卡尼曼认知理论视角下的“沃森选择任务”探析

毛位亮，邓辉文，李夫泽

（1a.西南大学国家治理学院，重庆 400715；1b.西南大学计算机与信息科学学院，重庆 400715；2.湖南人文科技学院文学院，湖南 娄底 041700）

一、引言

英国心理学家彼得·沃森（Peter Wason）于1966年设计了一个推理任务，也称四卡选择任务，自设计出以来，就引起了大量的哲学家、认知科学家以及逻辑学家的讨论，相应的成果大多集中于两个方面。

一个方面，是致力于形成一个理论，在微观上来解释沃森选择任务中的相关现象。如2000年，科斯米兹（Leda Cosmides）和图比（John Tooby）等人发现[1]，被试者们在“必须年满18岁才能饮酒”与“如果卡片一面是元音那么另一面是偶数”的这类相似条件句推理实验中，前者的正确率要显著高于后者，他们用“社会契约理论”（Social contract theory）来加以解释，认为被试者们在面对包含社会规范内容相关的推理时，会做得更好，因为从进化的角度来看，人类在残酷的生存条件下，对于他人因欺诈而违反社会规范的后果，通常会波及自身并损害到生存利益，所以要能快速准确察觉出欺诈者与欺诈内容，这就是一项很重要的能力，随着自然选择的演化，这种能力就在心智中形成了特定的推理能力模块[2]，而解决抽象推理问题，如卡片正反面的任务，则较之没有那么迫切。2013年，刘剑凌的文章用“否定效应”来加以解释[3]，认为推理内容涉及到“否定”时，就会变成一个较为复杂的问题，认知在“否定”部分的加工会变得较为困难。

另一个方面，是以沃森选择任务为窗口，在宏观上审视与追问日常推理过程中，基本的逻辑、心理以及哲学基础与意谓。如蔡曙山教授有多篇文章①借沃森选择任务这一具体案例，上升讨论到推理中逻辑与心理的问题。2005年，傅庆芳在文章中给出了很多思考[4]，如指出逻辑推理是在封闭系统下，只考虑形式的有效性，而不考虑具体的内容；而现实世界是一个开放系统，推理的过程会受到心理、信息、环境等诸多因素的干扰，在现实中的推理要多关注启发式思考（heuristic）理论；2018年，李帅在文章的展望部分[5]，谈及了双系统理论是一个不错的解决办法，但也存在一定的问题，如日常推理与形式推理的界限在哪里，日常推理具体的运行机制又是怎样的，等等。

本文在前人研究的基础上，通过简要介绍沃森选择任务的具体内容与理论解释，然后辨析“非逻辑与非理性”两个概念间的不同之处，最后以卡尼曼②的认知理论，结合沃森选择任务中出现“漏选与错选”的现象，进一步探讨这些行为背后的理论依据。

二、沃森选择任务的具体内容

沃森选择任务有很多不同的版本，但都大同小异，这里选择其中之一:实验者向被试者呈现4张卡片，每张卡片上，一面是字母，另一面是数字。为了检验规则“如果卡片的一面是元音字母，那么另一面是偶数”的真假性，必须翻看哪些卡片？如下图1[3]。

图1 沃森选择任务

实验结果如图2显示[6]，只有4%的被试者认为需翻看卡片A和7（正确答案）；46%的被试者选择者翻看卡片A和2；35%的被试者选择翻看卡片A；约5%的被试者选择翻看卡片7。后来，奥克斯福德和查特（Oaksford,M.&Chater,N）又陆续做了34个选择任务实验[7]，得到了大样本的实验数据结果，89%的被试者选卡片A，25%的被试者选卡片7，62%的被试者选卡片2，16%的被试者选卡片K。据认知科学家约翰·安德森（John R.Anderson）记载[8]，在实验早期，沃森在IBM研究中心的报告上提出了相似的问题，观众中不乏有数学、物理学的博士也没能很好地完成任务。

图2 被试者选项的统计分布

三、对沃森选择任务的理论解释

从以上的实验结果中不难看出，沃森选择任务中被试者们表现出的种种“不完美”行为，不是一种简单、偶然的现象，而是一种普遍、系统的现象。针对这些现象，相关学者从不同的角度进行了分析。

（一）内容效应(Content effect)

这种观点认为，比起陌生的领域，人们在更为熟悉的领域中可以做出更好的推理判断。沙普尔（Shapiro.D）等人[9]就认为是实验本身的抽象性，而导致被试者不能很好地完成推理任务，他们改变了实验内容，要求被试者检验“我每次去曼彻斯特都是乘坐汽车去的”，这一条件句的真假性时，结果有62%的被试者给出了正确的答案。格里格斯和考格斯（Griggs，RA&Cox，JR）等人将实验材料作了改变[10]，要求被试者假设自己是一名警察，要去检验一个酒吧里是否有未成年人饮酒，具体的规则是：如果一个人在喝酒，那么他应该在18岁以上。然后有四张卡片，卡片的一面是饮品，另一面是饮用者的年龄，分别是：啤酒、可乐、16岁、19岁，问应该如何挑选验证？结果显示有72%的被试者选出了正确答案。这一研究结果表明，使用具体非抽象的实验内容，能在一定程度上帮助认知主体更好地完成条件推理任务。但图比等人的工作表明，并不是这种简单的把实验材料由抽象换到具体，就都可以显著提升被试者们的条件推理能力，而是要把这种内容细分到是与社会规范相关的内容，才能在一定程度上帮助被试者更好地完成推理任务。由此可见，这个问题实际上还是很复杂的，值得用更多的视角，来做更全面的分析。

（二）否定效应（Negation effect）

在《人类的心智与认知》中[11]，蔡曙山教授则认为之所以会出现这种情况，有部分原因是因为认知主体对否定的推理更为困难，加工难度更大，因为这需要更多的推理步骤和耗费更多的认知资源。蔡曙山教授进一步洞见性地指出关键性问题所在：“逻辑学在研究推理时只考虑推理的有效性，而不考虑推理的难度和它所占用的认知资源”。《否定效应与逻辑等价——对沃森实验的解释》这篇文章[3]，也持相似观点认为“人类没有进化出发达的否定思维机制”“否定句加工困难”等因素导致“大脑对否定的加工十分困难，这就是否定效应”。从“否定”的角度，对沃森选择任务进行分析，确实有一定的新颖性，与此同时也值得做更多、更广的理论探索，因为还有很多其他的推理实验，如THOG③任务，Linda④任务等，这类任务包含更多的是关于析取与合取相关的内容，而较少包含否定的内容，被试者们同样会给出形形色色的错误答案，这些现象可能用否定效应解释就稍微有点力不从心，还需要其他的理论来做解释说明。

（三）证实偏向(Confirmation bias)

从理论出发，逻辑学中的真值表可以直观的罗列出这个假言命题“如果卡片的一面是元音字母（P），那么另一面为偶数（Q）”的真假情况，P→Q的真值表如下

表1 P→Q的真值表

可以看出要想验证P→Q的真假情况，有如下两种方法：（1）是从P为真时出发，验证Q的真假情况，如果Q为真，那么整个P→Q为真；如果Q为假，那么整个P→Q为假；（2）是从Q为假时出发，验证P的真假情况，如果P为真，那么整个P→Q为假；如果P为假，那么整个P→Q为真。对应到沃森选择任务中，就应该是选择验证卡牌“A”和“7”的背面。这也就是运用逻辑学中的肯定前件式（MP）规则和否定后件式（MT）规则。

从现实出发，沃森本人则认为[12]，人们在日常生活中的推理，与理论上的推理有所不同，认知主体有较强的证实倾向，而较少采用证伪的方式。这一观点在解释该现象上确实合理，但又总感觉“隔靴搔痒”解释的不够深入，因为没有触及到更深层次的问题，即为什么认知主体会较少采用证伪的方式？为什么认知主体会较少采用MT规则？是因为认知主体，后天没有训练、习得相关的思维方式，还是先天在生理、认知层面上，本身就不擅长“MT规则”？如果是的话，那么还有哪些思维方式同样也是我们不擅长的呢？这些问题都值得我们做进一步的回答。

（四）不合理因素（Unreasonable factor）

还有观点聚焦于实验本身有很多不合理的因素，如没有明确给出对规则的解释，这会导致被试者错误的理解一些信息，如马戈利斯（Margolis）[13]，就认为在沃森选择任务中，被试者犯了一些逻辑错误是因为误解了一些信息所导致的，比如被试者把规则中的“如果，那么”理解成了“当且仅当”[4]，而“当且仅当”，这是一个双向的推理，所以会有很多的被试者选择卡片“A”和“2”。再比如，有观点认为这个实验本身是一个考察逻辑推理的问题，却有意无意“伪装”成一个日常推理的问题，再加上没有明确的奖惩措施、规定时间的有限性等等因素，导致大多数被试者会随意地进行选择，而不会认真对待，这种随意得出的推理结果被放大上升为“人是不理性的”，这明显是不合适的。从实验设计的角度出发确实能解释一部分现象，但该观点还是稍显一定的局限性，因为总还是存在能正确理解信息但仍没能完美完成任务的被试者，该观点不太能解释这一部分的群体为什么不能很好地完成任务。

四、卡尼曼认知理论视角下的解释

前述理论观点都具有一定程度的解释力，但研究不应该止步于此，值得用更多的理论视角来加以分析这些现象，接下来本文就在前人研究的基础上，顺着相关的研究思路，从认知的角度，以回答问题的方式，来作更进一步地分析，问题一：为什么要从认知的角度，来看待沃森选择任务中的行为现象？问题二：怎么样用认知的理论，来解释沃森选择任务中的行为现象。试着通过回答这些问题，来更好地厘清这些行为现象背后的理论依据。

（一）非逻辑与非理性（Illogical and irrational）

为了回答问题一，关键是要意识到，沃森选择任务中表现出的非逻辑与非理性不是一回事。不能由被试者在任务中犯的非逻辑，而上升到人就是非理性的结论。首先，这里以决策论中的案例入手。通过介绍卡尼曼的前景理论（Prospect Theory），来见微知著，体会到非逻辑与非理性之间的区别。这种的例文有很多，但是大致思想都是一样的，是说有如下两个情景[15]，情景一：A生意可以稳赚800元，B生意有85%的机会赚1000元，但也有15%的可能分文不赚；情景二：A生意要稳赔800元，B生意有85%的可能赔1000元，但相应地也有15%的可能不赔钱。按照传统期望效用理论：

情景一：选择A的效用，TM（A）=800，选择B的效用，TM（B）=85%β1000+15%β0=850

情景二：选择A的效用，TM（A）=-800，选择B的效用，TM（B）=-（85%β1000+15%β0）=-850

这样来看，理性的选择是在情景一下选择B，情景二下选择A。但实验的结果却是，情景一下84%的人选择了A，情景二下87%的人选择了B。从结果看这明显和效用理论的逻辑相违背，是“非逻辑”的，但卡尼曼后面完善发展出的“前景理论”[16]认为：第一，在面临获得时，大多数人是风险厌恶的。第二，在面临损失时，大多数人是风险偏好的；第三，人们对损失和获得的敏感程度不同，损失的痛苦要远远大于获得的快乐。这样就从认知的角度，解释了这个在利益得失上“非逻辑”的行为，其实在心理认知上是有另一种“理性”的。

然后，具体到沃森选择任务中，“非逻辑”指的是沃森选择任务中被试者们错选了卡片“2”，和漏选卡片“7”的现象，前一个选择对应到逻辑学中的肯定后件式（AC），这是一个无效的推理规则，被试者们大量采用；后一个选择对应到否定后件式（MT），这是一个有效的推理规则，被试者们却鲜有采用，被试者们违背了如上的这些逻辑学规则，统称为“非逻辑”。“非理性”实则是一个很深奥的概念，这里只采取一种较为简单的定义：主观的认知、行为，统统与客观的规律不符。从这样的定义乍看起来，非逻辑好像就是非理性，借用《心智行动及其产品——沃森选择任务新探》文章中的论述认为“因此，沃森选择任务的结果就与人们普遍接受的人是理性的这种观念相悖”[14]。但这正是本文认为至关重要且有异议的地方，沃森选择任务中，被试者表现出的“非逻辑”不能上升到人就是“非理性”的结论。“非理性”中确实有“非逻辑”的一面，但“非逻辑”并不全然就是“非理性”，因为“理性”的部分里面还有很多其他至关重要的因素，如认知的因素，环境的因素，等等，这些因素却被有意无意地忽视了，而只盯着违反逻辑学规则这一个因素不放。换言之，“非逻辑”违反的规律只是逻辑学的规律，而“非理性”违反的规律是客观规律，客观规律就不只包含逻辑学规律，还有经济学规律，生物学规律，认知学规律等等一系列的规律。最后得出结论，一些看似“不理性”的问题背后，实际上有可能是视角过于单一，只局限于某一个理论的结果，如果采用了另外一些视角、另外一些理论就会发现，这些行为不是不理性的，而是在某些问题上我们可能有自己另外的考量，另外的一套思维流程、思考方式，尽管这些方式可能会显得不合逻辑，最终呈现出一种西蒙（Simon）所认为的“有限理性”。接着，自然而然引申出的另一个问题就是，关于提到的“另外的考量，另外的一套思维流程、思考方式”具体是怎样的一套思维流程、思考方式。这就涉及到问题二：怎么样用认知的理论，来解释沃森选择任务中的行为现象。

（二）漏选卡片“7”与易得性启发法理论（Availability heuristics theory）

漏选卡片“7”的现象用易得性启发法理论进行解释，易得性启发法理论是指[17]：“一旦人们对某事件没有经验的时候，人们往往会根据该事件可想象的难易程度来判定它的发生概率”。本文认为这种启发式思考，不只是会对一些概率事件进行误判，还会对某些逻辑事件进行误判，从而漏选卡片“ 77”。首先，卡尼曼原是用这种理论来解释，为什么有部分群体会对一些概率事件进行误判，如在一个实验中，被试者被问及是飞机更容易出事，还是火车更容易出事？大多数被试者会认为是飞机更容易出事，因为当大多数人被问及这个问题时，很容易回忆起某某飞机坠毁的新闻、不久前失联的马航，而不太能回忆起火车什么时候出过事，因为媒体、网络经常会发布关于飞机失事这种重大新闻，而较少去报道火车出事等寻常性新闻，这就给人们造成了一种主观上的错觉而忽略了客观的数据，真实情况是，从事故发生的比率来看，美国安委会的一次统计表明，火车的事故率要比飞机高近22倍。其次，本文认为这种易得性启发法思考，不只是会影响到对某些概率事件进行误判，还会影响到对一些逻辑事件也进行误判，会扩充演变成“容易想象到的就是逻辑上可行的，不容易想象到的就是逻辑上不太可行的”。最后，结合到沃森选择任务来做具体分析，当被试者被问及如何挑选卡片时，个体会搜索自己过往的相似经历，以模仿求解，比如会回忆自己是如何验证“如果天气好，就去打球”这种相似条件句的真假情况，被试者能够很容易地回忆起“在某一天天气好时，然后去打球开心的情形”也能很容易地回忆起某一天天气好，却没去食言的场景，从而判断出整个条件句的真假情况，却不太能容易地回忆起自己没有打球时，那天的天气状况，也就很难通过这种方式来反推整个条件句的真假情况。总结一下就是，被试者很容易想象到的是通过前件成立的条件下，等待验证后件的成立与否，进而对整个蕴含式进行判别，所进行的推理方式；而较难联想到当后件不成立时，以前件的真假情况，来对整个蕴含式进行判别的推理方式，这结合上面扩充版的启发法思考“容易想到的方式是逻辑可行的，不容易想到的方式是逻辑不可行的”，最终表现在任务中的就是，被使者们基本都能选到卡片“A”，而较难选到卡片“7”。

当然这里也有疑问会认为，被试者为什么就一定会类比联想到“如果天气好，就去打球”的条件句，也有可能会想到“如果这次我成功了，我就奖励自己一顿”“如果天下雨，地就会湿”等这些条件句呀。本文认为，这些其实是大同小异的，被试者不管如何联想，能想到的都是具体的、和生活相关的内容，因为这些是自己经历的、熟悉的，而较难联想到抽象的、陌生的内容，这也和“内容效应”相呼应。本文用天气、打球的例子，只是做了一个最一般的思考模型，其余情况虽具体的内容不同，但思考的逻辑流程大抵和这个类似。与此相比，更关键的问题是，为什么我们会用启发式思考？一种回答是，我们的认知资源其实是有限的，因为有限，我们的认知系统在处理问题时，就往往走“捷径”，以达到节省认知资源的目的，这种走“捷径”的思考方式有很多，易得性启发思考方式就是其中一种。

（三）错选卡片“2”与双系统理论（Dual system theory）

错选卡片“2”的现象用双系统理论加以解释，卡尼曼的“双系统理论”认为[18]：我们存在两套思维加工系统，其中系统1是直觉的、快速的启发式加工系统，系统2是理性的、缓慢的分析式加工系统。通常情况下，两个系统的使用权重会有所差别，系统1是处于自主运行的状态，而系统2是处于“休眠”的状态。只有系统1运行遇到困难的时候，才会调动系统2来进行更深一步的处理。本文认为，对信息的误判，会导致认知加工过程一开始在处理问题时，对两个系统的使用权重上发生偏移，从而错选卡片“2”。首先，选择卡片“2”和没有选择卡片“7”，虽然这两个选择都是被试者做得不完美的地方，但这两个选择其实是有本质上的差别的，前者是在“质”的层面上错选了卡片，而后者是在“量”的层面上漏选了卡片，即前者是被试者运用了错误的方法，后者是被试者没有全部运用正确的方法，前面基于卡尼曼的启发式思考理论，只是解释了被试者为什么会漏选卡片“7”的情形，而不能解释为什么会有那么多的被试者，会运用错误的方法而错选卡片“2”。其次，用这个双系统理论来结合任务分析，就是当被试者被要求检验规则“如果卡片的一面是元音字母，那么另一面为偶数”的真假情况时，被试者一开始不会感觉到，这是一个诸如“34β43”这种明显需要一定计算、思考的问题，进而不会有意识的调用系统2来进行分析，而是会感觉到这个任务是自己比较熟悉的，也应该是比较简单的，只靠系统1就可以“轻松拿下”，这时就会基于规则被表征到的“元音”和“偶数”，做最简单直观、一一对应的处理，而最终得到错误的答案。最后加以总结就是，这种对问题复杂性的误判，会使得一开始认知加工过程在信息处理的权重上，由一个方向转为了另一个方向，从系统2追求的逻辑上绝对可靠性，转为系统1追求的直觉上相对可靠性；从系统2追求的逻辑形式有效，转为系统1追求的简单直观有效；从系统2追求的全局最优解，转为系统1追求的当下满意解。日常生活中绝大部分的问题决策，仅靠系统1就可以高效省力地解决，但是当遇到复杂问题时，本应由系统2加工时，却由于各种各样的原因，转手交给了系统1处理，这就难免会在结果上造成一定程度的偏差。这也是系统1和系统2高效分工背后的一个弊端，即牺牲一定的精确性，而换来更大的高效性。这种经济高效的双系统思考方式，也和第四点“不合理因素”不谋而合，就是在没有明确的奖惩措施、规定时间的有限性条件下，被试者们不会耗费过多的精力去深思熟虑，做这种“不划算”的推理，而是会采用经济省力的思考原则，做最简单直观的推理。

五、总结

本文从介绍沃森选择任务的具体内容与理论解释出发，然后以两个问题为线索，通过“非逻辑与非理性”，“漏选与错选”的角度来分别回答，具体而言就是三个方面：一是要意识到沃森选择任务中表现出的非逻辑，要从认知的层面上加以考虑，而不能简单地就定性为非理性；二是从认知资源有限性的层面上，用易得性启发式思考理论解释了漏选卡片“7”的现象；三是从认知加工过程的层面上，用双系统理论解释了错选卡片“2”的现象。以这样的方式，更好地厘清了这些行为背后的理论依据。

至于后续的研究工作还有很多，比如如何回答吉仁泽（Gigerenzer）等人⑤“太少与太多”的诘问，日常实际推理与逻辑理论推理还有哪些方面的不同，背后的原因又是为什么，等等一系列的问题，在如今越来越倡导学科交叉融合的背景下，这些问题也需要逻辑学、认知科学、心理学等学科携手做更多的共同探索、共同研究。

注释：

①具体可参见蔡曙山教授的《推理在学习与认知中的作用》，《科学发现的心理逻辑模型》等文章。

②丹尼尔·卡尼曼（Daniel Kahneman）(1934-),以色列和美国双重国籍，1954年毕业于以色列希伯来大学，获心理学与数学学士学位，1961年于美国加州大学获得心理学博士学位。研究方向是心理学与经济学的交叉融合，2002年与美国乔治梅森大学史密斯（Vernon L．Smith）教授，一起获得诺贝尔经济学奖。

③THOG任务，也是沃森设计的一个经典推理问题，内容是说有4个图案：黑色的菱形、白色的菱形、黑色的圆形、白色的圆形，现在主试心里已经选择了一个图案。规则如下：这4个图案中，要么和主试所选图案的颜色相同，要么形状相同，但不是两者都相同，则被称为THOG图案，现在黑色的菱形是一个THOG图案，那么如果有另一个THOG图案的话，是哪一个?超过80%的被试者不能正确解决THOG问题。

④Linda任务，是由卡尼曼和特维斯基（Tversky）在1983年设计出来的一个问题，具体的内容是说，有这么一段描述：“琳达今年31岁，单身，为人聪慧。她大学时主修哲学，且非常关心种族歧视和社会不公平的问题，曾参与过反核示威游行。”根据这一段描述，让被试者选择琳达现在更可能是以下哪种情况，A银行出纳，B有女权主义倾向的银行出纳。大多数被试者会认为是B，但这一选择却违背了概率原则。

⑤ 具体可参见吉仁泽《How to Make Cognitive Illusions Disappear:Beyond "Heuristics and Biases"》，《Reasoning the Fast and Frugal Way》等文章。