为什么人脑能完成「复杂」的推理？ 黄小鱼，Enjoy this tamarillo 我尝试从认知心理学角度搬运一点知识来解释福尔摩斯这样的人为何会有如此强大独特的观察和推理能力。 就目前的主流观点来说，人类的长期记忆一般被划分为 Semantic Memory（语义记忆）和 Episodic Memory（情景记忆）。 Semantic Memory（语义记忆，这个翻译可能不太准确）一般指关于知识和概念的记忆，比如你知道现任的美国总统是奥巴马，知道上公交车要投币； Episodic Memory（情景记忆）对应的是对特定事件发生情景的记忆，例如你可以回忆起和朋友家人庆祝 18 岁生日的整个场景和过程，包括定了什么颜色的蛋糕，穿的是什么衣服，唱了什么歌。 一些学者认为，语义记忆是从情景记忆里提炼出来的，你可能已经记不清第一次或者第 N 次接触到“奥巴马是现任美国总统”这个信息的具体情景了，但是经过几次的情景记忆，这个概念被提炼出来并储存在语义记忆里，成为了一个长期语义记忆，所以具体的情景不再重要，就被抛弃了。 接着，需要了解一下心理学里 Schema（图式） 这个概念，我引用一下维基百科里对于 Schema 的定义： “In psychology and cognitive science, a schema （plural schemata or schemas） describes an organized pattern of thought or behavior that organizes categories of information and the relationships among them. It can also be described as a mental structure of preconceived ideas, a framework representing some aspect of the world, or a system of organizing and perceiving new information”. Schema 简言之就是一种框架，被用来组织和划分各类信息并且负责在各种信息间找到或者建立联系，有点类似于分类目录的作用；Schema 也可以被认为是一种由获取的概念和知识组成的心智结构，或者是一个用来组织和获取新信息的系统。 而 Schema，很大程度上可以被认为是属于 Semantic Memory（语义记忆）的。它主要有两种存在形式： 1. Script (脚本），对于一个事件发生过程的记忆，比如我现在问你，你能形容一下去饭店吃饭的具体过程么？ 你可能会说，我先坐下，叫服务员拿菜单来，点菜，吃饭，结账……因为你去过很多次饭店,并且具体流程都十分接近, 描述这个过程就像写简单的剧本一样自然。 2. Frame（结构）泛指对一个事物的外形，构造等特点的记忆和掌握，让你描述一栋大楼，你会说，外墙，大门，电梯，楼梯，办公室.……因为大楼有近似的建筑构造。 当然，Schemas 的存在不限于这两种主要模式。 那这个 Schema，有什么具体用处呢？ 因为 Schema 是一个有框架，有存储内容和组织的系统（也可以看成是很多分支系统的合集），它可以被拿来分析和归纳新的信息。举个例子，两个人几乎同时购买了一款新上市的车，其中一个是老司机，虽然车子的各项操纵都和之前的略有不同，因为老司机有关于汽车操作基本流程的 schema，这个系统很快就把新的信息分类归纳到原有框架里，分分钟摸清就上路了。如果你从没开过车，并且对汽车只有很少的了解，那你还需要花费时间和精力去建立一个关于汽车的基本框架，从点火到调整后视镜再到驾驶，然后再把不同的信息添加进去调整磨合。类似于用现成的语言编程和自己重新写一个语言再拿来编程的差别。 Schema 的另一个作用，是从记忆里提取信息用来填补现实中信息的缺失。比如你走到家门口，发现大门是开着的，立马会想到什么？小偷？自己忘锁门？你不知道具体发生了什么，这部分的信息暂时缺失了，但是你需要制造合理解释，因为小偷和忘锁门都是记忆里的默认（default）设定，可以被提取出来推测到底发生了什么。我曾经去过安徽一个很偏僻的山村，那里的人几乎没有入室盗窃这个概念，因为家家都十分穷，根本没得偷，民风也比较淳朴，门一般不上锁只是掩着不让动物进去。如果一个村民回到家发现家门开着，他很自然的进去招呼等在他家的人，因为他的记忆里没有“门开着就是进贼了”这个默认设定，所以他的 schema，和一个生活在城市居民的 schema，对一个近乎相同的现象，因为脑海里 scripts 不同，从记忆里提取出用来填补缺失部分的信息是不同的，也进而影响了他们的行为。 Schema 还有一个作用，就是引导人的注意力。不同的 schemas，在同一个场景会导致不同的行为。比如同一间房屋，在一个房产中介眼里，吸引人的地方集中在面积，设计，装潢，因为他要估价；而在一个盗贼眼里，这些都不重要，他关注的是主人可能把值钱的物品藏在哪里。甚至同一个人使用不同的 schemas，都会产生截然不同的效果，一个人是去约会还是去约炮，想必行为模式，注意力集中范围是会有区别的。因为外界的信息十分庞杂，Schema 可以引导你去获取符合这个特定框架的信息，把无用信息过滤掉。 所以，为什么福尔摩斯会有惊人的观察和推测能力？如果从 schema 的角度来说，就是他有着超出常人的经验和知识储备，这让他记忆里产生了更多更庞大复杂的框架，更多的预设。面对同一个犯罪现场，福尔摩斯可以比普通警探提出更多的假设，因为他的 schemas 里已经有足够多的 scripts（脚本）来演绎犯罪过程，甚至直接套用就可以了,同时从容量巨大的记忆数据库里提取信息来补充缺失的部分，并且 Schemas 会引导他把注意力放在普通警察可能不会关注到的地方，从而发现更多的细节，完善他的推理。如果你喜欢看福尔摩斯探案集，你会发现很多时候案情好像刚刚展开，福尔摩斯就已经知道整个犯罪过程了，他所做的只是去寻找证据，证实自己的推测罢了。华生刚和福尔摩斯一起搬去贝克街的时候，福尔摩斯问他对案件有什么看法，华生几乎是一问三不知的状态，后来见多了现场，又从福尔摩斯那里学习了很多知识，发展出了自己的 Schemas，明显变敏锐了很多。 这里提一个实验，Lurigio&Carroll 在 1985 年对部分缓刑官（Probation Officer）和社区工作者的工作进行了观察。他们让缓刑官和社区工作者阅读犯人（毒贩，入室盗窃，保险诈骗，白领犯罪）的资料，然后预测这个犯人被假释后能不能成功渡过假释期而不犯事。 结果如下： 可以看出，普通社区员工（深色）对于几种假释犯是否能成功渡过假释期并没有太明显的预期差别，但是假释官（浅色）明显表现出对福利诈骗犯（Welfare fraud）和白领罪犯（White collar）的信心，这应该是和假释官的工作经验有关，也可以说是假释官在这方面有不同于普通社区员工的，更加丰富和复杂的 schemas，做出的判断也更专业和自信。福尔摩斯很多时候，都自信到自恋的程度。 因为眼动追踪技术的出现 (eye-tracking technique), 研究者可以观察一个普通人和一个专业人士对同一个对象进行观察的细节差异。对于同一幅图片，下图左是普通人的观察路径，右图是受过专业美术训练的参与者的观察路径： 来源：Vogt (2007) 明显看出，普通人的观察集中在人脸的位置，画面的周边几乎没有涉及并且路径很乱，受过专业美术训练的人，几乎每一个角落都扫描到了，并且有规律。 你觉得福尔摩斯应该是哪一种观察者？ 因为有丰富的观察经验，我认为福尔摩斯的 schemas 应该会引导他更注重整体，同时也不放过细节。所以很多时候并不是普通人不注意细节或者没有大局观，是他们并没有足够的知识储备和专业训练，没有发展出可以更好分配注意力和观察力的 schemas. 还有一个语义记忆模型，可能对理解福尔摩斯的知识储备有帮助 —— Spread Activation Model（分散激活模型？）。简言之，这个模型假设我们关于各种概念的记忆，都分散储存在一个个记忆节点(node)里,形成网状，当一个节点被激活以后，周围比较接近的节点也会按照由近到远的顺序被激活。如下图： 比如你看到一个苹果，包含关于苹果信息的的记忆节点就被激活了，然后它周围的相关概念也被激活，比如水果（苹果是水果），红色（苹果是红色的），Jonathan？(估计是喜欢吃苹果的同学），这时候基本上你是不会联想到美国独立战争的，因为两个概念隔的实在是太远了。 但是，情况在福尔摩斯这里发生了改变，因为他有着超级强大的知识储备也就是超级多的记忆节点，普通人看到一把椅子，最多能同时激活有关联的十来个节点，福尔摩斯的”椅子“这个概念周围可能围绕着上百个节点，包括”各种死在椅子上的姿势“，”各种用椅子当武器致死的可能性”，“不同材料的椅子价值不同”…… 普通人激活后 福尔摩斯激活后 https://www.khanacademy.org/science.../v/semantic-networks-and-spreading-activation 可汗学院里有专门介绍这个模型的一个视频。 忘记了补充一点关于 Schema 的知识，Schema 也是有副作用的。因为它的存在很大程度是帮助我们简化和归纳信息，所以很容易就出现 Stereotype 和 prejudice，也就是偏见和歧视。你可能阅读了几篇关于黑人的负面报道，大脑中就形成了“黑人都不文明”的偏见。这种 Schema 的形成，本质上是为大脑省空间和能量而偷懒，这样你以后就不用把所有关于黑人的信息都储存归纳了，只需要一个简洁概念就可以套用在这个群体上。这样的 Schema 形成后，会让你看待黑人的行为偏向负面，并且会引导你去搜索关于黑人的负面信息，哪怕正面报道同时存在。所以要时刻反省自己，看看是不是陷入了带有偏见的思维定势。 还应该写一点关于 Episodic memory（情景记忆）的，但是不确定写到现在思路是不是正确，希望发现不足的知友指正。 总的来说，多进行知识储备，多观察是肯定有好处的，因为你会发展出更多的 schemas 帮助你认识这个世界，但是无论你怎么努力，你也成不了福尔摩斯，所以好好学习华生把他当神一样捧起来吧。 查看知乎原文
