知识创新与模式识别

模式识别（Pattern Recognition）是来自计算机科学、测绘学、地理学、昆虫学和免疫学的一个概念，是一个科技名词。我在这里讨论的模式识别，指的是人类的一项基本智能，属于认知科学范畴，意指人类通过关于事物的各种信息对事物及其规律进行描述、辨认、分类和解释的过程。所谓模式（Pattern），是指隐藏在事物之中的一种内在规律，找到这种规律可以指导我们预测和应对同类事物。当这种规律多次出现的时候，被敏锐的人识别出来，并用文字符号进行加工整理，形成新的方法、理论和概念，就是知识创新。如果说认知处理还是一种对已知规律的学习、理解和运用，模式识别就是对未知规律的发现、揭示和阐述。模式识别是知识创新的主要范式。

那么，如何才能识别新的模式呢，我认为有以下几种方法。

1．通过重复出现的现象识别模式

一种现象反复多次出现，就会引起人们的注意，人们就会对此现象进行推论，形成模式。例如，人类发现太阳每天从东边升起、西边落下，就推论出它将永远如此，久而久之形成了日的概念。看到月亮由圆到缺，又由缺到圆，就逐渐形成了月的概念。让我们来看看下面这组数据。

1， 8， 27， 64， 125，……

你能预测后面的数字吗？很显然，这是一组连续数字的3次方，下一个数字应该是6的3次方，即216，依此类推。这就是一种模式。

值得注意的是，这种推论并不是严格的逻辑推理过程，更多的是基于经验，与知识的一级结构有关，因而有可能因为例外情况的出现而产生误判，人类早期对许多自然与社会规律的认识都是通过这种方式建立起来的，它们只在有限的时间和空间内是正确的，超出一定的时空范围就可能变为不正确了。例如，地球上大多数地方的人们通过长期观察，发现太阳每天东升西落的运行模式，在南极和北极的某些季节就可能不正确。那些地方每年有一段时间会出现极昼与极夜现象，也就是太阳整天都不落下去或者整天都不升起来。牛顿物理定律在超光速飞行的情况下也将不适用，这个时空里需要用爱因斯坦的相对论才能解释。

2．通过不同事物之间的相似性去识别模式

人们相信，宇宙是按照一些相近或相似的规律建立起来的。例如，人类发现，宏观宇宙的结构（如行星围绕恒星转）与微观世界的结构（如电子围绕原子核转）是如此相似；人类社会的构成与蚂蚁社会的构成也有诸多相似之处。再比如，物理世界的同性相斥、异性相吸原理，是不是也与人类社会的同性相斥（竞争）异性相吸非常类似呢？这样的例子有很多。基于这样的信念，我们可以借助某些表面看起来风马牛不相及的事物之间的相似性比较，发现一些新的模式或规律。例如，我通过将自己不断撰写与修改博文实现意义建构的实践经验，与银行的零存整取储蓄形式进行比较，发现其中的相似性，从而提出了知识碎片化时代的零存整取式学习策略；后来又受蛋白质三级结构的启示，归纳总结出知识的三级结构模式。这种思维方法主要来自于知识的第三级结构，即联想结构；通过有意识的联想，有可能实现某种意想不到的知识创新。

3．通过直觉与想象识别模式

人类的认知心理有这样两种现象：一是先入为主效应，二是完型效应。

先入为主效应，又称第一印象效应，是指人类思维容易受最初印象的左右，通过第一印象的直觉判断，形成一种思维定势。一旦定势形成，就会自我强化，不容易更改。例如，我们看到图9-5时，如果第一印象是少女，我们就不容易看出老妇的形象；如果第一印象是老妇，则不容易看出少女形象，除非我们进行有意识的努力。所以直觉既能帮助我们迅速识别某种模式，又可能误导我们。

图 9-5

第二种是完型效应，是指当看到一幅不完整、不连续的图画时，人们会自动补充缺失的部分，使之成为完整的图形的现象，如图9-6所示。

图 9-6

这幅图中间的三角形其实是不完整的，三角形的三条边都是断裂的，但我们一眼就能看出中间有个三角形。为什么呢？因为在我们的潜意识里已经自动将那三条边中断的部分连接起来了，这就是完型效应。完型效应是通过我们的想象来识别模式的一种方法，这对结构不良事物的内在本质与规律的认识很有帮助。

4．通过上述多种方法的综合运用识别模式

这可能是更经常出现的情形，对于复杂模式的识别需要通过多种方式综合判断，这里就不详细论述了。

模式识别并不一定都能导致知识创新，但知识创新主要是通过对新模式的识别来实现的。

创新与顿悟

阿基米德是古希腊著名的数学家和力学家，他有一个为人熟知的“洗澡”的故事。国王让金匠做了一顶新的纯金王冠，但他怀疑金匠在王冠中掺假了。可是，做好的王冠无论从重量上，还是从外形上都看不出问题。如何才能知道王冠里有没有掺杂其他的金属呢？国王把这个难题交给了阿基米德。

阿基米德日思夜想。一天，他去澡堂洗澡，当他慢慢坐进澡盆时，水从盆边溢了出来，他望着溢出来的水，突然大叫一声： “我知道了！ ” 竟然一丝不挂地跑回家中。原来他想出办法了。

阿基米德把王冠放进一个装满水的缸中，一些水溢出来了。他取了王冠，把水装满，再将一块同王冠一样重的金子放进水里，又有一些水溢出来。他把两次的水加以比较，发现第一次溢出的水多于第二次，于是他断定王冠中掺了银。经过一番试验，他算出银子的重量。当他宣布他的发现时，金匠目瞪口呆。

这次试验的意义远远大过查出金匠欺骗国王。阿基米德从中发现了一条原理：即物体在液体中减轻的重量，等于他所排出液体的重量。这就是著名的阿基米德定律。

这个故事就是一个通过顿悟导致知识创新的经典案例。

顿悟指的是“这样一些问题的解决，看来是突然来到的，俨如包含着能达到预期目的的整个错综复杂的手段在内的一个新‘完形’，在动物的意识中突然出现；它确实好像随着‘顿悟一闪’（flash of insight）而引起的适宜的动作” 。换句话说，顿悟主要是指通过观察，对情境的全局或对达到目标途径的提示有所了解，从而在主体内部确立起相应的目标和手段之间的关系完形的过程，它总是伴随着一种“啊哈” 的体验。

顿悟现象主要有以下六个特点。

（1）问题解决前常有一个困惑或沉静的时期，表现为迟疑不决，有长时间的停顿。

（2）从问题解决前到问题解决之间的过渡不是一种渐变的过程，而是一种突发性的质变过程。

（3）在问题解决阶段，行为操作是一个顺利的不间断的过程，形成一个连续的完整体，很少有错误的行为。

（4）顿悟依赖于情境，当答案的基本部分与当前情境的关系较易觉察时，才容易出现顿悟。

（5）顿悟获得的问题解决方法能在记忆中保持较长的时间。

（6）在一种情境中产生的顿悟可以迁移到新的场合。

一个包含顿悟过程的认知任务必须至少满足如下几点。

（1）最终的正确答案与最初的解答不同。

（2）最终的正确答案是通过一个重构过程获得的。

（3）这个重构过程是唯一的获得正确答案的途径。

研究发现，顿悟问题主要是一种非言语加工，而言语加工会影响顿悟问题的解决。

从心理过程上看，顿悟是一个在一瞬间实现的、问题解决视角的“新旧交替” 过程，它包含两个方面，一是新的能有效地解决问题的思路如何实现；二是旧的、无效的问题解决思路如何被抛弃（即思维定势如何被打破）。顿悟意味着大脑内新异而有效的神经联系的形成。

众所周知，顿悟是创新思维的关键环节。上述所有的研究都提示，大多数情况下，创新并不是一个通过简单的“试错法” 或严密的逻辑推理就能够实现的。要想实现知识创新，必须充分运用非言语思维加工（这主要是右脑的功能），打破思维定势，进行认知重构。