概念是反映客观事物本质属性的思维形式，它是灵活性与确定性的辩证统一。客观物质世界是运动发展变化的，因而反映客观世界的概念也是发展变化的。随着社会实践和科学的发展，反映它的概念也是发展的、灵活的。认知也是一样，这个概念在不断发展变化中。根据目前的认识，可以认为认知是一个总称，指在认知中所包括的从知觉到推理的一切过程，而心智是它的核心。

认知科学是一门正在形成的新兴学科。诺曼(Norman D A)在“什么是认知科学?”一文中指出，认知科学是心的科学、智能的科学、思维的科学，并且是关于知识及其应用的科学。认知科学是为了探索了解认知，包括真实的和抽象的、人类的或机器的，其目的是要了解智能、认知行为的原理，以便更好地了解人的心理，了解教育和学习，了解智力的能力，开发智能设备，扩充人的能力。

西蒙主张认知科学是为了探究了解智能系统和智能性质的学科。智能系统既包括人也包括机器。他在“认知科学：一门最新的人工科学”一文中指出：直到最近，智能的提法经常与脑和心理联系在一起，特别与人的心理联系在一起。但是，人工智能和人类思维计算机模拟研究的程序，已经教会我们怎样建造智能系统，以及如何从人脑的硬件中抽取智能行为的必需品和标志。    

认知科学是研究心智和智能的交叉学科，是现代心理学、人工智能、神经科学、语言学、人类学乃至自然哲学等学科交叉发展的结果。认知科学研究的目的就是要说明和解释人在完成认知活动时是如何进行信息加工的。

认知科学涉及的问题非常广泛，本书重点讨论下列14个问题：1. 神经生理基础；2. 表征；3. 视觉；4. 听觉；5. 认知语言；6. 学习；7. 记忆；8. 思维；9. 智力发育；10. 情绪；11. 意识；12. 认知模型；13. 认知模拟；14. 社会认知。 

从认知科学的发展历程中，共出现过4 种理论体系：

(1) 物理符号论。

这是人工智能的认知科学理论，该理论把认知过程看作是对来自外部输入的物理符号的处理过程。

(2) 联结理论。

开始于20 世纪40 年代的人工神经网络研究，在沉寂了近40 年后，于20世纪80年代中期再度兴起。该理论认为，认知活动的机制基于神经元间连接强度的不断变化，它对信息进行着平行分布式处理。这种联结与处理是连续变化的模拟计算，不同于人工智能物理符号的计算。

(3) 模块论。

受计算机编程和硬件模块的启发,福多于1983年提出认知功能的模块模型，认为人脑在结构和功能上都是由高度专门化并相对独立的模块组成，这些模块的复杂而巧妙的结合，是实现复杂精细认知功能的基础。20 世纪80年代末和90年代初，模块思想已发展为多功能系统理论，特别是在记忆研究中得到了较多学科的支持。

(4) 生态现实论。

1993年初在认知科学界掀起环境作用论和物理符号论的大论战，一批年轻的心理学家向人工智能大师西蒙提出了挑战。环境作用(situation action) 的观点认为认知决定于环境，发生在个体与环境的交互作用之中，而不是简单发生在每个人的头脑之中。

图灵的计算模型，回答了“什么是计算”的问题，奠定了整个计算机科学的基础。香农的通信数学原理，回答了“什么是信息”的问题，奠定了现代信息论的基础。陈霖总结近 40 年从事认知科学研究的经验，认为发展新一代人工智能的核心基础科学问题是“认知和计算的关系”。认知和计算的关系问题可以进一步具体化为 4 个方面的关系：

（1）认知的基本单元和计算的基本单元的关系。认知科学的大量实验事实表明，认知的基本单元不是计算的符号，不是信息的比特，而是一种整体性的“组块”（chunk）。

（2）认知神经表达的解剖结构和人工智能计算的体系结构的关系。大脑是由专司某种认知功能、结构和功能相对独立和分离的多个脑区组成的。这样的模块性结构，跟通用计算机的中心处理器和统一记忆存储器的计算体系结构是不相同的。

（3）认知涌现的特有精神活动现象和计算涌现的特有信息处理现象的关系。认知科学研究智力的产生，就是要揭示人类认知精神世界涌现的特有的现象。正如麦克莱兰（McClleland J L）认为人类认知最伟大的主要成就是认知涌现的现象，理解认知的涌现是对符号处理的认知计算理论的深远的挑战。

（4）认知的数学基础和计算的数学基础的关系。各个认知层次（包括知觉、注意、学习、记忆、数的认知、发展和进化、情绪、意识）的实验，一致支持“大范围首先”的认知基本单元的拓扑学定义。目前流行的基于计算概念的理论数学，不能满意地解释我们发现的诸多亟待解释的基本认知现象，如“大范围首先”、不变性的直接知觉、认知偏向、意识涌现，以及拓扑性质分辨等。发展适合描述认知的新的数学框架，包括“大范围首先”的数学基础。

由脑科学、认知科学、人工智能等学科构成的智能科学交叉学科研究，将会极大地推进认知科学的研究。智能科学研究智能的本质和实现技术。脑科学从分子水平、细胞水平、行为水平研究人脑智能机理，建立脑模型，揭示人脑的本质。认知科学研究人类感知、学习、记忆、思维、意识等人脑心智活动过程的科学，在认知心理的层次来理解空前丰富的生物学层次的数据。人工智能研究用人工的方法和技术，模仿、延伸和扩展人的智能, 实现机器智能。三门学科共同研究，探索智能科学的新概念、新理论、新方法，必将在21世纪共创辉煌。

21世纪，人类将在认知科学领域取得突破性进展，这是极大的机遇和挑战。我们要开拓创新，研究人类智能的本质和规律，探索人类的智力如何由物质产生和人脑信息处理的过程，在认知科学的层次来理解空前丰富的生物学数据。