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思维科学体系作为一种综合科学体系，它所纳入的许多学科，按照它们研究对象的特殊性质，在体系中不同的功能和作用，以及各学科之间的相互关系，可以分为相互联系的三层有机结构。但是，每一层次理应由哪些学科构成，则值得商讨(下图)。
思维的基础科学应当是深刻揭示人脑思维活动的本质和普遍规律的基础理论，它应当包括两大类：一类是总结人类思维经验，揭示思维对象的普遍规律和思维自身普遍规律的各种思维科学，首先是哲学世界观和哲学史，其次还有认识论和逻辑学(形式逻辑和辩证逻辑)。这类思维科学是思维经验的概括和总结，是理论的思维科学。另一类思维科学包括研究思维主体，即人脑的生理结构和功能，揭示思维过程生理机制的神经生理学和神经解剖学，以及普通心理学和儿童心理学。
思维的技术科学应当是介于思维的基础科学和思维的技术应用之间，由前者过渡到后者的中介科学。它以思维的基础科学作为理论基础，探索表达思维活动的工具和规律，为便于应用技术手段来模拟思维活动提供技术理论的具体指导。由于思维活动的复杂性，决定指导思维技术应用的技术理论也是多种多样的，语言学、符号学、数学、数理逻辑、信息论、控制论、系统论等均可看作是思维的技术科学。
思维科学的应用技术应当是以思维的基础科学和技术科学作为指导，创造和运用某种技术手段、工具来模拟、仿生人脑的某些思维功能，用以代替人的某些脑力劳动，提高智力活动的效率，就像运用机器的技术手段模拟人体劳动器官，以代替人的体力劳动和提高劳动效率。当今能够运用技术手段模拟人脑思维部分功能的只有电子计算机和人工智能机，故只有电子计算机和人工智能机的电子、机械的技术系统，才算是思维科学的应用技术。
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