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研究思维活动规律和形式的科学。思维一直是哲学、心理学、神经生理学及其他一些学科的重要研究内容。辩证唯物主义认为，思维是高度组织起来的物质即人脑的机能，人脑是思维的器官。思维是社会的人所特有的反映形式，它的产生和发展都同社会实践和语言紧密地联系在一起。思维是人所特有的认识能力，是人的意识掌握客观事物的高级形式。思维在社会实践的基础上，对感性材料进行分析和综合，通过概念、判断、推理的形式，造成合乎逻辑的理论体系，反映客观事物的本质属性和运动规律。思维过程是一个从具体到抽象，再从抽象到具体的过程，其目的是在思维中再现客观事物的本质，达到对客观事物的具体认识。思维规律由外部世界的规律所决定，是外部世界规律在人的思维过程中的反映。
辩证唯物主义关于思维的观点是思维科学研究的基础 。20世纪初，从物质运动形式上对思维作出重大研究成果的巴甫洛夫高级神经活动学说，初步揭示了思维的神经生理机制。从对事物本质、整体反映上研究思维的突出成就是辩证思维学。它是由马克思、恩格斯在德国古典哲学与近代科学的基础上创立，并为列宁等人所发展的思维学说。辩证思维学在《资本论》的创作中，在俄国革命和中国革命的伟大社会实践中，显示出它的巨大价值。
20世纪50年代以后，脑科学有了新的重大进展，斯佩里等人对左脑和右脑功能的研究，对大脑机能区的定位研究 ，对神经回路的研究，脑物理和脑化学的研究等，都进一步揭示了思维的物质运动性质；与此同时，皮亚杰等人对儿童思维和成人思维的研究，新近兴起的认知科学对人脑信息加工机理的研究，则又丰富了人脑反映事物本质之机制的知识 。这些研究成果为思维科学积累了新的科学资料。当代各学科的多层次和横向渗透发展，尤其是信息论和计算机科学的诞生，为深入地研究人的思维开辟了新的途径。
思维科学分为思维科学的基础科学，思维科学的技术科学及思维科学的工程技术3个层次 。 思维科学的基础科学研究思维活动的基本形式——逻辑思维、形象思维和灵感思维，并通过对这些基本思维活动形式的研究，揭示思维的普遍规律和具体规律。因此，思维科学的基础科学可有若干分支 ，如逻辑思维学、形象思维学等。个体思维的累积和集合，构成社会群体的集体思维。研究社会群体集体思维的是社会思维学。它也是思维科学的一门基础学科。
思维是人脑这种最高级物质的机能，但是人脑思维却可以在一定的程度上为机器和动物所模拟。能够模拟人脑思维的机器就是智能机器。研究智能机器及模拟人脑思维方法与程序的科学被称为人工智能或机器思维学。研究高级动物对人的思维的模拟能力和如何实现这种模拟的科学是动物思维学。不论机器模拟还是动物模拟，都不是人脑思维的原样复制，而是一种变形的模拟。例如智能机器解决问题，它在某些方面（如计算）放大了人脑思维的功能，其效率为人脑所不可及；在另外一些方面（如辨识）则远远落后于人脑的功能。机器和动物模拟人脑思维，有深远的理论意义和实用价值，因此，机器思维学和动物思维学是思维科学的重要分支。
目前思维科学还处于初创阶段，分析的研究远远大于综合的研究，各部门独立的研究甚于跨部门的共同研究，还有待于形成统一的体系。
在当代信息社会里，知识、智力、智慧的重要性日益增长，思维对于知识的产生，对智力和智慧的形成起着关键性作用，因此人们对思维科学的关注也日益增强。思维科学具有广阔的发展前景和取得重大突破的可能性，同时，思维科学的进步必将大大丰富马克思主义的认识论宝库。
思维科学是个庞大的学科群体，包括逻辑学、心理学、脑神经生理学、哲学认识论、人工智能和辩证逻辑等。
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