名词解释

准全息系统论与智能计算机

附录2:名词解释

王迪兴

wangdixing@vip.sina.com

2003，11公布于潜科学网站

准全息元数学模型：通过状态关系组合或状态空间表示法，体现整数之间的加减运算关系，有理数之间的乘除、及乘方开方、对数反对数运算关系。可作为交互作用型系统的定量形式化描述模型，或其自组织原理描述模型。

所谓的准全息是一个开放性概念，对其进行定量描述，只有现实值态没有最终值态。因现实值态可以不断向外延伸，这种适应延伸的描述不能用所谓的全息定义，只能用准全息定义。因为全息是一个定态封闭概念，而准全息则是一个动态开放概念。

所谓元数学模型，是指相对于交互作用型系统，这是最基本、最具普遍性的一般化数学描述。

系统：系统有三个要素：１、因子。２、结构。３、结构法则。构成系统的单元称为因子，定量描述时称为系统参量，系统参量之间的关系称为结构。显然，结构的构成需要遵循一种法则，这种法则就是参量之间的作用法则，也是参量之间自组织为一个整体结构及集合的法则。如整数遵循加减运算法则构成加减运算关系结构，有理数遵循乘除、乘方开方、对数反对数运算法则，构成乘除、乘方开方、对数反对数运算关系结构，既为准全息交互作用型系统的定量形式化描述模型。

复杂性：指系统的复杂性，是由结构法则确定的。系统复杂性包括几个方面的衡量标准：一是系统参量的复杂性，如整数、有理数、实数及超越数等系统参量。二是结构复杂性，如通过准全息元数学模型可以看出，不同类型的参量构成的系统结构，其复杂性有很大的差别，以整数的加减运算关系结构为例,用两维结构即可表示，复杂性要小得多。而有理数的乘除、乘方开方、对数反对数运算关系结构，必须用三维结构表示，具有足够的复杂性。而实数的乘方开方、对数反对数运算关系结构，则是从一个点向四面八方延伸，其结构已经超出三维，复杂性亦已超出想象。三是作用关系的复杂性，如系统参量按乘方开方对数反对数运算关系交互作用，就远比按加减及乘除运算关系作用复杂的多。四是系统类型的复杂性，如交互作用型系统就比与协同作用型系统复杂。

系统描述：一是要有内容，二是要有形式。内容――是系统的因子或参量；形式――是系统的结构。以往，对于复杂系统，大都限于定性描述、不完全的定量描述，但没有结构描述，没有结构法则法则――等价参量关系的逻辑描述。模拟一个极其复杂的系统功能――如人脑神经系统，没有象准全息元数学模型一样的结构描述，肯定是不现实的事情，因为结构决定功能，没有结构描述，就谈不到功能模拟。

针对系统结构，相对直接的描述来自皮亚杰的结构主义。瑞士心理学家皮亚杰于1976年出版了《结构主义》一书。他在书中阐述了发生学结构主义的基本思想，概括出结构主义的三个要素：

① 、整体性。

结构主义一开始便明确了这样一种对立关系，即结构与组成元素之间的对立关系，认为任何结构中各个部分不是孤立存在的，而且作为和其它部分的关系存在的。整体论的哲学分析方法并不拒绝对构成整体的部分的研究，认为整体与部分之间除了存在着对立外还存在着内在的统一性。整体的性质不是从整体外去寻找，而是由互相依存的各个部分的关系来说明。

② 、转换性

结构中各个部分必须满足转换规则。根据这个规则，可以把结构某一部分转换成相应的另一部分。正是转换规则把部分连成整体，产生整体的性质。

③ 、自身的调整性

结构中各个部分存在着互相调节的能力。皮亚杰认为，调节有两个等级，有一些调节作用，仍然留在已经构成或差不多构成完成了的结构的内部，成为在平衡状态下完成导致结构自身调整的自身调节作用。另一些调节作用，却参与构造新的结构，把早先的一个或多个结构合并构成新结构，并把这些结构以在更大结构里的子系统的形式，整合在新结构里面。正是结构的这个要素使皮亚杰的结构主义具有建构的新特点。自身的调整性对结构是极为重要的，它即保证了结构作为整体的存在（相对确定的状态）又赋予了结构对环境的适应能力（不断完善自身的组织程度）。

皮亚杰以最典型的正负整数“群²”的结构说明了上述特性。其具体的逻辑表达式是：n+0=0+n n-n =-n+n （n+m）+1=n+（m+1）

相对于系统描述及功能模拟，皮亚杰的上述描述还不能解决问题，因系统描述不能仅限于语言及公式描述，必须反应具体参量的具体关系。

有限与无限的统一:可描述的系统参量总是有限的，不能穷尽。与此相适应的系统描述，只能是使有限与无限统一。两者的统一的基础是系统描述模型必须是开放性的――现实状态始终可以外延，但又始终没有终点。外延的前提是其内涵与外延具有一致性。

系统的基本特性：

以交互作用型系统为例，主要具有如下特性：

①、准全息性

系统的准全息概念，不同于所谓的全息概念，全息概念相对于系统的动态或静态描述，事实上都不存在，即全息不全。全息意味着系统是个不再进化的死系统。之所以称准全息，是因为在已有的逻辑法则、及相容已有逻辑法则的基础上，模型或系统能一致有效地内涵或外延建构，系统编译码输入输出及处理信息的能力可以延伸或增强――即信息量及系统功能可进化。

②、准完备与开放性

系统的结构法则具有逻辑内涵与外延的一致性，决定了模型具有开放性与准完备性，而开放及进化是系统准完备化的基本前提。在封闭系统中，哥德尔用有穷方法已经证明其具有不完备性，被称为形式系统的不完备性定理，但不完备性定理不适用于开放系统。开放系统能相容于新的、更高阶的结构（逻辑）法则建构，而趋向高层次相对完备――准完备。准完备只能在无限渐近进化（生长）过程中逐步取得，没有终点，只能是个趋向，我们把系统的这种特性，称为准完备性。相对于不完备性定理，可称其为准完备性定理。

如准全息元数学模型遵循逻辑内涵与外延相容性定理，其参量可以无限外延，附合系统从有序向更复杂有序演变的客观现实。

③、结构法则的多元相容性

在客观世界中，不同类型的系统参量，遵循不同的结构法则构成不同类型的自组织结构，体现系统参量类型、结构法则、及系统结构类型的多元性。但每一种结构既有相对独立性，又能相容于更大的系统，构成一个多元相容性系统。其低层次结构法则，总是要相容于高层次的结构法则而体现逻辑一致性。

④、参量有序及互为因果性

复杂系统的形式与内容、及结构法则具有统一性。特定系统参量遵循特定的逻辑法则，进行自组织，体现出参量的有序及互为因果性。保证系统在同环境的交互作用中，能实现自我维持、自我组织协调、自己创造（复制）自己。系统在内部协调、外部适应的基础上，能保证系统内耗最小、整体功能最优，系统行为或功能的预决性（即目的性）最强。

⑤、线性与非线性，连续与离散的统一性

线性与非线性是指系统参量之间的作用属性，如整数参量之间的加减作用关系，属线性作用关系。而有理数参量的乘除、乘方开方对数反对数运算关系，属非线性作用关系。其统一性在于整数集相容于有理数集，加减运算相容于乘除运算。

至于连续性，一是指系统的参量可以无限微细化，可在任意精确度水平上进行模/数、数/模转换；一是指系统的建构及发展，是个无限的渐进过程。离散是连续性的定态阶段化体现，连续性则是系统演化的动态过程。没有离散性，就无法区分状态之间的差别，也无法描述系统的特定结构――反映系统参量之间的特定作用关系，也表现不出准全息性。没有连续性，系统就不能表现出持续的进化及自组织过程。系统参量的离散化是确定性的基础，而离散量的微细化则是系统结构及功能复杂化的基础。连续与离散的统一性在于，没有离散性就没有系统结构及功能的确定性，没有连续性，系统就不可能进化。

⑥、二值、多值与准多值逻辑的统一性

逻辑法则等价系统结构法则。系统参量既可用二值表示，也可用二值的任意中间值表示。在现实系统中，反映二值、及反映二值任意中间值的逻辑关系及法则各不相同，但不同的逻辑关系及法则具有统一相容性，体现这种统一相容性的是准多值逻辑。准多值逻辑可使有限与无限、确定与非确定性在同一系统中得以统一。

准多值逻辑：准多值逻辑相对于二值逻辑，已由二值逻辑的与、或、非运算变为术学基本运算，如加减乘除、乘方开方、对数与反对数。作为逻辑演译或变换法则，它可进行整数、有理数及实数类参量的组合与分解──运算。基于状态组合，它把诸逻辑词项的推导及演绎，转换为关于空间状态的推导及演绎，且所有的参量都能够互为条件交互作用，因而可类比人脑进行多值态逻辑推理及联想。

准多值逻辑具有元逻辑特性，可相容各种逻辑功能。可适应二值、多值及近似确定值、或近似隶属值的逻辑处理，从而既能描述及处理确定性问题，又能描述及处理非确定性问题，既所谓的模糊性问题，同时还能一致有效的推定及预测未知状态。因而准多值逻辑具有确定与非确定、有限与无限、可逆与不可逆、可逆与不可逆的统一性，及具有辩证逻辑特性。

结构主义：皮亚杰在其结构主义一书中，一是认为结构的研究能够找出不向外边寻求解释说明的规律。二是找出的结构能够形式化，能作为公式演绎应用。结构有三个要素：1、整体性。2、具有转换规律及法则。3、自身调整性。

元系统：即在某一类系统中，是最基本的系统单元、层次或系列，其结构最优，功能最强，最具普遍适用性。或是向下可以派生无数子系统，或是向上可以融入高层次系统。

元逻辑：是逻辑体系中的最基本的功能单元或层次。有如下几个特征，一是自成体系；二是具有多元相容性；三是具有内涵与外延的一致性；四是作为功能单元，其性能最优。如加减、乘除、乘方开方、对数反对数等数学基本运算法则。

元算法：相对于状态的转换、组和与分解――运算，是最具一般性、普遍性的法则，具有内涵与外延的一致有效性。

元数据结构：最具普遍适用性的数据结构，基于元逻辑及元算法。本身也是一个结构最优，功能最强、自成体系的计算模型。

系统共性：系统共性体现于系统参量相容；系统结构法则相容；多元系统相容。另外是体现认识论、方法论、本体论的统一性；体现系统论、控制论、信息论的统一性。系统的共性是系统之间有效交换、及转换物质、能量、信息的基础。

平衡：在系统中，物质、能量及信息的输入输出维持一个相对平衡的状态，不论是输入大于输出，还是输出大于输入，都有可能导致系统崩溃。在系统中，任何平衡状态，都以一个系统或系统中的一个层次为基础，具有自身调整性，及时空状态转换模式的统一性。

系统原理：系统没有统一的原理，只能针对特定系统寻找特定原理。以交互作用型系统为例，其基本定理如下：1、准完备性定理。2、系统结构法则的多元相容性定理，亦称逻辑内涵与外延相容及一致性定理。3、系统参量的互为因果作用关系定理，亦称自组织原理。

或者说：1、准全息信元逻辑相关原理。2、自组织功能耦合原理。3 、准全息信元逻辑内函与外延一致性及多元相容性原理。

自组织：是状态之间通过交互或协同作用所形成的关系网、群或族，是各种自然力持续作用的累积性构造。是通过各种自然作用所形成的自成体系的物理实体，自组织中的每一个参量都呈互为依存条件，共同交互或协同作用。自组织能够协调、统一每一个作用参量，体现每一个参量都不具有的整体特性。

对自组织进行抽象描述，分内容及形式两个部分，形式部分用参量关系描述，内容部分用参量或状态描述。相对于系统，自组织是相对于系统的一个结构层次进行描述，没有外延，而系统则一定要有内涵或外延，否则不能构成系统。

交互作用型自组织：是众多参量在内涵与外延法则一致相容的基础上，建立起来的交互作用关系集合。此类自组织的一个突出特点，是其参量或状态的作用关系，具有互为因果性，具有多向及相向性，其作用参量即是因又是果。在内涵与外延一致相容的前提下，其自组织参量可容纳更多的状态建构――具有开放性及能够生长。

自组织的类型：自组织分交互及协同作用等若干类型。其中的协同作用型是指所有的作用参量都作用于同一个方向，作用方向是定向的，如激光、一个国家的行政组织即属此类，具有分类功能的人工神经网络及译码器亦属此型。交互作用型是指所有的作用参量都呈交互作用关系，具有互为因果及逻辑可逆性，作用方向具有多向及相向性，其作用参量即是因又是果，人脑核心神经网络即属此种类型。

自组织还分线性与非线性等类型。所谓的线性是指系统参量的作用关系是加和性的，如整数之间的加减运算关系，非线性是指参量的作用关系是非加和性的，如有理数的乘除及对数与反对数运算关系。如用状态空间表示线性关系，用两维空间即可，非线性则必须用三维以上的状态空间――参见准全息元数学模型。

另外，自组织结构还分刚性与柔性等类型。

自组织创生：多种自然力、物质、能量及信息在持续交互作用过程中，任何同质的东西都不可能始终保持原样，因为各种自然力通过协同与竞争作用，始终倾向于造成累进的多样性，多种持续的自然作用力，迫使一个不确定和松散的同质体，走向一个相对确定和凝聚的异质体，并达到高度的有序及自组织。自组织是状态之间通过交互或协同作用所形成的关系网、群或族，是各种自然力持续作用的累积性构造。其状态之间始终都遵循一种确定的、一致相容性的联系法则──等价结构法则。

自组织的生存就是累积保持及转换自然界的各种状态及作用关系，且通过提高自身结构的复杂型，不断地增加转换及组织状态的能力。

涌现：系统科学把整体具有而部分不具有的东西称为涌现。涌现是指那些高层次具有，而还原到低层次就不复存在的属性、特征、行为、功能。如用数学描述,是某类参量群体或集合，按某种法则组织起来并进行交互或协同作用，形成自组织，才能突现整体特性及特定的功能。因而涌现是系统或自组织参量相互作用的组和效应，单一或有限的参量不可能体现涌现性。如整数集通过加减逻辑法则建立起交互作用关系群体，就能涌现整数之间的加减运算关系结构及功能。如取出任意一个参量，都会导致这种组合效应---自组织解体。

线性：指系统参量之间的作用关系特性，如作用关系仅限于加和性――整数参量的加减运算关系，就属线性作用关系。

非线性：指系统参量之间的作用关系特性，如作用关系限于有理数的乘除、及乘方开方、对数反对数运算关系，包括实数之间的乘方开方、对数反对数运算关系，就属非线性作用关系。

结构：是各种作用关系的媒介及作用关系本身。所有的系统都是有结构的（包括能量场和信息），没有结构的系统不可能有内部联系，没有内部联系也就不会有与外部的交互作用，没有交互作用就没有系统本身。功能模拟首先从模拟系统的结构开始，等价的功能模拟要从等价的结构开始。

状态关系是系统结构的抽象表现形式，参量是系统的抽象表现内容，逻辑是系统的结构法则。

同构：指遵循共同的结构法则建构系统，或者是在内涵与外延一致的前提下兼容共同的结构法则建构。包括同类或异类系统的共性。如人脑就能在内涵与外延一致的前提下，按某种法则部分地再现客观世界的真实面目。同构是相互模拟及描述的基本前提，是系统之间交换、转换与传递信息，及相互认同理解的前提，也是系统论、控制论及信息论统一的基本前提。

因结构决定功能，人们自然要关注同构同功及异构同功等问题，所以同构在系统理论中是个非常重要的概念。事实上，同构是讨论所有系统及其理论问题的基础，也是讨论智能问题的基础，因为不论是同类或异类系统之间的交互作用――信息交换，都必须以共同的系统结构为基础――至少是部分同构。

超循环：相对于入出及入出参量相互作用时，一种具有互为因果关系的网络及回路。其主要特征是因果同源，入出同源及互为因果交互作用，具有外延性。

刺激反应：等价系统的输入输出，是系统或自组织的基本属性。刺激反应同时是衡量系统复杂性的基本依据――系统越复杂，系统接受及反映的信息量越多。刺激反应有主动与被动之分，主动与被动是衡量系统有无智能性的重要标准。只有能够主动适应刺激反应，且能够将刺激反应模式物化或抽象化，才能称其为智能。

逻辑：规定或演绎状态关系的法则称为逻辑。逻辑是规定及演绎状态关系，或确定状态交互作用关系的法则。或是状态及关系的组合与分解法则，等价结构或自然法则。

逻辑的准完备性：每一种逻辑都有特定的适用范围，都是不完备的，不可能解决所有的问题。但那种内涵与外延具有一致性的逻辑具有准完备性，即通过内涵与外延，逻辑通过多元及多层次的相容性，使其功能不断延伸扩展――趋于完备，但永远也不会有终点。

逻辑可逆：系统参量关系的作用属性，即系统参量的作用关系满足互为因果关系，如2＋3＝5，5－3＝2，5－2＝3，其输入输出参量完全相等，逻辑关系可以反演。

互为因果：基于逻辑可逆，如整数集合中的任意两个数，都与其和或差体现互为因果性，如2＋3＝5，5－3＝2，5－2＝3。

确定与非确定性的统一：一般认为两者不能统一，通过准全息元数学模型，我们就会看到两者的统一性。如整数具有完全确定性，有理数及实数则具有部分不确定性。但以逻辑可逆为基础，通过状态关系组合，两者就能得以统一。

有序：指系统参量具有可数可列性，如整数及有理数。无序，是指系统参量不具可数可列性，如无理数或超越数。但以逻辑可逆为基础，通过状态关系组合，两者就能得以统一。

另外，有序是指物质或能量等，超过临界状态而形成的统一模式，如激光、贝纳德花纹等。无序是指那些暂时不被理解的物质及能量存在形式或模式，包括物质能量的转换模式等。

多元相容性：指那些具有开放性的，既具相对的独立性，又能形成系列的系统。多元相容是指系统参量相容，系统结构法则相容，系统的等级层次相容。如同整数集的加减，相容于有理数集的乘除，有理数的乘除相容于实数集的乘方开方、对数反对数一样。多元相容性基于逻辑内涵与外延的一致性。

互补：是系统论的一个重要概念。如交互作用型自组织的一个重要特征就是其参量之间具有交互作用关系，而交互作用就是以互补及互为因果关系为基础的。其刺激反应则是以互补及逻辑可逆为基础的。

二值逻辑：亦称布尔代数逻辑。反映两种状态的各种组和、转换或演绎，如与、或、非运算及其组和，不具可逆性。

目前，二值逻辑对多态系统的定量形式化描述无能为力，据此不能构造功能较强的人工智能系统。二值逻辑只能规定简单的肯定与否定、有或无二值状态，不能描述二值的任意中间值态，没有等级层次性，也没有逻辑可逆性，不能进行可逆性推理，因而其应用难免具有局限性。

计算模型：具有状态转换、演绎状态及关系的物理或抽象系统，原则上都是计算模型，如以二值逻辑为基础，可以实现数量关系转换或数值运算，借助物理作用，可将其物化为一个物理计算模型。亦可以是仅仅反应数理关系的抽象计算模型，如准全息元数学模型。

结构运算：可用组合数学及状态空间表示。是某类参量群体或集合通过两维或三维以上的空间状态关系反映某种运算关系――参见准全息元数学模型。结构计算模型，是把自然数、有理数、实数分别按加减、乘除、乘方、开方、对数反对数运算规则，通过组合数学或状态空间表示法表示的计算模型。模型具有逻辑内涵与外延的一致性，具有开放性，因而可以生长进化。结构计算模型的典型代表即“准全息元数学模型”。

与计算模型相关的问题：1、不同的系统描述模型是否等价其计算模型？ 2、如何衡量特定系统的特定描述模型是否具有唯一性？及是否最优？3、怎样给出这种模型？

计算性能：衡量计算模型的优劣，主要是衡量其计算性能，如时空状态转换模式能否统一；有限与无限计算能力能否统一；确定性与非确定性计算能力能否统一；能否与背景或环境状态统一等等。

结构运算与逻辑运算的区别：结构运算――代表联结机制，逻辑运算――代表符号机制。逻辑运算要有演绎运算的过程，而结构运算是将要处理的因与其结果安排于同一个状态空间，计算过程仅是因果关系的对应选通，参见准全息元数学模型。

人脑知觉的多维性与系统性、整体性特点，一方面与客观事物的多维性与系统性、整体性特点有关，另一方面也与思维主体结构的多维性与系统性、整体性特点有关，因而人脑神经网络就是典型的结构运算。

结构运算的特点是因果对偶、互为因果。另外还有一个特点是检储同路、检算同步、储算一体。因而结构运算在运算的同时可以存储及传递；在传递的同时可以运算及存储；在存储的同时可以传递或运算。

结构运算的基础是依然是逻辑学，体现确定性与随机的统一。因为任何信息的处理都离不开因果关系，而因果关系无论如何也离不开逻辑基础。通过准全息元数学模型，我们完全可以构成值态可延伸的通用信息处理系统。

结构运算有足够的入出值态定义各种客观世界的客观状态，通过自身的运算结构确定各种状态（标志着客观事物及概念）的内在连系。

结构运算与查表法近似但有区别，既查表法不能逆查互查，而结构运算的突出特点是所有的参量，都可以在逻辑可逆的前提下逆查、互查。结构运算网络具有集群的自组织特性，其结构具有开放性。

时空状态转换模式的统一性：计算机的程序是状态转换的时间模式，而神经网络则是状态转换的空间模式，二者遵循共同的状态转换法则――等价逻辑法则。两种状态转换模式能够统一，但只有在状态空间转换模式的基础上统一时间转换模式，反之则不太可能。前者的状态是按关系呈结构化保存或记录状态，体现状态转换的并行性；后者的状态是按顺序、按地址存储，体现状态转换的串行性。因而，没有状态转换的并行性及具体状态关系的自组织，就谈不到状态转换模式的时空统一。

最优化计算模型：所有合理的、功能足够强的计算模型均可以相互模拟计算，但使用的时间、空间、算法及效率具有很大的差异。只有最优化及同构性最强的计算模型，才能以最少的时间或空间代价互相模拟。如用算筹与计算机模拟人脑计算，算筹肯定比计算机效率低，也增加了计算复杂性。相对于特定问题的计算，客观世界存在最优化的计算模型，如同用计算尺进行对数反对数运算一样，可以用最短的时间，最简化的程序完成运算，因而解决计算复杂性的最佳途径，是提高计算模型的计算性能与效率，使其达到最优化效果。

计算复杂性的对偶性原理：并行计算模型，其计算的时间与空间可以互换。对一个算法，如果要降低计算时间复杂性，常可以通过牺牲空间复杂性换得，反之亦然。也就是说，如果一个计算能在一个小的空间里完成，就一定能用短的时间并行完成；反过来，如果一个计算能用短的时间并行完成，就一定能在一个小的空间里完成。并行计算时间和空间不仅可以相互转换，而且是相互制约的。时间、空间和并行计算时间对任何一种计算模型来说都是对偶要素。

信息：信息是客观对象存在形式及内容的标志。如语言、文字、图像、数字或参量等是信息的表现形式，借助特定形式所标志的特定对象既其内容。

信息等价系统参量；等价物质或能量状态。特定的信息等价特定的系统参量；等价特定的物质或能量状态。因而信息量的转换实质是物质状态与能量强度的转换，物质状态与能量强度的关系就是信息关系。信息的表现形式随物质与能量的转换而转换,。物质与能量存在形式的多样化决定信息存在形式的多样化。

信元：信息单元的简称。等价自组织或系统参量，或与客观存在的具体标志及定义等价。信元即可以组合与分解，又可以存储、传递，又可以转换其表现形态。

信息作用：信息的传递、交换、转换及处理统称信息作用。信息只有在互补定义、互相定义，及在同构的条件下才能有效的发挥作用。在人脑这一特定的系统中，信息作用等价精神作用。人类社会只能有效应用已构或同构信息，即经过互补定义、互相定义的信息，及能够有效采集或检测的信息，除此而外的大量信息人类都无法利用。

精神作用：等价信息作用。信息分为自然信息及同构信息，所谓的同构信息是指自然信息，通过人脑组织或转化为与自然信息具有同等意义的信息，才能等价精神作用，即使所谓的主客观世界同构。信息作用的本质特征是其动态交互、组织及转换，动态是指信息依附于能量传递及交换的过程。组织是指信息依附于物理作用的存储、转换及处理过程。转换是指信息的表现形式可以互相转换，如同一对象的文字标志（定义），可转换为语言或图像标志（定义）。停止了动态存储、转换及处理过程就谈不到精神作用。

精神作用是物质派生的，但并非什么样的物质都能派生精神作用，只有象人脑一样的物质实体，才能派生精神作用，因为只有人脑才能组构客观世界的自然信息，在与客观世界同构、相容、及一致性的基础上存储、转换、交换及处理信息，且具有主动性、目的性。动物脑虽然也能存储、转换、交换及处理信息，但存在量与质的巨大差别――动物只能以自身为媒介记忆信息，不能象人一样用文字记录信息。只能被动的适应环境，不能象人一样改变环境。

思维的神经机制：一是状态转换机制，包括编译码及逻辑机制。二是状态的自组织机制，包括状态在逻辑内涵与外延相容一致性基础上的整体建构机制，及功能耦合机制。

模拟系统智能的必要条件：

1、具有智能系统的整体定量形式化描述模型

2、具有准全信息背景，及信息的自组织性。

3、与客观世界同构，且能互相交流、转换。

4、随机转换不同表现形式的信息。

5、具有开放性，能累积建构、能不断进化。

6、能耦合多种适应环境作用的子系统功能――如感官与效应器官等。

7、以联结机制为基础统一时空状态转换模式。

8、以自组织为基础确定模数统一信息处理机制。

9、在储算一体化基础上确定串并行统一信息处理机制

10、形式与内容统一。

创造性原理：１、多元逻辑内涵与外延的一致相容原理。２、互补原理。３、自组织及确定性原理。４、状态的组和与分解原理。总之，靠穷尽搜索永远也产生不了创造性。

神经元群理论：此论着眼于先搞清大脑神经元如何组织起来进行活动这一关键问题，它否定了德国科学家Waldeyer1891年创立并沿用至今的，关于大脑的机能单位是神经元的观点。它从认识大脑活动本质的需要出发，一改过去的对认识大脑的活动贡献不大的诸多神经元分类法，依神经元是否通过投射纤维与大脑外进行直接联系这一关键的不同点，而把神经元分为基础神经元和建树神经元二大类，并且把神经元群定义为“包含有至少一个基础神经元在内的不同数量的、并且相通的神经元集合体”揭示了神经元群是大脑的机能单位或者说是大脑的基本活动单位。从这一基本点出发，再对大脑活动中的各种基本事实进行深入的研究和概括，就形成了关于大脑活动的神经元群理论。

该理论能解释许多有关大脑活动的各种现象，它能使著名的条件反射学说中的反射弧由模糊变的清晰，能很好地解释大脑的分析和综合机能是怎样产生的，能说明大脑何以能有机能定位现象及这些现象何以能有人们了解的那些规律，能揭示人们一直不明确的大脑机能发达与否同神经元数量的关系等问题。还能指出人们一贯沿用的旧理论中的错误并予以合理的纠正，比如旧理论只重视大脑皮层而忽视了大脑蛋白质的作用。说明它与综合及分析机能的关系，因而使人们对大脑的认识更合理和深入。在神经元群理论中，对人类的精神现象的生理本质有许多新的阐明，如揭示了作为语言单位的“词”的大脑生理学的涵义，对思维的创造性动作的产生机制问题有新的阐述，对头脑歪曲客观世界的生理机制做了明白的揭示等等，这样就使人类对大脑机能有了更深入的认识。

智能系统：智能系统是个状态转换及子系统功能的耦合体（功能定义）：包括：1、互为因果关系转换机制。2、多一一多编译码状态转换机制。3、同一定义的不同表达形式转换机制。4、原型与定义的转换（形态转换）机制。

智能系统的基本原理：

①、准全息信元逻辑相关原理

每一个神经元之间的赋值都是不同的，而神经元之间必然有一个逻辑相关性问题。准全息信元逻辑相关原理，即准全息信元的自组织原理，其直观体现是记忆单元之间，建立的全互连交互作用关系。记忆单元之间具有逻辑可逆性、互为计算因子。其描述模型见“准全息元数学模型”。

②、自组织功能耦合原理

智能系统最起码要有三个功能层次：1、传感器层。2、效应器层。3、核心自组织功能耦合层――相当于中枢神经网络。显然，没有传感及效应子系统的智能系统是不可思议的，智能系统必然是多子系统功能的耦合系统，其信息意义只能通过具体的子系统功能体现。功能耦合原理，既子系统互为因果交互作用原理，以逻辑可逆为基础；以交换与运算及控制功能统一一体化为基础，其数学原理模型即“准全息元数学模型”。功能耦合的意义在于通过功能互补提高系统整体的生存及适应能力。

③、准全息信元逻辑内函与外延一致性及多元相容性原理。

这一原理是指一种运算法则相对于一类数始终有效。如加减运算相对于整数即具有逻辑内函与外延的一致性，即加减运算法则相对于任何整数都始终有效。至于多元相容性原理是指加减相容于乘除运算，乘除相容于乘方开方对数反对数运算。体现上述原理的计算模型见“准全息元数学模型”及以此为逻辑结构模式设计的多用平台――一种全新的计算原理及模型。

非算法信息处理：根据客观世界与人脑结构同构的原理，我们认为，非算法信息处理是不可思议的。信息处理与信息处理系统的构成都是基于确定性的法则，人脑神经网络有确定的结构形式及其构成法则，建立在逻辑内涵与外延一致相容性基础上，否则系统就不会有开放性，亦不会有确定性的概念（用参量定义），及概念之间的确定性因果关系。通过准全息元数学模型，就可充分的证明这一点。

进化：涉及如下问题，人类智慧是随机脉动的产物？还是定向进化的产物？如果人类智慧是随机脉动的产物的话，由什么因素来决定随机脉动的平均走向？如果人类智慧是定向进化的产物的话，又由什么因素来决定进化的方向？如果选择确定了随机脉动的平均走向，则反馈和选择的自然合成决定了定向进化的方向。选择的作用相当于能量的定向输入，它使自然进化过程远离热平衡态，并向自组织的方向发展。因此，成功地模拟热平衡态的定向转移过程才是全局优化算法的核心所在。一种算法要想具备实现全局优化的功能，它只需满足两个条件：（1）它具有实现局部最优化的能力；（2）它具有从一个局部最优状态向下一个更好的的局部最优状态定向转移的能力。

机器学习：人的学习是通过对检测或传感器官所接受信息进行互补定义实现的，这与修改程序、调节权码进行学习的方式毫不相干。

有人认为神经网络在各个层次的权码调节过程是学习过程，其实权码的适应性调节只是学习的一个有机组成部分，学习主要是对特定输入进行确定定义，及对入出的信元关系及信元进行重组或再定义。调节相对于人只能说是某种环境因素有了变化，相对于学习只能说感觉对象在随机变化。学习有几个层次：1、对具体感知觉及具体行为进行定义。2、对特定的定义进行互补性定义。3、通过组合与分解对定义进行再定义。

学习是认知的最根本的问题，正如进化是生物学最根本的问题一样。学习的机制必须在一开始就投入到认知建构图式中去。学习不是通过人为的算法进行。学习更多的是对特定的对象匹配特定的定义，如相对于文字进行语言或图象定义；相对于语言进行文字或图象定义；相对于图象进行文字或语言定义。另外还有对过程性的行为匹配过程性的定义等等。学习是以逻辑推理的内函与外延一致相容，及多逻辑层次的一致相容性为前提，以互补定义及互解信元结构为基础。

知识的表示与利用：知识的表示与利用密不可分，表示问题解决不了，利用问题同样解决不了。表示与利用都必须与背景知识相关，且必须是具有普遍性的相关关系。既首先有一个表达和组织日常生活知识的联结模型，且能按关系触发联想。目前的穷尽搜索方法无论如何也效率不高。准全息元数学模型为知识的表示、知识的推理、知识的获取提供了有效的数学方法和结构模型。

知识表示涉及一个重要的问题是内外码问题，即系统接收的环境信息是原始信息，人脑处理信息，一定要通过感官的功能将原始信息转换为适合内部存储及处理的信息，因而存在内外情境的一致性问题。知识的表示涉及到整体模式――知识单元之间的关系问题。它应该便于组合与分解，便于互补性定义及互相定义。

候世达定理：“有些时候，当我们朝着人工智能方向前进了一步之后，却仿佛不是造出了某种大家都承认的的确是智能的东西，而只是弄清了实际智能不是哪一种东西”（候世达：D.R.Hofstadter，《哥德尔、艾舍尔、巴赫》第754页）。

整体知觉:亦称知觉组织律。著名的瑞士心理学家让·皮亚杰（J.Piaget）在其《结构主义》一书中指出：“在任何既定情境里，一种因素的本质就其本身而言是没有意义的，它的意义事实上由它和既定情境中的其它因素之间的关系所决定。总之，任何实体或经验的完整意义除非它被结合到结构中去，否则便不能被人们感觉到。”

其实，早在本世纪初，发韧于德国而成熟于美国的格式塔心理学派就对这种整体知觉及其规律有过全面的论述。格式塔理论认为，形式知觉产生于该形式部分之间的关系中，而部分特性就人们所能确定的内容来说，依赖于它们所处整体的全部关系，部分只有在整体中起作用，离开了整体的部分是没有意义的。基于这样的认识，格式塔心理学派将反映这种整体知觉的规律归纳为一些普遍性规则，称为知觉组织律。

确定性观点：信息处理及逻辑推理，都要基于确定性及因果性，而确定性及因果性不能基于“非位置”的观点。人脑信息处理，就是要以神经元到神经元的方式进行，以神经元到神经元的方式传播信息，也没有任何理由认为是缓慢的。只要信息意义或信息量通过神经元发生变化，就注定要体现信息传播的位置性。当然，信息的接受及传递可以是多种形式的，亦不排除并行性，但并行性不等于非位置，更不等于非确定。另外，作用层面及作用点可以是多种形式的，作用之前可以是完全不确定的，但在作用于人脑之后，即便是给出一个完全错误的判断或结论，它也相对是确定的――以后可以重新论证、推断或定义。

计算性能：与计算模型有关，所有合理的、功能足够强的计算模型均可以相互模拟计算，但使用的时间、空间、算法及效率具有很大的差异。只有最优化及同构性最强的计算模型，才能降低计算复杂性。如用算筹与计算机模拟人脑计算，算筹肯定比计算机效率低，也增加了计算复杂性。相对于特定问题的计算，客观世界一定存在最优化的计算模型，如同用计算尺进行对数反对数运算一样，可以用最短的时间，最简化的程序完成运算，因而解决计算复杂性的最佳途径，是提高计算模型的计算性能与效率。

随着计算机的应用，同一对象的不同意义，可以用不同进制的数字或参量区分，如用二值编码表示图像、用三值编码表示语言、用四值编码表示声音等。

系统的本质：是确定状态物质存在形式，及转换物理存在状态。状态的形式与内容是客观存在的标志，具有无限性。如果状态是有限的，全部是确定性的，那么系统就不可能进化。无限的状态空间是进化及创造性的前提。现实的系统通过内涵与外延的一致相容性，可以随机包容客观世界潜在的状态。

一般来讲，系统既能主动性应付环境作用；又能被动性适应。而只有主动性应付环境变化，并能主动性转换状态及建构状态模式的系统，其功能最强。

神经网络：可以对状态进行分类，亦可以识别出某一个具体状态，但对全部客观状态的记忆却没有一种自组织形式。上一次识别过的状态总要被下一次识别冲掉，即不能记忆或体现前一次和后一次识别内容或对象――状态之间的普遍内在联系。

神经网络的基本功能就是能够保持各种状态的相互关系，且能够灵活应用状态。其前提是识别和处理功能统一，处理和记忆结构统一。识别过程可以是译码加定义，原则上不涉及处理――对对象内容的组合与分解，而处理过程不涉及译码过程，是对定义过的东西经组合与分解后的再定义。两者虽然具有统一性，但这是两个功能层次的统一，不能划等号。

另外，记忆结构本身就有运算功能，即存储与运算功能一体、记忆结构与运算功能一体。记忆状态之间具有互为因果性，互补性，能够互相检索。

一般系统论：贝塔郎菲把一般系统论界定为关于整体性的科学，把整体性界定为一种 “ 涌现的 ” 性质。全部系统研究的任务集中到一点，就是阐明整体为何大于部分之和，然后制定描述大于部分之和的整体性质（即涌现性）的方法。对于涌现，哈肯曾反复阐述这样一个思想：“ 序参量作为描述宏观整体特性的量，是微观子系统相互作用在临界条件下形成的，它们在微观层次上完全不能被了解（还原论失效）。” 认识整体性的关键，就是研究涌现现象和涌现性质。至于什么是涌现，系统科学把整体具有而部分不具有的东西称为涌现。涌现是指那些高层次具有，而还原到低层次就不复存在的属性、特征、行为、功能。

新的机体论：贝塔朗菲针对机械论存在的问题，如：简单相加的观点，即把有机体分解为各要素，并采用简单地相加来说明有机体的属性；机械观点，即把生命现象简单地比作机器；被动反映的观点，即把有机体看作只有受到刺激时才能反映，否则就静止不动，他概括地吸取了生物机体论的思想，并加以发展，提出了新的机体论思想。其主要观点：一是系统观点，认为有机体都是一个系统，并把系统定义为相互作用的诸要素的复合体；二是动态观点。认为一切生命现象本身都处于积极的活动状态，活的东西的基本特征是组织：主张从生物体和环境的相互作用中说明生命的本质，并把生命机体看成是一个能保持动态稳定的系统；三是等级观念，认为各种有机体都是按严格的等级组织起来的，生物系统是分等级的，从活的分子到多细胞个体，再到超个体的聚合体，可谓层次分明，等级森严。

思维：人的思维，与人脑生理结构的物理及化学作用是统一的，与其逻辑机制亦是统一的。即信息的内在秩序与逻辑结构模式，与外在客观信息之间的逻辑机制是统一的。思维机制即信息量的逻辑组合与分解机制，等价信元在自组织的基础上所进行的逻辑操作及因果关系变换机制。思维的本质就是建构事物及变换事物的因果关系。世界上没有没有联系的事物，每一事物都反映为遵循某种法则，而形成的因果或协同作用关系结构，更为基本的则是互为因果关系结构。其关系法则作为人脑接受信息的内在秩序依据，就是人类的认知（神经）结构法则，它内在地规定并反映某类事物的差异性及互为因果关系。通过感官与效应器官与客观世界交互作用，客观世界的每一个事物或每一种作用，通过模数转换及编译码，反映在认知结构中都可以归结为一个神经结点（莱布尼茨所说的单子），各种不同事物之间则构成互为因果关系网络。这种互为因果关系的构成原理，即系统的自组织结构原理，也是功能耦合原理。每一个神经结点即是其它结点的因子，本身又有若干因子，构成了互为因子的关系群或网络。这是子系统及信元交互作用──功能耦合的基本前提，也是人脑具有联想及意识功能的前提。

神经网络的理论问题：

①、神经网络是一个状态变换器，状态是有限与无限的统一，且必须体现状态转换系统内外情境的统一性，这种统一必然能通过数学模型进行描述。

②、神经网络的状态表示是预先确定的还是非预先确定的？如果是预先确定的，怎么体现开放性？如果是非预先确定的，怎么逼近任意所需精确值？及确定所需要的状态空间？显然，两者是统一的，但这种统一型需有一个明确的描述模型。如何给出这一统一的描述模型是神经网络理理论必须解决的。

③、神经网络的状态变换是进行逻辑关系变换？还是进行逻辑运算？

④、神经网络的状态结构是确定性的，还是非确定性的？

“非位置”的观点：彭罗斯认为，结晶的一致模式，是在物质的不同区域同时出现的；当光波的一部分发生削弱时，它的其它部分或与它非常相关的波在同一时间也会发生削弱，不管它们之间的距离多么遥远。它设想人脑思维也具有这种特征，并概括为“非位置”的观点。

因果关系：贝塔郎菲在清除机械论因果观方面的贡献主要有三点：其一，指出经典科学的孤立因果链观点只适用封闭系统，研究开放系统必须把因果观点建立在动态相互作用之上，即采用系统论的因果观。其二，基于开放系统和定态概念阐述有机体的异因同果性，说明这种性质是有机系统初级调节能力的基础。其三，批判了单向因果联系的传统观念。动力学把因果关系归结为系统不同状态之间的关系，使因果关系可以用科学语言表述，是一个贡献。但简单地把原因与初态等同起来，把结果与终态等同起来，把原因完全归于过去，把结果完全归于未来，就在原因与结果、过去与未来之间划出一条形而上学的界线。拉普拉斯决定论就立足于这条界限之上。贝塔郎菲反对这种观点，坚持辩证地把握原因与结果、过去与未来之间的关系。他认为，对于人类来说，“目标的预见决定实际的行为是不争的事实，表明决定人类行为的原因也来自未来。对于一般系统，某些未来状态有吸引作用，也是决定系统行为的原因。就是说，原因与结果在时间维中的联系不再是单向的，系统行为是它过去状态与未来状态的辩证统一。

系统演化机制：在贝塔郎菲的思想中，组分之间的斗争、对立物之间的一致，是系统的一般组织原理。他力图从这种对立、斗争和一致性中发现系统演化的机制，从系统内部说明系统何以能够出现由简单到复杂、由低序到高序的演化。从动力学方程中，控制参数的一种特殊变化方式中，贝塔郎菲发现了系统的一种特殊演化方式，即渐进分异化和渐进机构化。它导致从整体向总和、从非加和性向加和性的转变，是造成系统复杂性增加的机制之一。从控制参数的另一种变化方式中，他还发现系统的另一种特殊演化方式，即中心化和渐进个体化。这是导致系统有序化和提高整体性、统一性的机制之一。分异化和中心化是两种相反的趋势，但又是相互联系、相互促成的，都可以在生命和社会历史的现实演化过程中观察到。贝塔郎菲认为，坚持这两个原理可以解释许多演化现象，避免许多假命题。

系统系谱学：系统系谱学的建立，有待于不同类型系统原理及其定量形式化描述理论的充分发展—--分门别类形成系谱。但这种发展的结果，会使具体系统问题的解决都归属于特定类型的系统理论。不同类型的系统理论充分发育后，会使我们对于不同类型系统的组成元素、功能单元、功能层次，系统结构及系统整体构成原理，都会有一个明确的认识，在此基础上就可以象基因重组一样，使我们能够随心所欲的组构所需要的系统，满足特定的功能需求。

功能耦合：任何一个具有复杂功能的系统，如生物体、生态系统、社会系统，都是功能耦合系统。都必然是由若干子系统功能互补耦合构成，智能系统也不例外。这里所说的功能耦合，是指子系统功能之间具有功能互补性、并能互为条件透明化交互作用，能按某种规律进行物质、能量、信息之间的交互转换。各子系统通过本身的功能，首先进行不同能量形式或物质与能量之间的转换，然后通过编译码向上传递，经核心部分进行组合与分解后再编码输出，若干入出子系统通过协同作用或交互作用产生整体功能，否则就不能称为功能耦合系统。

功能耦合系统亦是功能互补系统，是多种功能互补、协调、交互作用的共同体，是子系统建立的互为条件、互为因果、互为依存关系的共同体。子系统通过互为依存、控制及协同作用产生整体功能。一个系统如有效的适应环境，就要与环境发生多种形式的交互作用，而每一种作用的特化，都会形成一种相对独立的子系统功能。但每一种功能都不会单独的发生作用，它需多种功能互为条件交互作用及协同作用，这就是功能耦合系统的本质特征所在。

一个功能耦合系统，最起码也要有两个功能层次，一个层次是将物质转换为能量，或进行不同能量形式的转换，经“量”化及多一译码输入――如各种传感器官，输出则是通过一多编码，然后通过相应的子系统表现为具体的行为――通过效应器官；核心层次是按某种法则对各种子系统输入的信息，进行透明化逻辑组合与分解――广义的运算或处理，及功能相互转换。所谓的整体功能大于部分之和，就是在这一层次体现的。

功能耦合系统，有一个最本质的特征，即其最高层次的功能，是由若干低层次的功能协同或交互作用产生的，子系统协同或交互作用所遵循的法则，即自组织结构法则，是由子系统或序参量通过协同竞争，在长期进化过程中共同创造并遵守的。子系统既是法则的创造者，又是法则的执行者。另外，功能耦合系统一定是个具有运算功能的系统，且这种计算一定要具有通用性或普遍适用性，因功能耦合一定要建立在参量组合与分解的基础上，而参量组合与分解就是广义的计算。所以功能耦合系统是以计算功能为基础的。

所谓的功能耦合，是在上述模型的基础上，各类子系统均能实现双向实时性交互作用。另外，上述自组织模式，必须能够保证记忆单元之间能够互相定义及互补定义，并能根据一种准多值逻辑关系互相读写及检索。没有“准全息元数学模型”，人工智能系统就谈不到自组织及功能耦合。