科学范式的四次转移

本文参考

从经验到理论、从数据到网络——脑科学研究的四次范式转移

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一个范式有四个部分：数据—模型—实验—方法。

各自的三个阶段：

手工—数据，技术—数据，数据—数据；

猜想—模型，数学—模型，数据—模型，

行为—实验，计算—模拟，智能—仿真；

盲目—归纳，借用—演绎，自发—演化。

科学范式共分为四个阶段，

人类与手工的归纳经验范式、模型与技术的演绎理论范式、

数据与计算的多重模拟范式、智能与仿真的自发演化范式。

1经验科学／经验范式——心理学。

公元前2000年至十八世纪，搜集材料，手工—数据，猜想—模型，行为—实验，盲目—归纳。即手工——数据——猜想——模型——行为——实验，全程盲目归纳。

用实验来解释行为学，最典型的例子就是应用实验来描述行为；

2理论科学／模型概括——认知心理学。

十九世纪至20世纪中期，整理材料，技术—数据，数学—模型，行为—实验，借用—演绎。

即技术——数据——数学——模型——行为——实验，全程借用演绎。

用计算机模拟认知行为，并试图解释这些机制，主要的模型为计算机处理模型：输入、输出与数据加工。比如对知觉、注意、记忆的解释等；

3计算科学／模拟范式——认知神经科学。

20世纪后期至21世纪前夜，计算材料，技术—数据，数学—模型，计算—模拟，借用—演绎。即技术——数据，数学——模型——计算——模拟，全程借用演绎。

用脑成像中的功能成像等一系列技术工具来还原人的心理活动。比如针对时序信息的脑电/脑磁采用电极微阵列进行监测；针对空间分布的在离子层面用钙离子成像、生化层面的神经纤维采用弥散张量成像技术等。主要的模型为计算机处理模型。具体的例子包括基于行为游戏化的应用，如市场营销、游戏可玩性评估、神经教育学等。

4数据密集性科学／自发演化——认知计算神经科学。

从21世纪初至今，分析材料，数据—数据，数据—模型，智能—仿真，自发—演化。

即各类技术——原始数据——高级数据——智能——仿真——各类模型，全程自发演化。

用数据工程和人工智能从基因-分子生物-生化层面-神经元电生理-神经代谢到激活全通量数据进行计算与模型构建。