类比推理的研究方法.docx

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类比推理的研究方法

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周玉平

摘要：类比推理是人类认知园地的一朵奇葩，作为人类思维中根本和普遍存在的一种形式，它是创造性问题解决、科学启发式、因果关系推理和隐喻的核心机制。Goswami（1992）认为类比推理是人类认知发展的中心能力之一，Hofstadter（2001）则将类比推理看作是人类认知的核心。本文从类比推理的概述、主要理论、研究范式等方面综述了类比推理研究的方法，并做出总结。

关键词：类比推理概述主要理论研究范式

1.类比推理的概述

1.1类比推理的定义

类比推理简称类比，它是人类抽象逻辑的重要形式。从形式逻辑的角度讲，类比是由两个或两类对象在某些属性上相同或相似，推出它们在另一属性上也相同或相似的推理。它的逻辑公式为:

A具有属性a，b，c，d

B具有属性a，b，c

所以，B也具有属性d

这里，类比推理由类比对象、类比属性、推移属性三部分组成。进行比较的A，B称为类比对象，二者间相同或相似的属性（a，b，c）叫做类比属性。A对象有，而B对象是否有还未知的属性，称为推移属性。不同对象间的类比属性越多、类比的越是本质属性，结论的可靠程度越大。

根据它的逻辑定义，心理学家提出：类比推理是从两个对象的某些相似性和一个对象的一个已知特性推出另一个对象也具有这种特性的推理过程。类比推理不仅用于同类事物之间，也可以用于不同类的或不同发展阶段的事物之间。类比推理不同于从特殊到一般的归纳推理，也不同于从一般到特殊的演绎推理，它是从特殊到特殊的推理，或是从特殊到一般再到特殊的连续推理。

1.2类比推理的历史

从古西腊时代直到20世纪，类比推理隶属于哲学研究的范畴。哲学家对类比推理的研究可追溯到Aristotle和Plato。时间近一些的有，Black，Peirce，Hesse，Wylie，Burrell，Mclnery，Boss等人的工作，他们对Aristotle等人的局限作了讨论，并研究了类比与哲学语言、类比与隐喻的关系，给出类比的总体描述（徐冬溶1997a）。在心理学领域的工作，有Duncker，Dorolle；Herbart等，着重研究类比在认识过程中的作用以及类比的心理过程。在计算机领域围绕人工智能进行的类比推理研究掀起了最近一次的类比研究热潮，Gentner，Holyoak，Carbonell，Gick，Keane，Rumelhart，Winston等人的研究为类比推理的研究定下了基调，并在极大程度上为近二十年的类比研究制定了研究方向，他们中的一部分人是从心理学角度，例如Gentner等人，从研究儿童学习过程来看待类比推理的.所有这些研究成果是认知科学和心理学结合起来的产物，使得用计算机模拟智能的类比行为成为可能，他们提出了一大批类比推理理论与模型，例如Gentner的SME，Winston的类比理论，HolyoakThagard的ACME等，并实现了一些实验性系统。

1.3类比推理的过程

整个类比推理的过程，通常可以划分为四个阶段:（1）类比源的检索；（2）建立对应关系及映射；（3）推理和方案转换；（4）结果学习。对应这四个阶段，类比推理的关键在于:

①如何有效地组织类比源的存储和检索到一个合适的和有用的类比源，涉及知识表达、检索策略、相似度计算等一些问题。

②如何分解对象并在其间建立对应，涉及避免组合爆炸、启发式匹配、相似计算、系统性保持、以及决射透明度等问题。

③如何将解答转换到目标中，并保持其合理性。

④如何更薪、淘汰知识并维护系统相容性。

大部分的类比研究工作都围绕以上这些问题展开，较多地集中于有关第二阶段的内容，尤其是在心理学的领域，更多地关注类比推理的认知机制。

2.类比推理的主要理论

在已有类比推理理论中，比较有代表性的是Gentner的结构映射理论，HolyoakThagard语用图式理论，下面将逐一介绍这两个理论。

2.1Gentner的结构映射理论

结构映射理论最早由Gentner于1983年提出，是类比迁移的主要理论。Gentner的结构映射理论是根据问题类比而不是经典类比,强调发展的重点是发展推出关系相似性的能力，类比迁移过程是一种结构映射过程。所谓映射就是指在一事物与另一事物之间寻找逐个的匹配.结构映射就是在不同对象之间通过逐个的匹配，寻找它们结构上的相似点，并因此能够把源问题中元素间的关系提取出来，独立地表征在大脑中，并用于解决靶问题。通过这种结构映射，源问题中元素间的关系被提取，然后这种“关系”被用来解决靶间题。

结构映射理论把类比分为三个阶段:第一阶段,建构源问题和目标问题的一种表征或图式,表征和问题解决的内部关系的研究都表明材料的编码方式、特征以及表征的质量影响类比迁移;第二阶段,发现