到70年代末尾，认知心理学和这些相关领域均慢慢形成各认知学科，或者集合地称作认知科学。认知革命决不仅指心理学中一场空前规模的深化和扩展，它是非同寻常的——的确，可以说是令人完全难以相信的——它是六门有关心理过程新知识的科学同时的发展。
计算机科学在当时对心理学的影响最大。这个新的研究领域是二战期间深入研究的结果，当时，盟军急需能计算的机器，使它可以快速地处理大量数字，以引导防空火炮，操作航行设备等。可是，哪怕很高速的计算机器都需要人类操作员来告诉它做什么，每次计算之后，下一步做什么，这就严重地阻碍了它们的速度，并引发了计算不准确的情况。到40年代，数学家和工程师开始给机器提供一套存储在其电子记忆中的指令（程序）。现在，机器可以快速和准确地指导他们自己的操作，贯彻很长顺序的操作，并作出一些下一步做什么的决定。计算机器成了计算机。
一开始，计算机只处理数字问题。可是，如数学家约翰·冯·纽曼和克劳德·香农和其它计算机专家很快就指出的一样，任何符号都可以代表另一个种类的符号。一个数字可以代表一个字母，一系列数字可以代表一个词，数学计算可以代表通过语言表达出来的关系。比如，＝号可以代表“与……相同，”≠号代表“与……不同”，＞代表“大于”或者“太多。”设定一套使字变成数字和逻辑关系，或者反过来的规则，计算机就可以执行一些与某些人类推理类似的操作。
计算机可能在某些方面发挥思维功能的思想——当时，这种想法听上去更像是科幻小说而不是科学——1948年首先由冯·纽曼和神经生理学家沃伦·麦卡洛克在加利福尼亚科技大学举行的一次“人类行为的大脑机制”学术会上提交出来讨论。
这个想法吸引了赫伯特·西蒙，当时他还是卡耐基学院（现在是卡耐基－默伦大学）讲政治科学的一位年轻教授。然而，“讲政治科学的一位教授”几乎没有对他描述。西蒙是一位电气工程师的儿子，非常聪明，在学校总是跳级，比自己的朋友和同学都年轻一些。他不喜欢运动，在威斯康辛长大，很清楚自己的犹太背景，因此，他使自己成为一名知识分子而安慰自己是一点也不奇怪的，可是，实际上，他的兴趣是见异思迁，非常广泛的；他虽然成了一名政治科学家，可是，他对数学却有兴趣，自学了数学、经济学（他为此获得1978年的诺贝尔奖）、管理、逻辑、心理学和计算机科学。
1954年，西蒙和他的一位极聪明的年轻研究生艾伦·纽厄尔发现，他们对计算机和思维（两人后来都在心理学中得到学位）以及创造一种会思维的计算机程序拥有极大的兴趣。一开始，他们选择了非常有限的思维种类，也就是形式逻辑中的求证定律，这完全是一种符号和几乎是代数的过程。西蒙的任务是要求出公理的证明，“不仅尽量拆细，不仅是求证步骤，而且要找到引导我的一些提示。”接着，他们两个人一起试着把这个信息合成一个流程图，他们把这个流程图变成了一种计算机程序。
一年半之后，西蒙和纽厄尔在1956年于麻省理工学院举行的的一次信息理论学术会上震惊了出席会议的人。他们描述了自己的智力产品——“逻辑理论器”。这种程序在一座由真空管制造的原始大型机约尼阿克上首次运行，能够以逻辑形式证明一系列的公理，每个公理求证时间从不到1…15分钟不等。（如果用现代计算机，需要的时间可能不够眼睛眨一下。）“逻辑理论器”是第一道人工智能程序，它当时还不是非常智能化的。它只能证明逻辑公理——求证的速度跟一位普通的大学生所需的时间差不多——而且，还必需以代数符号进行。可是，作为第一道能进行某种类似思维的活动的计算机程序，它的确是一种石破天惊的成就。
到第二年的末尾，即1957年，纽厄尔和西蒙以及一位大学生克利弗德·肖已经编写成了另一个聪明得多的程序，即GPS（通用问题求解器），它合成了一系列宽泛的原理，与许多智力任务差不多，包括求证几何公理，解决密码算术问题和下国际象棋。GPS会先走一步，或者首先探索，开始决定“问题空间”（在开始状态与预期目标之间所含所有可能步骤的区域），察看结果，以确定这个步骤已离目标更近一些，调合接下来的可能步骤并加以测试，看哪一个会使它向前更进一步接近目标，如果一系列推理偏离了方向，则倒回到最后一个决定点，从另一个方向重新开始。GPS早期能够很容易地解决的简单问题如下所示（问题不是以这些单词表现出来的，因为GPS不理解，而是以数学符号表达出来的）：
一位长得很胖的父亲和两个年轻的儿子必须在森林里跨过一条湍急的河。他们找到了一条废弃的船可以划过，但如果过载就会沉没。每个孩子重100磅。两个孩子加起来的重量与父亲相等，这条船最多只能载重200磅。父亲和孩子如何过河呢？
答案虽然很简单，要求退一步才能前进。两个孩子上船过河，一个上岸，另一个划回去上岸；父亲划过去下船，另一边的孩子再划回来，把这边的孩子拉上去再一起划过河。GPS在设计和测试这个解时，在做与人类思维类似的事情。通过同一类的启发过程——广泛的探索及评估——它就可以解决类似但困难得多的问题。
GPS的两个基本特征（及后来的人工智能程序）给认知心理学带来了深刻的变化，因为它们给了心理学家一些更为详细和可操作的心理过程概念化，这超过了他们以前所具有的一切，而且还有调查问题切实可行的办法。
特征之一是代表：即用符号代表其它符号或者现象。在GPS中，数字可代表词汇或者一些关系，而在由GPS进行操作的硬件中（即实际的计算机），成组的晶体管通过二进制开关的开闭代表这些数字。通过类比，认知心理学家就可以把图象、词汇和其它一些存储在思维中的符号当作外部现象的代表，把大脑神经反应看作这些图象、符号和思想的代表。换句话说，一个代表对应于它所代表的东西而不需要完全与它相似。可这实际上是新瓶装旧酒；笛卡儿和费马很久以前就曾发现，代数等式可以通过图中的线条表现出来。
第二个特征是信息处理：通过程序进行数据的变形和操纵以达到一个目标。在GPS情形中，进入的信息——即每个步骤的反馈——是以它导向什么地方进行评价的，用来确定下个步骤，存储在记忆中，需要时再调出来等等。通过类比，认知心理学家可以把思维看作一种信息处理程序，它可以将知觉和其它进入的数据变成心理代表，并一步步地评估，用它们确定达到目标途中的下一个步骤，把它们增加进记忆中，再在需要时重新调出来。
信息处理（IP）或者思维的“可计算”模式自60年代开始一直就成了认知心理学指导性的比喻，并使研究者及理论家们能够以前所未有的方式探索内部的宇宙。
这样的探索方法中的一个例子可以说明IP模式是如何使认知心理学家们确定思维里面发生的事情的。在1967年的一项实验中，一个研究小组请受试者尽量快地大声说投在屏幕上的两个字母是否有相同或者不同的名字。当受试者看到
AA
时，他们几乎立即就说出“相同”，而当他们看到Aa时，他们也差不多同时就说“相同”。可是，研究者们利用高精度计时器测出了极细微的差别。平均来讲，受试者在549毫秒的时间内回答AA，在623毫秒的时间内回答Aa。这肯定是个细微的差别，可在统计学上却是个有意义的差别。用什么来解释这个差别呢？
IP模式把任何简单的认知过程都看作一系列一步一步以数据形式采取的行动。下列简单的流程图是认知心理学家们经常画的典型的图例，它可以象征当我们看到并辨认出事物时发生的事情：
这可以解释实验中的反应——时间差别。如果一个图象直接从最开始的“处理”框向“意识”框进发，它会以比必须通过其它两三个框而达到目的的过程更快些。为了辨别包含在AA中的字母是相同的字母，受试者只需要完成视觉图象中的视模式辨别就可以了；为了辨别Aa中的字母是否是相同的字母，受试者得把记忆中每个字母的名字定位下来，然后看看它们是否一样——这额外的处理需要74毫秒，一个很小但是必然的差别，也是思维如何完成这个小任务的证据。因此，基于IP模式的哪怕微不足道的一个实验也可以显示出思维里面发生的事情。
确切地说，这项发现是从结果中得出的推论，而不是对过程的直接观察。可是，与行为主义教条不一样的是，从结果中推论一个看不见的东西，这在“硬”科学中是不合理的。地质学家根据沉积层来推断过去的事件，宇宙学家根据遥远星系古老的光来推论宇宙的形成和发育，物理学家根据瞬时原子粒子留在雾室或者乳胶上的痕迹来判断其特征，生物学家通过化石推论产生了人类的进化通道。探索思维的内部宇宙也是根据同样一些方法：心理学家不能进入里面，可是，他们可以根据可以说是通过可视的思想过程这个痕迹而推断它工作的情形。
认知神经科学家眼中的记忆
认知神经科学，也叫做行为主义神经生物学的爆炸性发展也给认知过程带来了完全不同的一线曙光。生物学的这个专业分支是要解释神经现象水平上的心理过程；我们在胡贝尔和威塞尔的实验中看到过一个例子，它历史性地发现了只对特别形状或者运动方向有反应的一些视网膜细胞。
神经科学方法早已有之，至少可以回溯到笛卡儿时代。尽管他相信思维是非物质的，可是，他猜想，如我们所看到的，反射是由“活力”通过神经系统的流动引起的，正如御花园里的自动装置的移动是由水管里的水流冲动所致，而记忆是特种“大脑孔隙”扩大所致，通过这些孔隙，活力就可以在学习期间通过。同样的，一个世纪以前，年轻的弗洛伊德很自信地宣布说，所有的心理过程都可以当作神经元“可以进行数量确定的状态”，尽管他后来很快懊恼地承认，进行这样的理解时间尚未成熟。
同样的希望却继续激发许多研究者的灵感。在过去的40年间，特别是在过去的15年间，认知神经科学中超凡的进展已经使得一些狂热者宣布，像需要、情绪和思想这样一些概念会被生物学数据所代替。一位神经科学家保尔·丘奇兰德宣布，当人类能够得到这些数据时：
我们在终于到来的真正充裕的框架内，将着手对内部的状态和活动加以重新考虑。我们对人们彼此之间的行为的解释会利用像神经药物生理状态、专门化的解剖学区域的神经活动，以及被新理论视作有关的所有无论什么状态。
认知神经科学家——他们当中有些是研究过心理学的神经生物学家，还有一些是研究过神经科学的心理学家——不是在思维过程上进行研究的，而是以“湿件”中实际发生的现象进行研究的，这些“湿件”是一万亿到二万亿构成人脑的神经元。使他们发生兴趣的是像钠和其它离子作为电脉冲沿着神经元的提轴（主杆）进出的现象；神经传递器（突触中产生的化学物质，脉冲通过它进入其它神经元的联接处）的分子结构；从一个神经元带着激发或者抑制的信息跳过显微级的突触间隙，到达另一个神经元的神经传递器分子；和由不同刺激及心理活动引发的神经通道和网络。
有些工作还带着滑稽的色彩。一位研究者在一只雄草蜢的肌肉里植入了16根微电极，以期记录其神经元在交尾期间的电脉冲。另外一些人把微电极插入蟑螂左前腿和蜗牛的足部，以测量它们爬向目标时的神经脉冲。调查者们认为这些是对“动机行为”的研究。
在所有认知过程中，特别是在更高级的物种中，记忆是最为基本的。认知神经科学家一直在想办法辨认记忆力如何以及存储在分子水平的什么地方。下面是他们进行研究的一些办法：
——早在1949年，唐纳德·赫布这位加拿大心理学家就曾提出过假设，说记忆的存储是通过对连接神经元的突触的修改而形成的（这与笛卡儿的想法大同小异）。他说，突触在学习经验中反复的激发多少会加强突触，并将两个神经元连接到一种电路或者“记忆痕迹”上。赫布的假设多少在1973年得到印证，当时，一位英国神经生理学家蒂莫西·布利斯及其同事特杰·洛莫测量了一�