談加林

(1.元系科技(深圳)有限公司， 廣東 深圳 518052；2.深圳職業(yè)技術(shù)學院，廣東 深圳 518055)

一、前言

關(guān)于智能和意識與精神，至今都未能建立起一個真正可以繼承和演進的科學理論。究其原因，最根本的就是人們還沒有找到由此可以建立起關(guān)于智能或關(guān)于意識的整個理論大廈的那個最基本的原點概念，如同生物科學的細胞概念和化學的原子概念?；诖?，陳霖提出了認知的基本單元并論述了其與計算的基本單元的關(guān)系、認知神經(jīng)表達的解剖結(jié)構(gòu)等問題，指出關(guān)鍵是如何科學準確地定義這些認知基本變量，從而建立這些基本變量的統(tǒng)一的認知基本單元模型。他認為，這對于理解“認知和計算的關(guān)系”，把新一代人工智能建立成一門成熟的基礎(chǔ)科學，具有重要的基本意義[1]，但到目前為止未見有任何人解決這個問題。

筆者依據(jù)心理學工作者所做的一系列心理學研究成果，已經(jīng)初步證明存在最小單位意識[2]，即基本單位意識，也稱之為意元。所謂意元，就是意識的原子。對任一事物的意識，首先必然包含對該事物的基本單位意識[3]?；締挝灰庾R不再可分，沒有結(jié)構(gòu)和成分，沒有細節(jié)。盡管一定事物有一定的構(gòu)成成分，且這一事物往往是更大事物的一部分，但這一事物的意元本身并不包含與其他事物相應的意元，也不是相應更大事物的意元的一部分，即任意一個意元都不包含任何別的成分，它本身也不是其他意元的成分。相應于同一事物的不同層次的不同部分，存在它們各自的意元，它們既互不包含，也互不從屬。人類借助意元及其構(gòu)成的網(wǎng)絡來進行智能活動和意識活動。

但意元的存在形式是什么，又是如何基于意元進行各種心理活動、產(chǎn)生意識的呢？此方面的研究還有待進一步拓展。本文著重闡述的是作為智能系統(tǒng)和意識系統(tǒng)基礎(chǔ)的被稱作意元的基本單位知識的存在形式、性質(zhì)和作用等，特別是知識疊加原理。

二、基本單位知識與基本單位意識

(一)意元模型

同一個事物可以各種方式被我們認知和意識。考慮一般的情況，認知事物就是關(guān)于事物的有關(guān)信息被我們以神經(jīng)系統(tǒng)為核心的認知系統(tǒng)所接收并處理的過程。事物被認知進而被意識的過程，如圖1所示。

圖1 對事物的意識

關(guān)于同一個事物的信息或數(shù)據(jù)的輸入，可以有各種各樣的形式，存在著巨大的不確定性：一是精度可以不同；二是存在誤差；三是同一事物在不同嵌入維上的投影，特別是高維結(jié)構(gòu)的事物在不同低維空間的投影，可能不同；四是事物內(nèi)外存在著各種相互作用，致其任一時刻所處的狀態(tài)都有各種各樣的可能；五是其他。也就是說，如果我們把事物自身真正的空間形態(tài)稱作本征態(tài)，把因嵌入空間的不同，或在同一嵌入空間因角度、精度、距離等的不同，或因為事物與外部環(huán)境彼此之間存在大量的相互作用(如非線性作用)，特別是事物因內(nèi)部存在的非線性結(jié)構(gòu)或非線性的相互作用，而存在的不斷發(fā)展變化的各種不同的具體表現(xiàn)形態(tài)，稱作任意態(tài)，那么當任一時刻到來之時，這一事物將以各自一定的概率，同時處于各種可能的任意態(tài)，即處于不確定的各種任意態(tài)的疊加，則可稱之為疊加態(tài)。當然，隨著這一時刻的實際到來，事物內(nèi)外各種相互作用的實際實現(xiàn)，事物將由疊加態(tài)坍縮為某個確定的任意態(tài)。但是，任一時刻事物疊加態(tài)的坍縮并不改變在內(nèi)外各種因素相互作用的支配下，事物接下來繼續(xù)處于疊加態(tài)的狀況，即下一時刻事物仍然處于新的疊加態(tài)。可以認為，在內(nèi)外各種因素相互作用支配下的事物始終處于疊加態(tài)和疊加態(tài)的不斷坍縮的過程中。某一時刻坍縮到的某個任意態(tài)，是下一時刻事物新的疊加態(tài)及坍縮到新的任意態(tài)的基態(tài)。關(guān)于事物的這種不確定性，也可以理解為存在一個集合，該集合的每一個元素都是這個事物的某種任意態(tài)，且該集合的元素有許多。盡管不同元素都是該事物的本征態(tài)的具體表現(xiàn)形態(tài)，但彼此之間可以存在各種各樣的差異。任一時刻事物所處的具有不確定性的疊加態(tài)，就是事物以不同的概率同時處于這個集合的所有元素(即各種可能的任意態(tài))的疊加上，而不是百分之百確定地處于其中單一的某個元素上。事物同時所處的各種任意態(tài)的疊加，比如事物的各種可能形狀的疊加，也叫作事物的完形。這也就是說，在處理某個事物的信息過程中，在接收這個事物的輸入前，該事物處于不確定的疊加態(tài)。只是在接收關(guān)于該事物信息的時候，該事物坍縮到某個確定的任意態(tài)，接收到的是坍縮后的確定的某個任意態(tài)的信息。

具體來說，我們是如何正確地依據(jù)輸入來對處于疊加態(tài)的事物，或者說對具有不確定性的包含該事物的各種任意態(tài)元素的集合進行處理而都能獲得關(guān)于同一個事物確定的本征態(tài)認知的呢？

不失一般性地以對一個人的感知為例。一個人的信息，可以光的視覺形式或聲的聽覺形式或幾何的觸覺形式等形態(tài)獨立存在，也可以其中的幾種形態(tài)同時存在。無論是這個人的視覺形象，還是語音形象，或是腳步聲“象”，或觸覺形象，甚或他的味“象”，都可以隨著角度、遠近、背景或身體狀態(tài)、說話內(nèi)容、鞋與地面的變化等的不同，而發(fā)生各種各樣的變化。我們看到、聽到、觸摸到的，都只是他千變?nèi)f化的具體狀態(tài)中的某一個。他的這些千變?nèi)f化的具體狀態(tài)，即是任意態(tài)(或叫表征態(tài))。而這個人萬變不離其宗的真正的視覺形象、真正的語音形象、真正的腳步聲“象”、真正的觸覺形象、真正的味“象”，則可相應稱之為本征態(tài)，比如視覺本征態(tài)、語音本征態(tài)、腳步聲本征態(tài)、觸覺本征態(tài)、味覺本征態(tài)等，本征態(tài)反映了事物相應的本質(zhì)特征。這些本征態(tài)信息往往不是直接接收到的，直接接收到的一般是反映其本征態(tài)的眾多任意態(tài)中的一個。在接收這個人的這些信息之前，有關(guān)這個人的信息處于不確定的疊加態(tài)，即這個人的信息以一定概率疊加的方式同時處于各種可能的任意態(tài)，也就是說這個人處于疊加態(tài)。在接收一個事物的信息之前，對認知系統(tǒng)而言，作為認知對象的這個事物的信息處于不確定的疊加態(tài)，就是在接收這個事物信息的同時，事物從疊加態(tài)坍縮接收到的是坍縮后的某個確定的任意態(tài)的信息，此時有關(guān)這個事物的信息才能被確定。在認知一個人時，他可能是“人未到話音先到”，也可能是“腳步聲先到”，或是“悄無聲息，人已到了眼前”，或“他的臭味把閉目養(yǎng)神中的我熏醒”，即在認知這個人之前，其視覺形象、語音形象、腳步聲“象”、觸覺形象、味“象”等各方面的疊加態(tài)是混合在一起的。這種多方面疊加態(tài)混合在一起的狀態(tài)，可稱為混合態(tài)。如前所述，如果觀測一個事物，實際觀測到事物的那個任意態(tài)，是包括觀測或數(shù)據(jù)采集在內(nèi)的各方面內(nèi)外因素共同作用的結(jié)果。比如，給一只不斷眨眼的貓拍照以做視覺識別，你趁著它睜眼的瞬間按下了快門，拍到的貓是睜眼還是閉眼呢？拍的時候它的眼睛以各自的一定概率的疊加同時處于包括“睜大著”，或“半睜著”，或“閉著”，或“半閉著”四類典型狀態(tài)的系列狀態(tài)，即疊加態(tài)。無論睜眼、閉眼的程度怎樣，實際拍到的貓只會是那個時刻碰巧實際坍縮到的確定的那個任意態(tài)。不過，無論輸入的信息是千變?nèi)f化中的哪一組，即無論對哪一個任意態(tài)進行處理，人都將識別出這只貓，產(chǎn)生對這只貓的相應本征態(tài)的識別，或認知，或意識。這樣，不管實際的具體情況如何，設(shè)某感覺道X以n維的數(shù)據(jù)接收事物的信息，經(jīng)大腦處理后產(chǎn)生m維的認知或意識Y的輸出?？梢詫⑦@個過程抽象地看作是n維感覺信息X的輸入，經(jīng)過某種處理后，產(chǎn)生m維的認知或意識Y的輸出。如式(1)所示，單純考慮關(guān)于某一個事物的感知的最簡單的情況，Y是一維的，記為y，且它僅有“真”或“假”兩個可能的取值，而輸入是n維的X，那么當X里出現(xiàn)了某一事物時，y為“真”，知覺到該事物，這時產(chǎn)生對該事物的基本單位意識。考慮X各成分為加權(quán)和關(guān)系這樣最簡單的情形，即有：

(1)

其中，xi是輸入X的n個成分里第i個輸入的值，ωi是第i個輸入的權(quán)重，T是確定事物真和假的閾值，為真時，激發(fā)產(chǎn)生關(guān)于該事物的基本單位意識，為假時，不產(chǎn)生關(guān)于該事物的意識。函數(shù)f稱為完形函數(shù)。

考慮到函數(shù)具體形式的不同或形式相同而參數(shù)不同的情況，反映一個事物的完形函數(shù)可以有無窮多個，且由其非線性性質(zhì)可知，每個完形函數(shù)可以對事物的無數(shù)個不同的任意態(tài)的輸入進行處理。設(shè)存在的可以消除相應事物某一個任意態(tài)X下的認知不確定性的信息處理方式，為一個相應于該事物任意態(tài)的知識，那么，相應于事物的不同任意態(tài)，就存在不同的知識。也可以說，關(guān)于事物的某個任意態(tài)的知識，就是關(guān)于該事物的知識的一個任意態(tài)。由完形函數(shù)可知，關(guān)于相應事物的若干任意態(tài)的知識都疊加在這個完形函數(shù)里，所以完形函數(shù)又稱作疊加函數(shù)。這種相應于事物的不同任意態(tài)的若干知識同時疊加在一起的形態(tài)，稱之為知識的疊加態(tài)。完形函數(shù)所能處理的事物的若干任意態(tài)，構(gòu)成一個集合，該集合是事物的任意態(tài)集合的子集。完形函數(shù)可以一定的方式，比如通過學習或訓練而得到修改，此時完形函數(shù)所處理的疊加態(tài)里的任意態(tài)子集也就相應得以改變。這里說的知識的疊加，常常不是知識的線性疊加。由于所針對事物任意態(tài)的典型性、代表性的不同，或事物相應任意態(tài)里包含的關(guān)鍵性數(shù)據(jù)的不同，盡管疊加在一起，不同的知識任意態(tài)發(fā)揮的作用及效果也不同。輸入數(shù)據(jù)的典型性和代表性除與事物相關(guān)外，還與訓練相關(guān)，這是相對而言的，而各數(shù)據(jù)成分的關(guān)鍵性主要與它相對于事物的重要性有關(guān)。

X的n維成分不一定是簡單的加權(quán)和的關(guān)系。更一般地，不管X各成分是何種復雜的關(guān)系，都有完形函數(shù)：

(2)

其中，X為一定數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的信息輸入，f0為對X的不確定性進行處理的非線性函數(shù)，f1可以是線性函數(shù)，也可以是非線性函數(shù)，反映的是X各成分間的關(guān)系。后面我們還可以看到，一方面不同事物的完形函數(shù)可以網(wǎng)絡的形式形成相互嵌套的關(guān)系；另一方面，同一事物可以光(視覺信息形式)或聲(聽覺信息形式)等不同的形式輸入，并得到綜合處理，即相應于同一事物的同一部分的不同本征態(tài)的知識疊加態(tài)，或同一事物的不同部分的知識疊加態(tài)，混合在一起，可以形成關(guān)于這個事物的復雜知識，包括混合態(tài)知識。疊加態(tài)函數(shù)和混合態(tài)函數(shù)統(tǒng)稱為完形函數(shù)。

式(2)中，完形函數(shù)決定著代表該事物的本征態(tài)知識是否被激發(fā)，規(guī)定著本征態(tài)知識的一個方面的激發(fā)規(guī)則。所以，它又是本征態(tài)知識的激發(fā)函數(shù)。所謂本征態(tài)知識，是指消除關(guān)于事物的本征態(tài)的認知不確定性，實現(xiàn)對事物的本征態(tài)的確定性認知，從而反映事物的本征態(tài)的一種確定性的知識。

這樣，前文的圖1就可以細化為如下圖2的意元模型。

圖2 意元模型

這是一個包括輸入X和輸出y以及中間的意元體f三個部分的模型：一是輸入部分，接收事物任意態(tài)的信息；二是信息處理部分，稱為基本單位知識的多態(tài)處理結(jié)構(gòu)或意元體，任何實際有效的任意態(tài)信息的輸入都將使得意元體關(guān)于事物的知識或信息處理從疊加態(tài)坍縮到相應的任意態(tài)，從而激發(fā)本征態(tài)知識輸出；三是輸出部分，輸出確定的與事物本征態(tài)相應的本征態(tài)知識，且因其確定性而可以作為符號參與系統(tǒng)進一步的信息處理活動，特別是所謂的物理符號系統(tǒng)的活動，包括產(chǎn)生對該事物的認知和意識等各種智能活動或意識活動。模型的這三個部分是一個統(tǒng)一的整體，稱為基本單位知識單元。它是意元的具體存在形式及活動的載體，而意元又是以這種形式存在的知識單元的抽象。這個模型則稱為意元模型。它與神經(jīng)元的數(shù)學模型具有相同的形式，這為人工神經(jīng)網(wǎng)絡技術(shù)向意元網(wǎng)絡系統(tǒng)的遷移提供了基礎(chǔ)。我們把具有意元模型性質(zhì)的物理載體稱為意原。神經(jīng)組織就是一種意原組織。不同于神經(jīng)元模型的是，意元模型的物理實現(xiàn)，即意原可以是一個神經(jīng)子網(wǎng)，或是包含多個子網(wǎng)的更大子網(wǎng)，只有在極端情況下才是一個神經(jīng)元。具有共同輸入特征的同一類意元可以集成在一起，構(gòu)成某種形式的某類意元集成。意元可以但不限于在神經(jīng)網(wǎng)絡系統(tǒng)上實現(xiàn)。恰恰因為神經(jīng)元及神經(jīng)網(wǎng)絡的工作原理天然地符合意元模型，才有了自然界基于神經(jīng)系統(tǒng)而產(chǎn)生的智慧和意識，才有了人工神經(jīng)網(wǎng)絡模擬技術(shù)。意元是我們要探討的智能系統(tǒng)及意識系統(tǒng)產(chǎn)生知識和產(chǎn)生意識的最核心的基礎(chǔ)。意元也應該就是陳霖所說的認知的基本單元，基本單位知識單元則是他關(guān)于認知的基本單元的包括神經(jīng)表達在內(nèi)的物理表達[1]。

(二)意元的性質(zhì)

1.意元的知識性質(zhì)

香農(nóng)(C.E.Shannon)指出：“信息是用來消除隨機不定性的東西?！盵4-5]相應地，我們把知識定義為信息加工系統(tǒng)具備的賴以消除認知不確定性的東西，而意元就具有消除對相應事物的認知不定性知識的性質(zhì)。

2.不確定性和確定性知識相統(tǒng)一的性質(zhì)及知識的疊加原理

意元是以多種任意態(tài)知識疊加在一起的這種不確定性的疊加態(tài)知識，坍縮到確定的某一任意態(tài)知識而激發(fā)確定的本征態(tài)知識輸出的方式，來對事物的信息進行處理的。這種信息處理原理稱為知識的疊加原理。意元就是以不確定性和確定性知識的統(tǒng)一方式來實現(xiàn)信息加工的。知識的疊加原理是目前所知最合理、最有效、最有意義的，也許是唯一可行的，因而是必不可少的基本單位知識的存在形式或基本單位知識原理。下文所說的意元的諸多性質(zhì)和作用，正是基于這一原理產(chǎn)生的。疊加態(tài)知識也可稱為完形知識，是所謂完形現(xiàn)象產(chǎn)生的基礎(chǔ)。知識疊加原理也可以進一步推廣到各種復雜知識的處理以產(chǎn)生更廣泛的應用，如變推理為直覺化判斷，或直接喚起經(jīng)驗。

3.意元的最小單位性質(zhì)

因為任一意元代表的只是一定事物自身，而不代表事物所包含的成分及成分之間的相互關(guān)系，盡管它對事物包含的成分及相互關(guān)系進行著相應處理，且只有一個單一形式和單一意義的本征態(tài)知識輸出，因而具有最小單位的性質(zhì)。所以，意元是基本單位知識。當意識到意元時，因為意元是不可分的最小單位知識，所以與意元相應的認知與意識也是最小單位認知或最小單位意識。相應地，作為后文將要討論的基于意元網(wǎng)絡系統(tǒng)實現(xiàn)物理符號系統(tǒng)活動的事物的本義符號，意元既是基本符號，也是基本單位語義。

4.完備性與自洽性

如前所述，一事物可能的形態(tài)和關(guān)于一事物的描述有無數(shù)種，在系統(tǒng)真正接收并處理之前，事物到底處于什么樣的形態(tài)，由一組什么樣的數(shù)據(jù)去描述，是不確定的。要正確認識事物，就必須對事物的任意態(tài)都能進行相應的處理，即必須具備關(guān)于事物的各種任意態(tài)的知識。但即使如此，選擇哪一種任意態(tài)知識來處理事物當前的任意態(tài)呢？若采用一階邏輯系統(tǒng)方法或傳統(tǒng)物理符號系統(tǒng)方法，就需要做出判斷與選擇，并運用到任意態(tài)知識本身之外的計算知識、判別知識和操作知識，來進行計算、判別、選擇與操作，也就是要采用傳統(tǒng)的知識系統(tǒng)方法。正如哥德爾所證明的，傳統(tǒng)的物理符號系統(tǒng)的知識處理方法，是不完備的。而意元在對事物實際進行處理或作出響應之前，關(guān)于事物的所有任意態(tài)知識都是疊加或混合在一起的，在應用時輸入的事物的任意態(tài)信息直接驅(qū)動相應的疊加態(tài)知識坍縮到相應的任意態(tài)知識，產(chǎn)生關(guān)于事物的本征態(tài)知識的輸出，因而不存在要選擇哪個任意態(tài)知識的問題，不需要做出判斷與選擇等，所以也就不需要方法外的支持。意元所遵循的知識疊加原理不僅是自洽的，而且也是完備的。

5.底層突現(xiàn)性質(zhì)

意元不僅如上所述不需要方法外的支持，是完備的、自洽的，而且因為不是在其他知識基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，所以是突現(xiàn)的，并因此可以作為最底層的知識。意元的這種完備、自洽和底層的突現(xiàn)性，使得以意元作為底層知識的系統(tǒng)自身就是完備的、自洽的，而可以不需要系統(tǒng)外的支持。所以，基于意元網(wǎng)絡系統(tǒng)實現(xiàn)的物理符號系統(tǒng)，將是完備的、自洽的。意元的底層突現(xiàn)性和意元網(wǎng)絡的完備性與自洽性，是以意元為基礎(chǔ)的智能系統(tǒng)和意識系統(tǒng)之所以具有知識的突現(xiàn)、智能和意識的突現(xiàn)，且完備和自洽的基礎(chǔ)。因此，意元可以作為構(gòu)建完備而自洽的智能系統(tǒng)或意識系統(tǒng)的基礎(chǔ)。

6.意元之于完備自洽的智能系統(tǒng)或意識系統(tǒng)的必要性和唯一性

一個獨立智能系統(tǒng)或意識系統(tǒng)，其自身必須是完備的、自洽的，否則它就不能完備自洽地實現(xiàn)它的機能和完成它的工作，也就不具備獨立有效性。

如前所述，哥德爾證明任何一個形式系統(tǒng)，只要包括了簡單的初等數(shù)論描述，而且是自洽的，它必定包含某些系統(tǒng)內(nèi)所允許的方法既不能證明真也不能證偽的命題。所以，這樣的知識系統(tǒng)或智能系統(tǒng)，比如傳統(tǒng)物理符號系統(tǒng)，當然是不完備的，這意味著需要以其他方式突現(xiàn)的知識予以支持，系統(tǒng)才可能是完備的，因而形式化系統(tǒng)原理并不能真正成為底層突現(xiàn)智能或知識的完備基礎(chǔ)。就目前而言，知識疊加原理是且唯一是完備的、自洽的底層知識突現(xiàn)的基礎(chǔ)。以意元為基礎(chǔ)，是完備自洽的智能系統(tǒng)或意識系統(tǒng)知識突現(xiàn)和智能突現(xiàn)的唯一選擇。

7.多態(tài)性和多智能方式的統(tǒng)一

意元的關(guān)于同一事物的多種任意態(tài)知識的疊加，即知識疊加態(tài)，和它坍縮到知識的某一任意態(tài)后輸出知識的本征態(tài)，并進一步參與包括物理符號系統(tǒng)在內(nèi)的其他信息加工活動，這樣多種形態(tài)與多種方式的信息加工得以統(tǒng)一的性質(zhì)，稱為意元的多態(tài)性。意元的多態(tài)性，不僅實現(xiàn)了知識的多種形態(tài)的統(tǒng)一，而且意元的多態(tài)性與完備性是實現(xiàn)不同的知識處理方式的統(tǒng)一的基礎(chǔ)，是實現(xiàn)人工神經(jīng)網(wǎng)絡系統(tǒng)和物理符號系統(tǒng)等不同智能系統(tǒng)的內(nèi)在統(tǒng)一的基礎(chǔ)。

8.本義符號性質(zhì)

相應于疊加態(tài)或混合態(tài)知識被稱為完形知識，本征態(tài)知識則可稱為符號知識。被輸出并參與進一步的信息加工活動的符號形式的本征態(tài)知識，無論其是何種物理存在形式，都具有形式和含義單一而確定的特點，在接下來的信息處理中，是相應事物在系統(tǒng)里的理想代碼或符號，即具有一定的符號意義，而因為其直接由事物的任意態(tài)驅(qū)動，且反映的是事物的本征態(tài)，在接下來的信息處理過程中，作為符號所代表的是作為意義的它自身，即它是以本義為符號的本義符號，故而具有本義-符號的雙重性質(zhì)，在以各意元為基本符號的物理符號系統(tǒng)的信息處理過程中，發(fā)揮著符號和相應語義的雙重作用。它的本義符號性質(zhì)是多態(tài)性的一個具體方面，是基于意元網(wǎng)絡系統(tǒng)進行物理符號系統(tǒng)活動的基礎(chǔ)，是喬姆斯基所說的“底層語言結(jié)構(gòu)”的基礎(chǔ)。不過，喬姆斯基的“先天的語言結(jié)構(gòu)”或“普遍的語法”還包括在串行活動機制支持下進行包括形式化活動和自然語言活動在內(nèi)的各種言語活動的統(tǒng)一的機制。

9.意元的接口性質(zhì)

意元自身的多態(tài)性使得意元具有成為不同形態(tài)知識處理機制的接口的性質(zhì)。這一性質(zhì)是實現(xiàn)不同形態(tài)知識的一體化處理和內(nèi)在統(tǒng)一的基礎(chǔ)，也是相關(guān)各種不同形態(tài)的系統(tǒng)相互鏈接實現(xiàn)外在統(tǒng)一的接口基礎(chǔ)。意元的接口性質(zhì)，既使得以意元網(wǎng)絡系統(tǒng)為接口的不同系統(tǒng)可以相互支持、相互補充及相互協(xié)同合作，也使得統(tǒng)一的多形態(tài)知識處理系統(tǒng)中的各不同形態(tài)的知識子系統(tǒng)可以實現(xiàn)更獨立地工作和更自由地進行工程拓展，可以更獨立地設(shè)計、更獨立地發(fā)展，可以獨立地采用或融入更多方面的科學成果，因而具有極大的工程科學意義和人工科學意義。

同時，非常重要的是，本征態(tài)知識或說符號知識是不同系統(tǒng)間的知識接口。同一個人或同一個系統(tǒng)關(guān)于同一事物的疊加態(tài)知識是不同的，而且是可以改變的，而本征態(tài)知識是相對穩(wěn)定不變的；不同人或不同系統(tǒng)的包括感官和神經(jīng)系統(tǒng)在內(nèi)的認知系統(tǒng)的微觀結(jié)構(gòu)不同，接收的輸入和訓練數(shù)據(jù)不同，訓練與學習的經(jīng)歷不同，完形函數(shù)的形式和參數(shù)也就不同，他們關(guān)于相同事物的疊加態(tài)知識因而也就不同，所以疊加態(tài)知識具有私有的性質(zhì)，彼此之間的疊加態(tài)知識無法交流，更不能以疊加態(tài)知識為接口來交流。與同一本征態(tài)知識相應的不同系統(tǒng)間的疊加態(tài)知識，一般會存在程度不一的差異，不同系統(tǒng)間的相互拷貝、移植、替換，和同一個人的疊加態(tài)知識被破壞后類似，需要新的學習和訓練，才能夠調(diào)整和恢復，以達到真正準確有效的水平。而同一系統(tǒng)的關(guān)于同一事物的本征態(tài)知識是相對穩(wěn)定的，不同系統(tǒng)之間相同事物的本征態(tài)知識的定義是一致的或是可以相互確認是否一致的，也是可以取得一致的，這樣，本征態(tài)知識就成為了彼此交流的唯一的知識接口標準。這對系統(tǒng)內(nèi)和系統(tǒng)間知識的繼承、系統(tǒng)智力的發(fā)展和提高、系統(tǒng)與系統(tǒng)間的交流等而言，都具有關(guān)鍵性的意義。

(三)意元的其他作用

消除關(guān)于相應事物的認知不定性和以確定性的本征態(tài)知識的形式來傳播和參與進一步的信息加工活動，特別是物理符號系統(tǒng)的活動，是意元的兩個基本作用。這兩個基本作用是基于意元以物理符號系統(tǒng)的方式進行進一步處理所必須的。除此之外，我們還可以看到意元的其他一些作用。

1.抽象作用

利用意元可以實現(xiàn)把夾雜著大量非本質(zhì)特征或非本質(zhì)屬性，甚至夾雜著其他各種干擾噪聲的信息轉(zhuǎn)化為反映事物一定本質(zhì)特征或本質(zhì)屬性而又排除了大量干擾噪聲的信息，把基于量意義上的(數(shù)據(jù)性)信息轉(zhuǎn)化為質(zhì)意義上的(知識性)信息。尤其重要的是，意元實現(xiàn)了從同一事物的無限可能存在形式，即各種任意態(tài)信息中，抽象出關(guān)于這一事物的具有單一意義的本征態(tài)信息，作為參與進一步加工的該事物的本征態(tài)知識的作用。

2.轉(zhuǎn)換作用

利用意元可以實現(xiàn)把不確定的信息轉(zhuǎn)化為確定性信息，把模糊信息轉(zhuǎn)化為精確信息，把不能一目了然的數(shù)據(jù)性信息轉(zhuǎn)化為便于理解的知識性信息的轉(zhuǎn)換作用，等等。

3.壓縮作用

意元在發(fā)揮抽象作用和轉(zhuǎn)換作用的同時，常常也起到了把大量信息壓縮為小量的信息的作用。

(四)意元帶來的與傳統(tǒng)人工智能系統(tǒng)的區(qū)別

1.傳統(tǒng)人工神經(jīng)網(wǎng)絡方法與傳統(tǒng)知識處理方法的不同

與傳統(tǒng)的知識處理方法不同，傳統(tǒng)人工神經(jīng)網(wǎng)絡采用了知識疊加原理，具備了疊加態(tài)知識和混合態(tài)知識處理的能力，但基本沒有利用本征態(tài)知識進行物理符號系統(tǒng)活動。

2.意元的多態(tài)方法與傳統(tǒng)人工神經(jīng)網(wǎng)絡方法及傳統(tǒng)的知識處理方法的不同

與傳統(tǒng)人工神經(jīng)網(wǎng)絡方法和傳統(tǒng)知識處理方法不同，意元方法不僅采用了知識疊加原理，而且基于它可以進一步實現(xiàn)物理符號方式或形式化原理方式的處理，可以實現(xiàn)疊加原理與形式化原理的有機結(jié)合。而傳統(tǒng)知識處理方法則只是形式化原理方法，幾乎完全不具備疊加態(tài)知識和混合態(tài)知識的處理能力，盡管某些時候以形式化處理的方式也可以處理由疊加態(tài)知識和混合態(tài)知識處理的問題，但是，一方面這樣的處理本質(zhì)上還是采用的形式化原理；另一方面它依然存在固有的各種根本性困難。不同人工智能方法的知識處理原理比較，如表1所示。

表1 不同人工智能方法的知識處理原理

三、意元網(wǎng)絡

各種意元依據(jù)它們所代表的事物彼此之間的關(guān)系連接和組織起來所構(gòu)成的網(wǎng)絡，即為意元網(wǎng)絡。復雜知識活動是基于意元網(wǎng)絡來實現(xiàn)的。

(一)意元網(wǎng)絡的組織

意元網(wǎng)絡上每一個意元代表一個事物，不同的意元，代表不同的事物。具有共同輸入特征的同一類意元最好集成在一起，構(gòu)成某種形式的某類意元集成。各類意元集成是意元網(wǎng)絡的有機組成。各意元之間僅有“或”關(guān)系的意元集成，在意元網(wǎng)絡上發(fā)揮著相當于一個意元的作用。意元集成與意元網(wǎng)絡是兩個不同的概念。

意元網(wǎng)絡上的各個意元，依據(jù)它們所代表的事物彼此之間的關(guān)系來連接和組織，是意元網(wǎng)絡組織的基本規(guī)則。盡管各個意元都屬于基本單位知識，同樣處于系統(tǒng)的底層。但按認知過程或不同意元的抽象關(guān)系，不同的意元可能處于不同的抽象層次或認知層次。從這個意義上來說，意元網(wǎng)絡也是一個深度網(wǎng)絡，并因此而可以采用深度學習的一些技術(shù)。不同于深度學習網(wǎng)絡的是，深度學習網(wǎng)絡抽取的是特征，意元網(wǎng)絡抽取的是基本單位知識。在對一個事物的學習與處理過程中，深度學習網(wǎng)絡的一些非本質(zhì)特征被當作本質(zhì)特征發(fā)揮作用而不能自知，表現(xiàn)為過擬合現(xiàn)象而難以自行糾正等。在意元網(wǎng)絡中，借助意元的串行物理符號活動，經(jīng)驗與學習會促使系統(tǒng)確定意元之間的本質(zhì)關(guān)系，舍棄非本質(zhì)關(guān)系，即舍棄非本質(zhì)特征，保證具有本質(zhì)關(guān)系的特征意元發(fā)揮關(guān)鍵作用，而可以自行糾正和避免過擬合。也正因為如此，意元網(wǎng)絡的學習，更多地依賴于意元之間關(guān)系的學習，而不那么在于訓練次數(shù)，甚至一次就夠。這種學習，可稱之為符號方式的學習或聯(lián)想方式的學習，有“知即得”的特點，知道了，也就學到了，其本質(zhì)是本征態(tài)知識的學習，是實現(xiàn)以本征態(tài)知識為輸入的知識的疊加學習，或是符號知識的記憶性學習。傳統(tǒng)人工神經(jīng)網(wǎng)絡的學習，相當于一般信息的知識疊加學習，即逼近完形函數(shù)的學習。深度學習技術(shù)相較于傳統(tǒng)人工神經(jīng)網(wǎng)絡的進步，雖然源于它實際更多地利用和發(fā)揮了意元網(wǎng)絡的本征態(tài)知識的抽象作用，但深度學習技術(shù)方法并不包含進一步基于意元網(wǎng)絡來進行物理符號系統(tǒng)活動的技術(shù)方法，因而功能有限，其本質(zhì)依然是數(shù)據(jù)驅(qū)動而非知識驅(qū)動，缺乏理解力，更缺少相應的意識，也就依然屬于弱人工智能的范疇。

依據(jù)意元所代表的事物而具有的關(guān)系構(gòu)成是意元網(wǎng)絡的核心部分，也是最基礎(chǔ)的部分，稱為基礎(chǔ)意元網(wǎng)絡。這是意元網(wǎng)絡的知識表示部分。網(wǎng)絡上的各種意元所構(gòu)成的關(guān)系能夠反映這些事物之間的關(guān)系，是這些事物彼此關(guān)系的摹寫。人們關(guān)于多層神經(jīng)網(wǎng)絡可以任意精度逼近任意非線性函數(shù)的萬能近似定理(universal approximation theorem)[6-7]，對于意元網(wǎng)絡同樣有效。萬能近似定理也是前面我們聲稱意元網(wǎng)絡系統(tǒng)具有完備性的依據(jù)。意元網(wǎng)絡可以反映任何事物，包括它的各種構(gòu)成要素和結(jié)構(gòu)關(guān)系以及事物自身。理論上意元網(wǎng)絡可以實現(xiàn)對世間萬物和世界的全面而深刻的摹寫。規(guī)模龐大的意元網(wǎng)絡中各意元的關(guān)系過于復雜，彼此之間的關(guān)系無法進行人工設(shè)定，只能依靠學習和訓練來確定。人工神經(jīng)網(wǎng)絡的各種技術(shù)可以作為這方面的現(xiàn)成基礎(chǔ)。

此外，在其串行活動機制等一定輔助機構(gòu)支持下，基于意元網(wǎng)絡來實現(xiàn)一定的功能時，還有相應的其他一些輔助規(guī)則。相應地，意元網(wǎng)絡上的另一種連接方式是：在意元語義網(wǎng)絡上存在或設(shè)置一定的網(wǎng)絡運行機制或網(wǎng)路，通過它們把各意元連接起來，實現(xiàn)以意元為節(jié)點的各種輔助性的或擴展性的，甚或是高級的功能性活動，以實現(xiàn)各種更復雜的智慧活動或意識活動，即以基礎(chǔ)意元語義網(wǎng)絡為基礎(chǔ)，以一定的方式方法存在或配置一定的輔助運行機制，從而支持意元網(wǎng)絡實現(xiàn)其相應的功能，這就形成了意元網(wǎng)絡的輔助運行部分，或者說實現(xiàn)更多的各種功能的功能部分。所謂一定的輔助運行機制是指以一定的裝置，依據(jù)一定的運行規(guī)則并執(zhí)行一定的操作，以實現(xiàn)相應功能，或完成相應任務的一套完整體系或機制。這一部分包括意元網(wǎng)絡串行活動機制和覺醒機制等輔助運行機制中的基礎(chǔ)部分，包括進行諸如覺察或感知、銘記與回憶、聯(lián)想、想象、思維等各種心智操作的裝置；進行自然語言表達、邏輯語言表達，或其他各種表層表示方式的表達裝置；為實現(xiàn)這些心智操作或表達而需要的實現(xiàn)狀態(tài)記憶的短時記憶裝置，為維持活動的目的、方向和按計劃有序進行而需要的意識導引和注意的意志控制裝置等較表層的部分。它們都有自己相應的運行規(guī)則，能執(zhí)行一定的相應操作，實現(xiàn)一定的功能或完成一定的任務，這是意元網(wǎng)絡的支持部分或輔助運行部分。得到的相關(guān)輔助機制的支持不同，意元網(wǎng)絡具有的性質(zhì)和能實現(xiàn)的活動，也就可能會有所不同。所以，意元之間的連接方式有兩種。相應地，意元網(wǎng)絡也包含基礎(chǔ)意元網(wǎng)絡和輔助運行網(wǎng)絡兩個部分，這兩個部分是一個融合的整體。

(二)意元網(wǎng)絡的存算控一體化性質(zhì)

包含基礎(chǔ)意元網(wǎng)絡和輔助運行網(wǎng)絡兩個部分的意元網(wǎng)絡，具有完全的存算控一體化性質(zhì)。關(guān)于事物完整的知識表示，以及對事物的各種完整的認識功能，是基于意元網(wǎng)絡來實現(xiàn)的，如圖3所示。意元網(wǎng)絡不僅是知識的存在形式或表示形式，而且也是實現(xiàn)知識處理功能的組織結(jié)構(gòu)形式。

圖3 意元網(wǎng)絡模型(簡化的局部)

由此，不僅可以在意元網(wǎng)絡上儲存知識，而且可以基于意元網(wǎng)絡活動處理知識；不僅能夠?qū)崿F(xiàn)一定的計算功能，而且能夠?qū)崿F(xiàn)一定的控制功能。具體而言，一個意元接收來自若干其他意元的輸入及其他信息輸入，觸發(fā)知識的多態(tài)處理(知識的提取、計算與運用)，同時它自己的輸出(知識的提取與輸出)也是其他若干意元的輸入。同時，不僅實現(xiàn)了對該意元完形函數(shù)的調(diào)整或修改，也實現(xiàn)了其他各相關(guān)意元完形函數(shù)和函數(shù)關(guān)系的調(diào)整與修改，可實現(xiàn)更廣泛的知識的學習、存儲與運用，且這一過程的控制功能也是融合在一起的基礎(chǔ)意元網(wǎng)絡和輔助運行網(wǎng)絡協(xié)同實現(xiàn)的。意元網(wǎng)絡上的所有意元，依據(jù)它們所代表的事物之間的關(guān)系，借助它們彼此之間建立的輸入-輸出端的相應聯(lián)系，實現(xiàn)相應關(guān)系的表示、存儲和處理(包括相應的計算和控制)功能。意元之間的這些聯(lián)系或連接，不僅是這些意元彼此之間最基本的聯(lián)系的存在形式，也是這些意元之間最基本的知識存儲、知識處理與控制機制，實現(xiàn)與這些意元相關(guān)的最基本的存算控一體化信息處理。其中，實現(xiàn)這些最基本信息處理的核心是各意元自身。意元是意元網(wǎng)絡各種聯(lián)系或關(guān)系的物理和語義上的節(jié)點，也是知識存算控一體化處理的節(jié)點。

意元網(wǎng)絡上各意元的完形函數(shù)的形式及其參數(shù)，一般需要通過學習和訓練等方式來確定和調(diào)整。意元網(wǎng)絡包含大量的疊加態(tài)知識，而且各意元之間的疊加態(tài)知識相互嵌套，意元網(wǎng)絡若被破壞，或意元網(wǎng)絡的一部分來自其他不同網(wǎng)絡的拷貝和移植，范圍越大，疊加態(tài)知識受損的程度就越大，那么恢復或重新調(diào)整時，所需要的訓練和學習次數(shù)以及時間也就會更多。中風和腦外傷病人的臨床表現(xiàn)就是如此。

總之，所有意元一起借助它們之間的復雜連接，相應地構(gòu)成各種復雜處理機制，它們一起構(gòu)成意元網(wǎng)絡這樣一個整體系統(tǒng)，是構(gòu)成或產(chǎn)生關(guān)于事物的一定知識和意識的基礎(chǔ)，是實現(xiàn)對世界完整的、最基本的摹寫的基礎(chǔ)。在意元網(wǎng)絡的基礎(chǔ)上，以一定的方法配置一定的串行活動機制等，組成更完備的意元網(wǎng)絡系統(tǒng)，即人工意識系統(tǒng)，可以支持和實現(xiàn)記憶、聯(lián)想、想象、思維、表達和意志活動等更廣泛的功能，可以實現(xiàn)各種表層知識活動。所以，意元網(wǎng)絡只是以意元為知識的基本單位的表示方法中最基本的一種，是其他表層知識表示與處理方法的所謂深層結(jié)構(gòu)，是腦內(nèi)知識存在的底層結(jié)構(gòu)，也是知識系統(tǒng)的核心結(jié)構(gòu)。除此之外，還可以存在或產(chǎn)生幾乎是無窮多種以意元為基礎(chǔ)的表層知識表示方法，即表層結(jié)構(gòu)。這里我們討論的意元網(wǎng)絡是一種具體存在，而在更抽象的意義上，即在數(shù)學意義上，還存在意元網(wǎng)絡的某種形式化結(jié)構(gòu)。

(三)意元網(wǎng)絡的意義與作用

作為意元網(wǎng)絡的節(jié)點作用的更重要方面，是意元的知識疊加態(tài)機制和本征態(tài)知識輸出，使得意元不僅發(fā)揮著前述各種信息轉(zhuǎn)化節(jié)點的作用，而且意元網(wǎng)絡也發(fā)揮著組織信息加工的作用，其結(jié)果是實現(xiàn)了把一般的信息處理轉(zhuǎn)化為了知識處理。具體來說，其把對不確定的信息的處理轉(zhuǎn)化為對確定知識的處理；把對模糊信息的處理轉(zhuǎn)化為對精確知識的處理；把基于量意義上的信息處理轉(zhuǎn)化為質(zhì)意義上的知識處理；把對夾雜著大量非本質(zhì)特征或非本質(zhì)屬性甚至夾雜其他各種干擾噪聲的信息處理，轉(zhuǎn)化為對反映事物本質(zhì)特征或本質(zhì)屬性的知識進行處理；把對大量信息的處理轉(zhuǎn)化為對小量知識的處理，從而實現(xiàn)了把同一事物信息存在形式的無限可能，轉(zhuǎn)化為了關(guān)于這一事物的明確的具有單一意義的本征態(tài)知識，使得以本征態(tài)知識來組織進一步的物理符號系統(tǒng)的信息加工成為可能。

總之，意元及意元網(wǎng)絡實現(xiàn)了把一般意義上的信息加工變?yōu)橐曰締挝恢R為節(jié)點的信息加工。這不僅簡化了計算，減輕了計算的負擔，而且更符合事物的規(guī)律，或更符合認識論規(guī)律；不僅提高了信息加工的準確性和效率，而且因為把對數(shù)據(jù)信息的處理轉(zhuǎn)化為了對知識的處理，從而提高了信息加工過程和信息加工結(jié)果的可解釋性和可讀性或可理解性，并可以克服深度學習常常遇到的過擬合現(xiàn)象和泛化現(xiàn)象。更有意義的是，在具有理解力的系統(tǒng)中，意元和意元網(wǎng)絡是系統(tǒng)實現(xiàn)對事物的理解的最核心基礎(chǔ)；在有意識的系統(tǒng)中，是產(chǎn)生意識的最核心基礎(chǔ)，是精神系統(tǒng)產(chǎn)生精神的最核心基礎(chǔ)。

意元作為節(jié)點的組織作用的實質(zhì)是：一方面，可以把事物不確定的疊加態(tài)完形信息轉(zhuǎn)化為單一的清晰明確的符號信息，或確定的本征態(tài)知識形式的信息；另一方面，它又實現(xiàn)了把關(guān)于事物的符號信息和相應的符號信息處理機制分布式地儲存在網(wǎng)絡上的知識疊加的功能。作為節(jié)點的意元，在前述符號知識與完形知識、本態(tài)知識與標態(tài)知識知識轉(zhuǎn)化過程中發(fā)揮作用。這對于采用標態(tài)知識(即形式化的知識)的人工知識系統(tǒng)或人工物理符號系統(tǒng)具有重要意義。

(四)意元網(wǎng)絡上的底層知識和表層知識活動

存在于意元網(wǎng)絡上的知識是底層知識。意元是其基本單位知識。意元網(wǎng)絡上的關(guān)于事物的知識，是由與事物及事物的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、特點、相互作用等相應的意元構(gòu)成的，是以這些意元之間的相互關(guān)系的形式存在的。網(wǎng)絡上各種意元及相互關(guān)系構(gòu)成該網(wǎng)絡關(guān)于世間萬物的知識的疊加態(tài)和混合態(tài)。意元網(wǎng)絡上各意元在活動時，它接收的輸入觸發(fā)疊加態(tài)知識坍縮到任意態(tài)知識并輸出本征態(tài)知識?；谝庠W(wǎng)絡的這種底層知識及其活動，在一定輔助活動機制的支持下，可以進行各種各樣形式的表層知識的活動，包括可以有目的、有重點地記憶、思維、想象、語言表達等。在進行這些活動的同時，底層意元網(wǎng)絡上關(guān)于世間萬物的混合態(tài)知識才能以某種實際的、具體的、確定的方式展現(xiàn)。意元網(wǎng)絡的活動原理，是所謂意識、下意識、無意識現(xiàn)象以及喬姆斯基等描述的語言結(jié)構(gòu)現(xiàn)象等產(chǎn)生的共同基礎(chǔ)。

(五)基于意元網(wǎng)絡形成的關(guān)于事物的內(nèi)心映像

馬克思說：“蜘蛛的活動與織工的活動相似，蜜蜂建筑蜂房的本領(lǐng)使人間的許多建筑師感到慚愧。但是，最蹩腳的建筑師，從一開始比最靈巧的蜜蜂高明的地方，是他在用蜂蠟建筑蜂房以前，在自己的頭腦中已經(jīng)把它建成了?！比绾卧谛闹袠?gòu)建事物的映像呢？這里所謂事物的映像，是指事物在內(nèi)心以各種方式呈現(xiàn)，可以是關(guān)于事物的心理圖像，或心中構(gòu)想的事物，甚至是精神世界或內(nèi)心的小宇宙。

1.最小單位“心像素”

假設(shè)心中呈現(xiàn)的事物的映像是由一系列基本單位構(gòu)成，并稱之為“心像素”，那么一旦映像的各個心像素的值確定了，這個映像也就確定了。而關(guān)于事物的映像上各個心像素的值，就是關(guān)于事物在相應位置上“是什么”的知識。作為映像的“元素”的心像素是最小構(gòu)造單位，當然也沒有細節(jié)上的內(nèi)容，所以心像素的值也就是以最小單位形式存在的知識，即基本單位知識，也就是意元。

所以說，意元不僅是知識表示的基本單位，意元還是事物的映像的構(gòu)造單位或顯示單位。事物的內(nèi)心映像是由意元構(gòu)成的。

2.映像的組織

與物理像由處于同一層次的像素構(gòu)成不同，一事物的內(nèi)心映像由該事物的意元以及若干與該事物不同層次上的結(jié)構(gòu)成分和結(jié)構(gòu)關(guān)系相應的意元構(gòu)成，即一事物的映像必然包括與該事物相應的意元。構(gòu)成映像的其他意元越多越豐富，映像就越清晰越鮮明。這是基于意元網(wǎng)絡的并行活動，關(guān)于同一事物的不同層次上的結(jié)構(gòu)成分和結(jié)構(gòu)關(guān)系的相關(guān)意元而可以(但不必定)同時呈現(xiàn)(處于某種激發(fā)狀態(tài))的。

意元之間的語義關(guān)系，是意元的坐標系。關(guān)于同一事物不同部分意元的語義，就是它們的坐標值，因而各意元自然而然地處于它們各自相應的語義位置，也就自然而然地構(gòu)成事物的相應映像。

以關(guān)于一個人的映像為例。物理上的人像可以由若干物理像素構(gòu)成。但內(nèi)心映像除必須包含這個“人”意元以外，同時不僅可以包含各個“物理像素”意元，還可以包含這個人的各個“器官”意元，甚至這個人臉上某個特征的“特征”意元，但也可以不包含“人”意元之外的其他某些意元。包含的相關(guān)意元越豐富，關(guān)于這個人的映像越鮮明，包含的意元越少，映像越模糊，甚至只是一個抽象觀念(某“人”意元)。

3.訓練的作用

學習與訓練的作用，不僅是實現(xiàn)由相應的事物定義各意元，而且意元之間的關(guān)系也是通過學習與訓練直接由它們所代表的事物之間的關(guān)系來定義的。只有這樣，關(guān)于同一事物的系列意元，一方面反映了它自己的表征物，另一方面又確定了系列相關(guān)意元彼此之間的語義關(guān)系，從而也確定了它自己的語義位置，即在復雜語義關(guān)系中的位置或語義“坐標”。也就是說，這樣定義的所有意元，才都處于它們自己相互的語義關(guān)系位置上。因為意元是按它們所代表的事物的本義定義的，它們也就無需聲明、無需另外定義而自然繼承了其語義所具有的屬性和關(guān)系。這些屬性和關(guān)系，是由它們所處的語義網(wǎng)絡，特別是它們的復雜語義關(guān)系集體賦予的。因而各意元也就自然而然地處于它們各自的語義位置上，而無須另外附帶它們的語義坐標。所以，學習與訓練既定義了意元，也定義了意元的坐標，進而定義了整個坐標系。這是造成網(wǎng)絡局部損害之后的恢復，需要一定的學習和訓練的另一個原因。

也正因為如此，在構(gòu)造事物映像的時候，意元網(wǎng)絡系統(tǒng)會自然地以正確的內(nèi)容呈放在正確的位置上，從而實現(xiàn)事物整個映像在系統(tǒng)中自然且“正確”呈現(xiàn)，既不需要額外的定位信息，也不需要另外依托別的什么方法和技術(shù)去搭建或捏合。事物的映像是以事物的各相關(guān)意元并行激活與呈現(xiàn)的方式實現(xiàn)的，因為意元之間不存在包含-從屬等的直接聯(lián)系，在映像的構(gòu)建中各種意元是相互獨立的，因而可能產(chǎn)生許多有趣現(xiàn)象(如圖4所示)，包括在心理實驗中表現(xiàn)出的所謂“割裂”或“分離”現(xiàn)象。但心理映像中同為基本單位的不同心像素，在物理意義上可能存在層次關(guān)系與包含關(guān)系。

圖4 同一物理圖像產(chǎn)生不同的意元，構(gòu)成不同

4.內(nèi)心小宇宙與意識

關(guān)于世界各種各樣事物的基本單位知識或意元以及和它們組成的意元網(wǎng)絡，構(gòu)成關(guān)于世界各種事物的認識，進而也在系統(tǒng)內(nèi)心構(gòu)成對于世界的認識，構(gòu)成關(guān)于整個世界的內(nèi)心小宇宙或內(nèi)心世界，而成為意識的某種基礎(chǔ)。

借助意元網(wǎng)絡，不僅可以構(gòu)造和呈現(xiàn)事物的映像以及各種心理物，在意元網(wǎng)絡的各種輔助運行機制支持下，還可以實現(xiàn)對事物映像和內(nèi)心的小宇宙進行各種心智操作，包括分解、組合、旋轉(zhuǎn)、擴展、拉伸或壓縮的想象活動，甚至形象化的創(chuàng)造活動，可以依托映像來進行形象化思維，進行語言表達、邏輯思維與表達，或其他各種表層知識表示方式的思維與表達，從而實現(xiàn)一定的意識活動。

四、小結(jié)

存在最小單位知識，稱之為意元。意元以知識疊加原理的方式工作，即在接收到關(guān)于相應事物的任意態(tài)信息輸入時，意元將從關(guān)于該事物的不確定的知識疊加態(tài)坍縮到相應某一確定的知識任意態(tài)，并以相應事物的本征態(tài)知識輸出。任意一個意元及其本征態(tài)知識都有自己清晰、明確、唯一的含義，即代表一定的事物，并因而無歧義、易于被理解，方便調(diào)制為各種類型的信號以參與進一步的信息處理，特別是以圖靈機方式、或物理符號活動方式、或形式化方式實現(xiàn)意志與認知活動，是產(chǎn)生對事物的基本單位意識的基礎(chǔ)，這使得意元系統(tǒng)可以是傳統(tǒng)知識系統(tǒng)與傳統(tǒng)人工神經(jīng)網(wǎng)絡系統(tǒng)的完美結(jié)合。

若干意元以它們所代表的事物本身所具有的關(guān)系構(gòu)成意元網(wǎng)絡。

知識疊加原理及意元的完備性、自洽性和突現(xiàn)性，是意元網(wǎng)絡系統(tǒng)的完備性、自洽性以及知識突現(xiàn)和智能突現(xiàn)的基礎(chǔ)，這也是它區(qū)別于傳統(tǒng)知識處理方法的最重要特性之一?；谝庠W(wǎng)絡，可以由相應各種意元以一定的方式或關(guān)系來構(gòu)建關(guān)于一定事物的復雜知識和映像，甚至可以構(gòu)建一個關(guān)于世界的內(nèi)心小宇宙。意元，是機器產(chǎn)生知識、產(chǎn)生意識的最核心的基礎(chǔ)。

有關(guān)意元以及知識疊加原理和基于意元網(wǎng)絡實現(xiàn)物理符號系統(tǒng)活動，實現(xiàn)各種智力活動或意識活動等的原理，統(tǒng)稱為意元學說。意元是關(guān)于智能和意識的新的科學理論和科學方法的原點。意元學說為實現(xiàn)物理符號系統(tǒng)和人工神經(jīng)網(wǎng)絡系統(tǒng)等傳統(tǒng)人工智能的內(nèi)在統(tǒng)一而在方法上和理論上奠定了基礎(chǔ)。意元應該就是陳霖所說的認知的基本單元。

關(guān)于意元網(wǎng)絡的本質(zhì)和結(jié)構(gòu)與算法，關(guān)于系統(tǒng)如何基于意元網(wǎng)絡以圖靈機方式或物理符號系統(tǒng)活動方式或?qū)崿F(xiàn)形式化活動方式進行活動，如何產(chǎn)生意識，等等，將另文討論。