聯(lián)結(jié)主義理論下的兒童語言結(jié)構(gòu)習(xí)得

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摘要：以神經(jīng)生物機(jī)制為基礎(chǔ)提出的聯(lián)結(jié)主義理論自問世以來，極大推動了認(rèn)知科學(xué)，心理學(xué)，語言學(xué)等研究領(lǐng)域的迅速發(fā)展。本文首先介紹了聯(lián)結(jié)主義模型的基本結(jié)構(gòu)及其特性。其次結(jié)合聯(lián)結(jié)主義理論基本觀點，從認(rèn)知心理學(xué)角度對兒童語言結(jié)構(gòu)習(xí)得的認(rèn)知機(jī)制及發(fā)展模式進(jìn)行了考察，旨在為兒童語言習(xí)得研究提供聯(lián)結(jié)主義新視角與新思路。

關(guān)鍵詞：聯(lián)結(jié)主義理論；兒童語言習(xí)得；認(rèn)知機(jī)制；發(fā)展模式

自20世紀(jì)50年代Chomsky的普遍語法理論誕生以來，語言研究領(lǐng)域發(fā)生了根本性變革，其學(xué)科內(nèi)容從分析語言結(jié)構(gòu)逐漸轉(zhuǎn)向探討語言機(jī)制。Chomsky認(rèn)為人類語言具有普遍性，先天性及自治性三大基本屬性。語言普遍性即為各族語言雖看起來千差萬別，但本質(zhì)上卻擁有共通的語法機(jī)制。語言先天性則指，共通的語法操作系統(tǒng)深植于我們的基因當(dāng)中，是人類與生俱來的本能。人腦正是通過這樣一套內(nèi)置的語法操作系統(tǒng)，對來自外界環(huán)境的語言刺激進(jìn)行形式化加工，從而組織并獲得語言。語言能力的自治性即認(rèn)為，語言能力是獨(dú)立于感知覺，記憶等認(rèn)知功能之外，能夠?qū)崿F(xiàn)自給自足的高級認(rèn)知模塊。這種語言自治觀是當(dāng)時認(rèn)知心理學(xué)領(lǐng)域中占主導(dǎo)地位的模塊理論的具體表現(xiàn)。此外，喬氏語言觀與同時代，在認(rèn)知科學(xué)領(lǐng)域興起的“符號主義觀”不謀而合。二者都將人腦視為依照固有形式規(guī)則進(jìn)行操作的符號加工系統(tǒng)。也就是說，只需找出人腦這部“圖靈機(jī)”的形式規(guī)則，就可以運(yùn)用計算機(jī)對其認(rèn)知模式進(jìn)行模擬，這也是早期人工智能的基本理念。但隨著認(rèn)知科學(xué)研究領(lǐng)域的飛速發(fā)展，學(xué)界對人腦結(jié)構(gòu)與認(rèn)知機(jī)制有了更為深入的認(rèn)識，開始意識到任何心智功能均源于生物神經(jīng)活動這一物質(zhì)基礎(chǔ)。與此同時，符號主義觀與模塊化理論對人腦信息加工與心智解讀的局限性也逐漸顯現(xiàn)。二者最大弊端在于，其根本觀點與生理學(xué)上的神經(jīng)活動規(guī)律相悖。大腦是由百上千億個神經(jīng)元構(gòu)建而成的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。若任何復(fù)雜的認(rèn)知活動都是生物神經(jīng)元之間交互聯(lián)結(jié)衍生而來，那么符號主義的序列加工以及模塊理論的自治加工觀念，自然不符合神經(jīng)系統(tǒng)的工作模式及邏輯規(guī)則。因此，基于生物神經(jīng)機(jī)制的聯(lián)結(jié)主義理論應(yīng)運(yùn)而生，并在信息加工，認(rèn)知科學(xué)，心理學(xué)甚至是語言學(xué)領(lǐng)域掀起了聯(lián)結(jié)主義新變革。本文將結(jié)合聯(lián)結(jié)主義理論，從認(rèn)知心理學(xué)角度探討兒童語言習(xí)得背后的認(rèn)知機(jī)制。主要聚焦于語言結(jié)構(gòu)習(xí)得過程中頻繁出現(xiàn)的“過度規(guī)則化”及“U型發(fā)展現(xiàn)象”，嘗試借鑒聯(lián)結(jié)主義模型解析兒童語言習(xí)得的基本發(fā)展模式。

一.聯(lián)結(jié)主義理論模型及其特性

Rumelhart&McClelland（1981）提出的”交互激活”模型常被視為聯(lián)結(jié)主義的初期理論。該模型旨在探討語言加工過程，為語言認(rèn)知研究中的聯(lián)結(jié)主義視角奠定了基礎(chǔ)。交互激活模型認(rèn)為，語言加工不僅是由形式到意義的自下而上的串行處理過程，也包含自上而下的監(jiān)督反饋加工。交互激活理論為言語聽辨過程中的詞優(yōu)越效應(yīng)，以及視覺詞匯識別過程中的語境效應(yīng)提供了合理解釋。但交互激活理論僅強(qiáng)調(diào)了模塊間的交互作用，而針對模塊內(nèi)容表征問題仍采用一個節(jié)點單位表征一個概念的“方位表征模式”，并未從本質(zhì)上突破模塊觀的藩籬。這也是后來神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型中所認(rèn)為的“局部神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”（QuinlanP.T.,1991）。這種局部神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)雖能夠解決知識表征模式問題，但對于解釋學(xué)習(xí)機(jī)制，認(rèn)知靈活性則存在較大局限。Rumelhart和McClelland等聯(lián)結(jié)主義先驅(qū)們也認(rèn)識到這一點，于1986年在“交互激活”模型基礎(chǔ)上提出了“平行分布加工（ParallelDis-tributedProcessing：簡稱為PDP）”模型，加強(qiáng)了聯(lián)結(jié)主義理論的解釋效力，穩(wěn)固了聯(lián)結(jié)主義理論在認(rèn)知科學(xué)領(lǐng)域的根基。PDP模型是基于生物神經(jīng)元的功能特性模擬出形式神經(jīng)元，從而構(gòu)建人腦神經(jīng)系統(tǒng)的人工模型。如圖1所示，平行分布于網(wǎng)絡(luò)中的每個節(jié)點都代表一個神經(jīng)元。信息的傳導(dǎo)加工通過各節(jié)點間的加權(quán)聯(lián)結(jié)與交互激活而實現(xiàn)。各節(jié)點按照一定的操作周期接收數(shù)據(jù)信息，基于節(jié)點間聯(lián)結(jié)權(quán)重計算激活量之后，再根據(jù)節(jié)點內(nèi)的激活閾限值決定是否觸發(fā)。也就是說，節(jié)點能否被激活是由其初始激活量和節(jié)點間聯(lián)結(jié)權(quán)重等網(wǎng)絡(luò)激活規(guī)則共同決定。而在網(wǎng)絡(luò)加工數(shù)據(jù)過程中若某節(jié)點間的聯(lián)結(jié)多次被激活，會使其聯(lián)結(jié)權(quán)重增加，激活閾限降低。這種基于大量數(shù)據(jù)輸入的聯(lián)結(jié)模式的改變是網(wǎng)絡(luò)自我學(xué)習(xí)的本質(zhì)。習(xí)得的知識概念也是通過網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點間的相互聯(lián)結(jié)進(jìn)行表征，即為分布表征模式。此外，基于生物神經(jīng)元的輸入-轉(zhuǎn)換-輸出三大功能結(jié)構(gòu)，PDP模型中區(qū)分了輸入單元-內(nèi)隱單元-輸出單元三個層次。輸入單元負(fù)責(zé)獲取來自外界的數(shù)據(jù)信息，輸出單元負(fù)責(zé)對信息進(jìn)行反應(yīng)傳導(dǎo)。內(nèi)隱單元則不與外界刺激直接相連，基于規(guī)則對來自輸入單元的信息進(jìn)行整合轉(zhuǎn)換，再將其映射至輸出單元。同時Rumelhart&McClelland（1986）等指出，在網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的初期階段，信息輸入量并不足以激活內(nèi)隱單元，因此信息加工是由輸入單元直達(dá)輸出單元的簡單映射加工。隨著數(shù)據(jù)輸入的增加，網(wǎng)絡(luò)從各單元激活閾限與聯(lián)結(jié)權(quán)重的變化中提取特征發(fā)現(xiàn)規(guī)律，最后負(fù)責(zé)整合信息的內(nèi)隱單元被激活。內(nèi)隱單元的重要功能在于為網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)提供指導(dǎo)信號，調(diào)節(jié)輸入與輸入間的關(guān)系。并在基于數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)的過程中，不斷反饋修正某些聯(lián)結(jié)，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的自我組織與自我適應(yīng)。綜上所述，與傳統(tǒng)的符號主義，模塊理論不同，以生物神經(jīng)元的運(yùn)作機(jī)制為基礎(chǔ)的PDP模型具有神經(jīng)學(xué)意義上的生態(tài)效度。PDP模型以模擬生物神經(jīng)元的節(jié)點為基本單位，平行地處理輸入信息，以網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點間的分布式聯(lián)結(jié)表征信息。并在大量數(shù)據(jù)輸入過程中實現(xiàn)提取特征，自我學(xué)習(xí)與自我組織，成功建構(gòu)出符合人腦神經(jīng)特性的人工智能模型。用網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的聯(lián)結(jié)活動，聯(lián)結(jié)強(qiáng)度，激活閾限等概念能夠有效解釋學(xué)習(xí)機(jī)制，認(rèn)知靈活性等傳統(tǒng)認(rèn)知理論無法闡明的問題。因此，PDP模型一經(jīng)提出，便受到學(xué)界矚目。而作為高級認(rèn)知功能的語言能力一直是認(rèn)知科學(xué)領(lǐng)域的關(guān)注焦點與未解課題，聯(lián)結(jié)主義理論也為語言研究提供了新視角。

二.兒童語言結(jié)構(gòu)習(xí)得與聯(lián)結(jié)主義理論

Rumelhart和McClelland等聯(lián)結(jié)主義理論先驅(qū)在其著作中，反復(fù)提到語言習(xí)得機(jī)制問題，并強(qiáng)調(diào)聯(lián)結(jié)主義理論在語言研究領(lǐng)域的可應(yīng)用性。其中一個極具說服力的例證即為，PDP模型能夠成功解釋兒童語言習(xí)得過程中頻繁出現(xiàn)的“過度規(guī)則化”及“U型發(fā)展現(xiàn)象”。一般情況下嬰幼兒大約在迎來周歲生日之際，會發(fā)出表達(dá)實質(zhì)意義的初語詞匯。在接下來的語言發(fā)展中，兒童需要經(jīng)歷“獨(dú)詞句階段”“雙詞句階段”“多詞句階段”最終達(dá)到“復(fù)雜句階段”。諸多兒童語言發(fā)展研究指出，大約從2歲左右開始，在許多嬰幼兒的語言表達(dá)當(dāng)中就能觀察到帶有形態(tài)規(guī)則的詞匯表達(dá)。如：“dogs”，“boots”等名詞復(fù)數(shù)表達(dá)，going，talking等動詞屈折形態(tài)表達(dá)等（Pinker，1994）。Crystal（1986）基于對兒童語料分析，以名詞復(fù)數(shù)形及動詞進(jìn)行時為代表，對名詞-動詞形態(tài)規(guī)則的習(xí)得過程進(jìn)行了系統(tǒng)性考察。其研究結(jié)果表明，早在20個月左右嬰幼兒的語言使用當(dāng)中，就已出現(xiàn)帶有名詞復(fù)數(shù)及動詞進(jìn)行時等形態(tài)規(guī)則的表達(dá)，但形態(tài)規(guī)則的正確使用率并非是穩(wěn)步提高，而是呈現(xiàn)出增長-回落-再增長-再回落的曲折發(fā)展特征。同時，Brown（1973）對兒童語言行為觀察中也發(fā)現(xiàn)，兒童大約從30個月左右的開始已經(jīng)能夠基本準(zhǔn)確地使用“s”，“ed”等具有語法功能的屈折語素。但從3歲左右開始，反而頻繁出現(xiàn)“childs”，“goed”，“comed”等規(guī)則過度使用錯誤。類似的語法錯誤會持續(xù)幾個月甚至幾年，隨著年齡增長逐漸減少最后消失。學(xué)者們將這種語法規(guī)則的泛化使用稱為“過度規(guī)則化”現(xiàn)象，將形態(tài)結(jié)構(gòu)的退行發(fā)展軌跡稱為“U型發(fā)展現(xiàn)象”。此外，其他兒童語料分析研究還發(fā)現(xiàn)，以上兩種現(xiàn)象并非只存在于兒童的詞法規(guī)則習(xí)得當(dāng)中，在語序規(guī)則以及語義概念結(jié)構(gòu)的習(xí)得過程中也同樣有所體現(xiàn)（Aitchison,1992;Plunkett,K&Marchman,V.,1993）。這些發(fā)現(xiàn)似乎表明，“過度規(guī)則化”及“U型發(fā)展現(xiàn)象”是普遍出現(xiàn)于兒童語言結(jié)構(gòu)規(guī)則習(xí)得過程中的基本發(fā)展模式。以上觀點已基本在學(xué)界內(nèi)達(dá)成共識，但有關(guān)這一發(fā)展模式背后的認(rèn)知機(jī)制仍存在廣泛爭議。以Chomsky為首的生成語法學(xué)派認(rèn)為“過度規(guī)則化”現(xiàn)象正是語法規(guī)則系統(tǒng)具有普適性的典型體現(xiàn)。并以此強(qiáng)調(diào)語言習(xí)得歸根結(jié)底即為，運(yùn)用內(nèi)置于人腦的語法系統(tǒng)，將抽象化的普遍語法進(jìn)行類推的具體化過程。而Rumelhart&McClelland（1986）則對此提出了不同的解釋，認(rèn)為“U型發(fā)展現(xiàn)象”體現(xiàn)了語言發(fā)展過程的聯(lián)結(jié)主義模式，并嘗試用PDP模型成功模擬了兒童在動詞過去時態(tài)習(xí)得過程中的“U型發(fā)展軌跡”。 如圖2所示，Rumelhart&McClelland（1986）擬建的過去時態(tài)學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)，由四個單元層次構(gòu)成。第一層為接收動詞詞根的語音信息輸入單元，第四層為完成過去時態(tài)變形后的語音輸出單元。而第二層與第三層為表征過去時態(tài)變形規(guī)則，調(diào)節(jié)輸入單元與輸出單元聯(lián)結(jié)關(guān)系的內(nèi)隱單元。各單元層均由大量節(jié)點構(gòu)成，按照某種函數(shù)關(guān)系進(jìn)行權(quán)重聯(lián)結(jié)。且節(jié)點間的聯(lián)結(jié)權(quán)重會隨著語料輸入的不斷累積自行發(fā)生改變。如上節(jié)所述，在語料輸入量較少的初期學(xué)習(xí)階段，負(fù)責(zé)表征規(guī)則整合信息的內(nèi)隱單元尚未被激活。輸入單元接收來自于外界的語料信息，基于權(quán)重函數(shù)映射至輸出單元。因此，網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的初期階段只是對數(shù)據(jù)的整體性粗略化加工，還尚未呈現(xiàn)任何規(guī)則化表征和分析性加工。隨著語料輸入的積累，輸入單元與輸出單元在不斷映射聯(lián)結(jié)的作用下，其節(jié)點間的聯(lián)結(jié)權(quán)重逐漸變化，網(wǎng)絡(luò)在此過程中發(fā)現(xiàn)并提取語料特征。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)加工語料累積到一定數(shù)量后，內(nèi)隱單元被激活，開始接收來自輸入單元的信息并進(jìn)行整合轉(zhuǎn)換。網(wǎng)絡(luò)從內(nèi)隱單元的整合加工中自行獲得規(guī)則（動詞詞干+“ed”表示過去發(fā)生的動作），并舉一反三地推廣到新信息的加工過程中。獲得規(guī)則的網(wǎng)絡(luò)在后續(xù)學(xué)習(xí)過程中，還可以通過統(tǒng)計分析兩個內(nèi)隱單元的聯(lián)結(jié)權(quán)重，對輸入語料中的規(guī)則與不規(guī)則動詞進(jìn)行區(qū)分，繼而獲得不規(guī)則動詞的加工規(guī)律。最后在不斷學(xué)習(xí)過程中對網(wǎng)絡(luò)規(guī)則加以修正，逐步完善。此外，需要強(qiáng)調(diào)的是網(wǎng)絡(luò)本身并沒有預(yù)設(shè)任何規(guī)則，動詞過去式的形態(tài)規(guī)則是基于對大量語料數(shù)據(jù)進(jìn)行權(quán)重統(tǒng)計學(xué)習(xí)之后自行浮現(xiàn)而出的。這也是聯(lián)結(jié)主義模型極為重要的“浮現(xiàn)特征”（Rumelhart&McClelland，1986；Bates，1984）。結(jié)合以上PDP模型再來探討兒童語言結(jié)構(gòu)習(xí)得過程的“U型發(fā)展現(xiàn)象”。兒童在學(xué)習(xí)語言規(guī)則的初級階段，由于語料輸入有限，負(fù)責(zé)表征規(guī)則整合信息的內(nèi)隱單元尚未得到激活。也就是說這一階段兒童還并未學(xué)習(xí)到語言規(guī)則，只是從整體上對外界輸入的語料信息進(jìn)行簡單映射加工，因此錯誤現(xiàn)象較少，但加工效率較低。而隨著語言經(jīng)驗的增加，語料輸入量的上升，內(nèi)隱單元得到激活，語言規(guī)則自然浮現(xiàn)。在內(nèi)隱單元的規(guī)則指導(dǎo)下，類推學(xué)習(xí)現(xiàn)象開始出現(xiàn)，加工效率迅速提高，但同時也會出現(xiàn)“childs”“goed”之類的“過度規(guī)則化”現(xiàn)象。但基于神經(jīng)生物特性建構(gòu)而成的PDP模型，表現(xiàn)出了類似于人類智能的靈活性。PDP模型能夠在對新信息進(jìn)行類推學(xué)習(xí)的過程中，發(fā)現(xiàn)規(guī)則之外的特例現(xiàn)象，并通過網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)對其進(jìn)行特定表征，從而實現(xiàn)對原有的網(wǎng)絡(luò)規(guī)則進(jìn)行自我修正與自我適應(yīng)。

三.結(jié)語

以神經(jīng)系統(tǒng)的運(yùn)作機(jī)制為基礎(chǔ)的聯(lián)結(jié)主義理論自問世以來便備受矚目，為認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)，心理學(xué)，語言學(xué)等研究領(lǐng)域提供了新思路。而兒童語言習(xí)得與認(rèn)知發(fā)展一直是聯(lián)結(jié)主義理論極為關(guān)注的研究問題之一。本文即從聯(lián)結(jié)主義視角出發(fā)，嘗試對兒童語言結(jié)構(gòu)習(xí)得現(xiàn)象背后所隱藏的認(rèn)知機(jī)制進(jìn)行了探討。如上所述，運(yùn)用聯(lián)結(jié)主義理論能夠合理解釋語言結(jié)構(gòu)習(xí)得過程中普遍出現(xiàn)的“過度規(guī)則化”及“U型發(fā)展現(xiàn)象”。且這種聯(lián)結(jié)主義模式不僅體現(xiàn)在語法規(guī)則的習(xí)得過程中，在語音，語義，語用等兒童語言發(fā)展的方方面面均有所體現(xiàn)。但目前基于聯(lián)結(jié)主義理論對兒童的語音發(fā)展及語義概念習(xí)得的研究還比較少，還有待進(jìn)一步探索。

作者：李敏 單位：大阪市立大學(xué)文學(xué)研究科博士畢業(yè)生