马克思在批评费尔马哈等旧唯物主义时曾指出，他们在认识时不是从实践、从主观方面去理解，结果，人的主观能动性使唯心主义抽象地发展了。列宁也指出：人们在历史活动中给自己构成世界的客观图景。人的意识不仅反映世界，而且“创造”世界。在现代思维科学成果的推动下，哲学认识论的研究，正在从坚持反映论的唯物主义立场和知识客观性的基点，发展为进一步深入探讨主体在认识过程中具体的主观能动性的表现，这种表现在本书中，就是我们要分析的思维的模式在认识与实践中具有重要的功能。
认识是主体对客体的反映，遵循客观规律；它又是主体依靠思维模式来反映客体，受主体特性制约。依靠思维的模式，我们能够选择、加工、储存、评价外部事物的信息，不断提高科学认识的水平，指导实践的操作活动。这里，我们着重从模式识别、语言的理解与表达、意义赋值、问题解决等方面来具体分析。
人类的认识和实践是主客体相互作用的过程，是一个不断发展的完整统一的过程。外部世界及其客观规律是必要的外部前提条件，而思维模式是认识和实践活动的必不可少的内部条件。就认识活动来说，认识就是用主体内部的模式对外部信息互相匹配的过程，同时也是对外部事物进行审美、评价的过程。
从实践活动的角度来看，思维模式可以通过符号等形式，外化为理论体系和计划方案等，来指导人们的实践，这种将思维模式“客观化”的结果已经与原来的不同，它已经在思维模式的基础上加进了新的信息，经过系统的加工而转化为客观存在的理论形态。当然，正如前面已经指出的那样，这种理论或知识系统对新的思维模式的形成又起了重要影响。客观化的理论知识形态本身并不能指导实践，它通过再转变成主体的“软件”来实现对操作的控制，通过成为人们精神的武器来指导人们改变世界的实践活动。在现代社会的条件下，我们应当注重发挥思维模式在认识与实践中的功能，防止功能的固结与思维的僵化，在实践的推动下不断地实现思维模式的跃迁。
模式识别，顾名思义就是我们通过自己思维的模式，对所面临的各种模式对象进行识别。这些模式对象，既可以是图形的，也可以是概念的。我们所积累的各种经验、所创立的种种理论，也都是某种模式。
目前，认知科学一般把模式识别分成两大类，一类是统计模式识别，是根据所识别的模式的特征，找出统计学意义上的特点进行识别。这种方法以高维随机向量分析为基础。另一类是语义、句法模式识别，这种方法综合图像模式与语言两者之间在结构方面的共性，加以沟通，给模式识别打开了一个新局面。我们在本书中，将认知科学中模式识别的范围再扩大一些，提出第三类实践模式识别，即将我们处理认识与实践活动中所遵循的某些常用的标准、惯例等，也作为一种模式识别的情境。这正如笛卡尔所说的，我们将以前所处理过问题的经验也当做某种模式，我们用它来识别和解决新近的问题。
1.图式心智与概念驱动
图形识别通常呈现完形的特征。由韦德海黙、科勒、科夫卡等人创立发展的格式塔理论认为，心理过程是一下子生成的“完形”，在意识活动中形成有组织的时空整体性结构，其性质是不能归结为该结构的各个部分的总和。某一结构的内在联系与平衡性越好，它的稳定性就越高。当代的认知科学家充分肯定图形认知的完形作用。赫尔辛基大学教授阿蒂-维科·皮塔瑞恩（Ahti-Veikko Pietarinen）提出了“图式心智”（DiaMind）的概念。他认为，图式心智专门研究思考与推理过程中的图形构成。人们在认知过程中，有时可以不借助语言、符号而理解对象，认识是通过“图式心智”而完成的。他认为，正是有了这种图式，“思维”与“意义”才能够相互沟联，而无需语义符号。
简单的模式识别，是通过外部信息对感官的刺激，由数据（形、色、声等）驱动，人脑的信息加工过程从下至上地（通俗地说，从感性至理性地）进行。
但是在现实的识别过程中，人更多的是自上而下加工信息，依靠思维模式中的概念来识别对象。中国科学院心理研究所的李家治认为，人的模式识别，更多的是由概念驱动，人能否从图像中认出某种模式，或认出什么样的模式，人自己的概念会产生很大的影响。
儿童早期教育的事实和这个观点相符合。儿童看到天上飞的一个东西th或图画上类似的物体现象，大人说这是“鸟”。以后当他再次看见它们时，由记忆中“鸟”的概念的驱动，识别出对象来。模式识别总是用经验模式或理论模式等与当前的对象模式相匹配。在图一中，“正六方形”和“立方体”这两个我们脑中已有的观念，对于识别过程起重要作用；两个概念变换，图像也随之变换，虽然这期间那些实在的、有若干线条构成的关系并没有改变。
依靠概念驱动进行识别活动，这在实践和日常生活中是一个普遍现象。应该说，这也是目前人和机器的最大差别之一。人工智能研究中机器识别图像，主要是依靠数据驱动，靠对客体的自下而上的信息加工。
在计算机广泛运用于制图设计的今天，人们经常在屏幕上看到各种立体图形，它们可以是建筑模型，也可以是汽车模型，识别它们不存在任何困难。有了概念的驱动，人们在大脑（电脑）中可以随心所欲地进行图式创造或图式转换。工程师们根据事先设定的概念和程序，把一些现实生活中原先没有的虚拟图形，构建在设计蓝图中，然后想方设法地把它们变成现实，这也正是现代生产工艺不断创新、新型工具或装备不断涌现的科技进步机制的生动体现。
人们在儿童时代，也可能有过类似图形识别的经历。我们小的时候，充满幻想地仰望天空，发现蓝天之下有形状各异的云朵。这时，只要你对自己说，或者有人说，那朵云是小羊，那朵云是狮子，不出几秒钟，在概念的驱动下，你的大脑中，相关的云就“变成”了小羊或狮子。直到很长时间后，随着风的飘送，“羊”或“狮子”才慢慢地变形，变成了另外的什么东西。
通过对智力超常儿童的研究，发现他们之所以被称为神童，记忆超群，窍门不是记数字，而是记模块和图形。也就是说，在模式识别方面，他们有着过人的天赋。而在数独游戏中，一些解题高手也是根据模块关系而不是具体数字来进行填空。
模式识别在很多情境下强烈依赖于概念驱动。日常生活中，主体常常根据概念的指令，将外部事物与脑中模型（模式）进行匹配。当我们在工业制造过程开始之前，工程师先要设计出模型。这个模型是以图式的方式存在于前方之中，人们只是根据自己的理性要求，通过一系列的概念指令来一个局部一个局部地构建这个图。虽然这个模型事先并不存在，但我们可以根据工业设计的一系列要求，逐渐将它“制造”出来，只不过它还仅存于图纸之上。这个过程，我们可以称之为概念驱动下的理性匹配过程。
模式识别过程中，人的大脑会趋向于完形原则下的整体识别，也就是说，识别对象往往会以一个有机整体而被识别出，不是有机的画面，很难被心理建模。例如，心理实验中关于面孔认知的反转效应表明，“物体反转与正立的识别绩效有较大不同，正立时与反转时，面孔的认知绩效差距最大，而像房子、飞机等影响则相对较小。”有研究者认为，我们对于汉字的辨认是基于特征信息而进行的，如果将“相”字的“目”换成“木”，就会变成“林”，将“相”字的“木”和“目”距离拉大，还是会识别成“相”字，一般不会把它当做两个字。对于人的面孔来说，如果将面孔特征信息或结构信息进行改变，都会将他识别为另一个人。这是因为，原有的思维模式使得我们对汉字有着先在的预期，尽管“相”字的结构拉大，显得异常，但通常情况下，特别是在前后文语境容许情况下，我们是不会把它当做“木”和“目”两个字，而只会把它识别成一个字“相”。人的面孔识别则不同，世界上人脸相似的情况较多，稍有一些脸部特征信息的改变，就可能是另一个人的面孔。因此，脸部特征的改变会改变原先的完形原则，从而产生识别差距。研究还表明，人们对本族面孔的区分准确度更高，而在识别异族面孔时，判断标准往往较为宽松，更容易做出“在前面的实验中曾经看到过他或她”的判断。
我们在理解语言时，是通过整句的完形识别，还是运用联想来进行思考？这是一个值得研究的问题。有时，我们听到只言片语，通过推理与联想，就能够很轻易地加以理解。但有时，我们必须从句子的整体意义上，进行全局性的识别，才能够完整地把握它。语言学的完形认知学派认为，语言的习得并不在于形成简单的刺激-反应联结，而在于主体对语言情境的领悟以形成完形认知结构。可以认为，主体的思考过程，是通过思维的模式综合地对信息进行加工活动的过程。知识创造就是这样一个过程。知识体是有机的、富有生命力的组织体，我们思维的模式能够通过模块方法、联想方法，各种推理、分析、归纳等逻辑方法，综合地进行思维活动。有人问英国经济学家凯恩斯，他是用词语思考，还是用图画思考。凯恩斯回答，我用思想思考。而爱因斯坦认为，他是用一些特定的符号和一些还算清晰的图像来思考。这些可能都有道理。
事实表明，以往的知识如果是有组织的、内在具有逻辑关系的有机体，那么它们也可能成为某种模式，对外部事物的认识与判断会起到指引的作用。亚里士多德强调，过去的经验是深思熟虑和选择要采取行动的基础。
这也是一种模式识别的情境。这些经验和习惯，包含了行动的模式。在科学研究中，一些定律的发现或命名，有可能仅仅是科学共同体依靠约定论，约定成规则，这也成为一种模式。
棋手下盲棋，是模式识别的典型事例。中国象棋的高手有时可以一对多下盲棋，而围棋就很难。因为，中国象棋是汉字模块，在简单的几个棋子兵力之间，能够较容易地形成战斗关系，棋手可以记住这种关系，用模块记忆来记住对弈双方的局势，从而有精力下一人对多人的游戏。而围棋规则要复杂得多，由于围棋有361个交叉点，作战必须从全局出发，虽然有局部定式，但每个局部都在动态的过程之中，并无固定模块的规律可言。而且每个棋子都是平等的战斗力，这就比象棋复杂得多。计算机在国际象棋方面能显示出极高的水平，但在围棋方面，它连不入段位的业余棋手都赢不了。
钱学森说，模式识别跟图形的拓扑学有关系，用整体分析问题。过去不用拓扑、不用整体分析观点的路子可能走错了。这个概念是陈霖在美国提出来的，很受重视，这可能是一个新的途径。根据史忠植介绍，1982年，陈霖在美国的《科学》杂志上发表论文，就知觉过程从哪里开始的问题，提出“拓扑性质初期知觉”假说。这是他在视知觉研究领域的原创贡献，向半个世纪以来占统治地位的初期特征分析理论提出了挑战。近30年来，在与持不同学术观点的学者争论交流中，陈霖用令人信服的实验，不断完善和论证着这一假说，使之被越来越多的国际同行所接受，进而成为有国际影响力的理论。在2010年北京举行的第七届国际认知科学会议上，陈霖担任会议主席，与会科学家们在模式识别等领域进行了许多深入的阐述。
模式识别不仅受概念驱动，而且有趋向概念中心的现象。
这是一个“可逆楼梯”。在“可逆楼梯”这个概念的驱动下，我们可以把它描述（想象）成正面楼梯，从右到左拾级而上。也可以把它描述成反面楼梯，人必须头朝下从左至右行走。在2010年上映的电影《盗梦空间》里，主角在梦境中由于心理纠结，也多次行走在这个奇怪的楼梯上，总有做不完的梦，走不完的台阶。心理学实验表明，从一种图像变换到另一种图像，中间有一段间隔时间（约为几秒），但对观察者熟悉的那种图像的扫描停留时间要长一些。在本图中，识别的主要趋向以正面楼梯为中心，这说明，定向由实践和日常经验决定。心理学中常有很多两可图形的辨认，人们认出什么模式来，取决于他们在实践和学习中形成的概念。
人的“寻找”事物的过程也是一种概念驱动、理性匹配的过程。这种能力，甚至在我们很小的时候就具备。我们要“找寻”某种物品，在眼睛没发现它之前，它已经存在于我们的大脑之中，在大脑图式中有它存在的场景。如果是已知的事物，那就简单地通过概念指令，然后在思维模式中构筑它的轮廓或框架，根据以往的经验形成基本的图形，并在环境中去发现它、识别它。
如果是一个未知的事物，那就需要接受一个概念信息，对此事物进行描述，搞清楚它的形状、大小、颜色、运动状态等基本性质，从而用思维模式的这一系列概念在现实中加以匹配，看是否有这个事物与其吻合。其实，在现实生活中，除了这种视觉匹配，也包括各种其他感官的模式匹配，如欣赏音乐，或演奏乐曲。由概念启动，人们调动起思维模式中储备的乐曲节奏，然后进行听觉方面的欣赏，或运用乐器操作演奏。
