进制量子位来编码。于是利用给定的J矩阵，就可以给出计算全时程q（t）迭加态的量子图灵机。 实际上，针对目前情况并将时间离散化，（4）式可改写为： qi（t+1）=∑j=1‥n J（ri，t+1，rj，t） qj （t） 或写成： q（t+1）=J·q（t） 其中q=（q 1，q2，q3，…，q n ）T。这时根据Beniff的量子图灵机理论（Beniff，1998），是可以依据J来构造一个量子图灵机单步算子H并假设其为清晰路径生成的，即 H=∑i=-∞‥∞vPs,iuPi 其中，Ps,i为当前量子位状态投影算子；Ps为当前量子位投影算子；v为计算（6）式的量子算子，有vPs,i=Pqi,iv；而u有uPi=Pi+1u，为移位算子。使得： q （t）=Ht（q （0））=H（H（…H（q（0）） …）） 其中q（0）为系统初始态。事实上，这样的H正是实现了（2）式计算的全部迭加。 同理，对于系统随时间变化的激活频谱（p表象）也可给出相应的量子编码描述，并通过傅立叶变换，相应地给出量子图灵机单步算子G（也是清晰路径生成的）使得有： f （t）=Gt（f （0））=G（G（…G（f（0）） …）） 其中f （t）为系统t时刻的激活频谱，f（0）为初态。 在上述H和G算子的基础上，我们就可以给出一种创造性思维涌现意识过程的量子计算模型，如图A所示，图中虚线部分表示虚拟隐式机制。模型的各主要部分分别说明如下。 首先，H和G即为上述的两个量子计算单步算子，具有互补性关联关系（互补性关联图中用双箭头实线表示）。|T>为时间量子寄存器，可把t=0,1,2,…， tMax的迭加态置于该量子寄存器中，这里tMax表示特定神经活动的最大时程（单位取为微妙级）。|Q>为神经系统状态量子寄存器，存放经H算子对每个t作用结果态q（t） 的全部迭加。而|F>则为神经系统频谱量子寄存器，存放经G算子对每个t作用结果态f（t） 的全部迭加。这三个量子寄存器同处一个量子系统中，因此相互之间具有量子纠缠性关联关系（纠缠性关联图中用无箭头实线表示）。 当外部刺激作用于系统时（情感认知活动，相当于在给定经典环境中的测量），系统状态|Q>坍缩为某个本征态|Q k0>，对应的激活图式代表着某种意义内容（即意识对象）。此时，由于纠缠性关联，|T>和|F>也分别相应坍缩为对应的|Tk0>和|Fk0>，代表着意识活动的时间结构信息。 模型中，L代表系统的学习适应调节算子（泛函算子，或称元算子），结果则是对H和G算子进行修正。并在一次坍缩后重新启动系统，开始新一轮的情感认知活动。 在这样的模型中，创造性意识过程主要体现在隐式的时间结构信息编码的获取上，系统则在意识状态下启动L算子的作用。模型的主要特点是利用了量子机制的迭加性和纠缠性，这是经典计算所无法完成的。而由于量子系统的坍缩与神经网络系统的相变解构相对应，因此模型所描述的创造性意识相变活动也是有理想的直观意义的。 毫无疑问，我们上述给出的创造性意识过程模型是建立在量子机制之上的，因此其行为要受到量子物理规律的支配，当然其中最重要的就是H和G算子之间具有量子互补性关系。由于H和G算子作用对象分别是神经系统的r表象和p表象，因此涉及到创造性意识活动，其反映的便是意识过程中时间和空间信息编码和测量之间的互补性，即意识与意识对象之间的互补性。 根据量子理论，当两个物理量算子S1和S2相互不对易时，即有算子K使得： [S1，S2]≡S1S2- S2S1=iK≠0 成立，那么就有： <（ΔS1）2>·<（ΔS2）2>≥2/4 这就是海森堡测不准关系的一般表达式。其中表示算子S作用于量子态所得结果的平均值。很明显，由于r表象和p表象之间本身是相互不对易的，因此H和G算子之间也满足这里的海森堡测不准关系，具有量子互补性。 事实上，现有的神经科学研究早已揭示过这种类量子互补性的神经活动现象，对应到我们创造性思维的量子计算模型中，体现H和G算子互补性主要表现在其量子单步算子的清晰路径生成性之上。 必须注意，在构造H或G算子时，为了使量子计算成为可能，我们要求这些算子是清晰路径生成的。所谓清晰路径生成的算子，其要求算子所对应的连接矩阵满足充分连接条件，即矩阵中每行每列至多只能有一个零元素。现在由于互补性限制，两算子不可能同时是清晰路径生成的。如果H为清晰路径生成的，那么就不可能同时也找到清晰路径生成的G量子计算算子；反之亦然，如果G为清晰路径生成的，那么就不可能同时找到清晰路径生成的H量子计算算子。当然也可能两个都不是清晰路径生成的。 由于H和G算子分别对应于空间和时间结构信息编码的计算，因此他们之间的这种互补性实际上指出的是这两种信息计算的测不准关系，体现的正是认知与情感两个不同子系统的互补关系。也就是说，对于情感体验意识和意识对象认知，我们不可能同时精确的把握。这也是我们每个人都有的经验，您越是过度地注意某种情感体验，对这种情感体验的感觉就越模糊。也正因为这样，整个神经活动才会有无意识和有意识之别，以及存在一个意识程度的刻画问题等等。 与其他已有的创造性计算模型相比较，我们给出模型的最大特点就是真正刻画了创造性意识活动的互补性时空信息编码。我们认为，在创造性思维活动中，意识活动是显式心智活动过程中的一种伴随性现象，一方面对意识对象的感知或认知等是通过神经元集群激活图式的空间编码得到体现；另一方面，对意识对象的情感体验意识本身，则通过与空间编码互补性的时间编码来体现。只有这样才能说明创造性思维活动中丰富的意识活动现象和规律，如无意识的心智活动、意识活动的时间性、同步振荡与意识的关系、注意的串行性以及对意识本身的不可意识性等等。从这个意义上讲，这里所提出的创造性思维量子计算模型，较之其他创造性计算模型具有更强的解释能力。这也是我们提出这种基于量子计算之上的创造性意识模型的意义所在。 创造力并非是一个孤立的问题，而是包括多种思维过程的完整心智能力的一个方面。因此，对创造性思维进行计算机模拟也仅仅是心脑计算研究的一个部分，进一步深入研究将有待于心脑计算其他部分研究的整体发展，包括全新计算机制本身的提出和发展，以及艺术、科学诸领域学者的介入。 总之，创造性思维模型的研究不可避免的是学科交叉性的，需要不同学科的学者共同参与。只有这样，才会开创出实际有效的创造性思维模型，并成为机器创造能力表现的有力工具。
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