自由能原理对认知过程研究的方法论意义 ——以书写过程的生成模型为例

作     者：郑念 

作者单位：苏州大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李继堂

授予年度：2023年

学科分类：01[哲学] 0101[哲学-哲学] 010108[哲学-科学技术哲学] 

主      题：主动推理 自由能原理 知觉行动之环 书写过程 

摘      要：弗里斯顿(Karl Friston)的主动推理理论(框架)和自由能原理试图为大脑认知过程与有机生命活动提供统一的理论框架。主动推理为认知过程研究提供了一个通用的计算框架,说明不同认知行为的生成过程都遵循一个相同的统计规则(自由能最小化原理)。主动推理框架下,知觉与行动是有机体预测加工信息的两种推理路径,知觉主要负责预测和识别符合先验信念的可观察结果,行动主要负责利用世界的不可观察(隐藏)状态实现该预测结果。二者的协同作用形成了互为因果的推理结构——知觉行动之环,它是认知主体的内部状态生成认知行为的主动推理基础。借助生成模型解释认知的生成过程,目的在于说明世界的隐藏状态是如何生成可观察的感官结果的。使用生成模型进一步对知觉行动之环进行分层级的优化加工,并且把自由能最小化的数学形式纳入到模型的运算环节之中,这样一个计算架构可以模拟简单的书写动作是如何生成的。书写的分层生成模型是加工书写过程的推理中枢,与自由能函数共同调控着书写过程的感知行动精度,持续降低当前生成状态的不确定性。变分自由能和期望自由能共同约束书写模型的预测误差,从而最小化具体的分层预测信念更新模型(HPBU)中层级间的预测误差,实现知觉与行动的有序协调。通过考察书写过程的生成模型如何使用自由能原理完成书写动作,有助于说明自由能原理在解释日常行为时具有普遍的科学方法论意义。最后,论文总结和反思自由能原理的科学方法论意义。一些研究者对自由能原理的基础性持有怀疑的看法,论文将就这些看法做出回应,为该原理的基础性和规范性进行辩护。我们认为,以自由能原理为统计规则的生成模型,能更好地反映出科学理论中数学、经验和普遍性之间的连接,当足够多的科学实例能广泛解释现实中的普遍现象时,自由能原理的普遍性主张也就得到更多的支持依据。特别重要的是,生成模型能够通过自由能原理很好地考察生成过程。因此,自由能原理在认知过程研究中具有普遍的方法论意义。