乔姆斯基的语言学理论认为,只有假设人类先天便具备专门为学习语言而定制的神经组织,我们才有可能解释婴幼儿令人惊叹的语言学习能力。在婴幼儿语言习得研究中,音位范畴的习得是十分重要的研究课题。本研究采用神经计算建模的手段研究并探讨了婴幼儿习得语言过程中对语音和语义信息的加工,对相应知识的存储,以及建立母语音位范畴的机制。本研究以语言模式的二重性、知觉重组、功能重组、范畴学习、统计学习、社交学习等重要理论为理论依据,以大脑皮层中语言功能区的神经功能、各功能区之间的神经链接等重要生理构造和神经机能为生理依据,以模块化理论和联结主义理论为模型设计依据,在Kr?ger语言处理模型现有框架的基础上,分别提出了联结可扩展的自组织神经网络模型(IGSOM)和基于语言模式二重性的网络模型(DI-GSOM)。针对语言学习的特点,我们为模型设计了改进的可扩展自组织网络结构及相应的学习算法,模拟了以上所列出的学习机制。本研究共包括两个模拟实验。第一个实验是基于I-GSOM模型对标准德语音位习得的模拟。该模拟实验证明了本研究提出的改进的可扩展自组织网络的自组织能力可以帮助模型对听觉范畴和语义范畴进行归类,网络的动态扩展性可以帮助模型应对学习过程中知识的增长。虽然模型有很高的抽象性,但是已经足以描述基本的神经系统原理,并且可以模拟自组织、关联学习、自适应、神经可塑性等生理机制。第二个实验是基于DI-GSOM模型对汉语普通话音位习得的模拟。实验分别模拟了婴幼儿对语言与生俱来的普遍感知能力、12至18个月年龄段婴幼儿对音位范畴的知觉重组过程以及19至36个月年龄段婴幼儿对母语音位感知的完善过程。通过对语言模式二重性的模拟并引入基于语义的由高层到底层的加工机制,我们验证了知觉重组和功能重组的过程。根据模拟实验结果,我们认为在习得语言的过程中,婴幼儿由语音处理感知向音位处理感知的转变并不是一个由单一因素(例如语音学习)所决定的过程。婴幼儿对母语音位范畴的习得以及对母语音系知识的建立至少需要语义知识学习和语音知识学习的共同参与。语义加工对形成正确的母语音位范畴感知起着至关重要的作用。基于语言模式的二重性理论,本研究提出的语言习得模型综合考虑了婴幼儿习得语言过程中语音和语义学习的交互作用,并对语音信息的加工进行了细化。改进的可扩展自组织网络结构及知识学习算法可以较为真实地模拟复杂的学习机制,在语言习得的算法设计上有所突破。此外,模型对声调范畴习得的建模研究具有汉语普通话的研究特色。本研究是结合语言学、心理语言学及神经语言学的跨学科的研究,具有开创性,可以填补相关研究的空白。