上個世紀(jì)八十年代中期，D.NormanJ.和Rsmuseen分別提出了認知工程（cognitive engineering）的概念，也有人將其叫做界面科學(xué)。認知工程將信息科學(xué)與人的認知特性和行為相結(jié)合進行研究，主要研究人感知信息進行判斷和決策的行為過程，研究旨在揭示人失誤的原因、失誤本質(zhì)以及減少失誤的措施。人的認知特性涉及人的認識過程中知覺、記憶、注意、思維等特性和理論。
1.1 理解
理解是學(xué)習(xí)過程的重要組成部分，現(xiàn)代認知心理學(xué)認為理解實質(zhì)上就是人以信息的傳輸、編碼為基礎(chǔ)，根據(jù)已有信息建構(gòu)內(nèi)部的心理表征、并進而獲得心理意義的過程。
理解可因人的特征和學(xué)習(xí)內(nèi)容不同而異，每個人會根據(jù)自己的圖式，對輸入信息進行整合而產(chǎn)生自己的理解。但就學(xué)習(xí)的具體過程而言，人的理解存在著一般的模式，從信息加工理論的角度來看，人的理解過程可以用如下模式來表示。
圖1 理解過程的一般模式
從理解的模式可將人的理解分為以下三個階段：
第一階段，選擇性注意階段。在這個階段，當(dāng)前的各種信息經(jīng)注意的“過濾”，一部分信息經(jīng)過感覺登記進入短時記憶。究竟哪些信息能進入短時記憶既取決于信息本身的特性，也取決于人自身特點。
第二階段，信息的編碼階段。當(dāng)人們注意到外界的信息時，這些信息就存在于我們的短時記憶之中了。通過進一步加工即編碼的信息進入長時記憶。Paivio認為人的信息編碼方式是一種雙重編碼，既可以用言語-序列儲存來編碼，也可以用映像-空間儲存來編碼。在學(xué)習(xí)中，一些抽象的概念、原理是以言語序列儲存的方式來編碼的，而一些具體的、形象的詞匯和語句則既有言語序列的編碼，又有映像空間儲存的編碼。因此，具體、形象的材料的理解和提取要遠比抽象材料的理解和提取容易。
第三階段，表征的重新建構(gòu)和整合階段。當(dāng)新的信息經(jīng)過上一階段的編碼進入人的長時記憶后，人已有的圖式就發(fā)生了相應(yīng)的變化。一方面，當(dāng)信息輸入后，已有圖式的一些節(jié)點和相應(yīng)的區(qū)域被激活，使已經(jīng)得到了編碼的信息獲得了心理意義；另一方面，新信息的納入又使已有的圖式發(fā)生了相應(yīng)的變化。如果新信息和已有圖式中的命題網(wǎng)絡(luò)相關(guān)聯(lián)，則為原來的網(wǎng)絡(luò)增添了新的內(nèi)容；如果新信息和已有圖式中的命題網(wǎng)絡(luò)沒有直接的關(guān)系，這些信息就會進入圖式中如前所說的空位。個體在這種對內(nèi)在心理表征的不斷建構(gòu)中逐漸使新信息和已有的知識建立起了相應(yīng)的聯(lián)系，并使頭腦中的各種表征得到了重組和整合，以上三個階段就是人的理解的過程。
1.2 認識
認識過程是心理學(xué)的主要研究內(nèi)容之一，包括感覺、知覺、記憶、注意、思維等心理現(xiàn)象。一般認為，感覺和知覺是認識過程的起始階段，居于認識過程的基礎(chǔ)地位；記憶是對經(jīng)驗的反映，處于認識過程的中間位置；思維作為高級的認識活動，是認識過程的核心，占據(jù)著最為顯赫和重要的地位。認知心理學(xué)在上世紀(jì)七十年代提出了圖1所示的認知過程微觀模型，描述了人從感覺上升到知覺的認知過程中所涉及的感覺和記憶工作過程。感覺是對刺激的一種本能反應(yīng)，知覺是對感覺信息進行解釋的高級認知過程，解釋過程依賴人的短期和長期記憶。而認知除了感覺和知覺外，還包括判斷、決策和反應(yīng)。
從現(xiàn)代認知心理學(xué)的觀點來看，記憶是人腦對信息的獲得、儲存和提取過程。記憶過程中有識記、保持、再認(回憶)三個環(huán)節(jié)，識記相當(dāng)于信息的輸入和編碼過程，也就是使不同感官輸入的信息，經(jīng)過編碼而成為頭腦可接受的形式；保持相當(dāng)于信息的儲存，即信息在頭腦中被進一步加工整理，使其成為有序的組織結(jié)構(gòu)，以便儲存；再認和回憶相當(dāng)于信息的提取。顯然，信息編碼越完善、組織越有序，提取也就越容易，反之，則提取越困難。
根據(jù)信息的輸入、加工、儲存、提取方式的不同以及信息儲存時間長短的不同，記憶可分為感覺記憶、短時記憶和長時記憶三個階段或三個記憶儲存庫。記憶的三個階段或三個記憶儲存庫是相互聯(lián)系、相互影響并密切配合的。
感覺記憶又稱為瞬時記憶，是外界輸入刺激后人對信息進行加工的第一個模塊。它儲存輸入感覺器官的刺激信息并保持極短時間記憶，對圖像記憶保持時間約為0.25至1s，對聲像記憶時間保持約為2s。由于外界信息處于迅速變化的狀態(tài)，所以感覺記憶信息若不盡快被選用或抹掉，就會同新輸人的信息混雜，導(dǎo)致對原有信息識別的失效。感覺記憶的容量為9～20bit，外界信息輸入感官后只有受到格外注意的信息才能轉(zhuǎn)換成一種較持久的形式而得到保持，否則信息就會迅速消失。
因此，由感覺記憶向短時記憶過渡的關(guān)鍵是注意的保持功能。在感覺記憶儲存庫中首先把刺激的基本特征提取出來，加以組合，并把已編碼的物理刺激送人記憶系統(tǒng)。輸入的信息再與記憶中的信息進行比較，并與記憶中的模式相匹配。
瞬時記憶的特點是：具有鮮明的形象性；信息保持時間極短；記憶容量較大，幾乎進入感官的所有信息均可被登記，但是其中只有被特別注意的信息或者是在進行模式識別時被賦予一定意義的信息才能轉(zhuǎn)入短時記憶，而其余部分則迅速消失。
短時記憶也叫作業(yè)記憶，但也有心理學(xué)家認為短時記憶和作業(yè)記憶有所區(qū)別，這里仍將短時記憶視作作業(yè)記憶。短時記憶的信息主要是以語音、聽覺和視覺的形式編碼和貯存的，是一種初步的低水平的信息加工。短時記憶中信息的提取是按依次逐項 的檢索方式。短時記憶中的信息只有被及時復(fù)述或復(fù)習(xí)的部分，才能轉(zhuǎn)入長時記憶。
短時記憶存儲庫包含著各種信息以及用來處理這種信息的特定的操作，它是精細的認知活動的工作場所。而長期記憶是一個巨大的信息存儲庫，它存儲著各種信息，如運動技能、語義信息、加工程序等。當(dāng)前和過去信息的輸入激活了長時記憶中的一部分信息，這部分信息稱為主動記憶，它也參與對當(dāng)前信息的加工活動。圖中小矩形塊表示飛行員或基地人員從顯示界面發(fā)現(xiàn)一經(jīng)過計算機處理后的信息（一個矩形方塊）從東南方向漂移過來，感覺記憶儲蕆庫具有將該信息原封不動地保留0.5秒的機能。在向短時記憶儲蕆庫移送過程中，大量其它無用的信息已丟失，但直觀認為有價值的信息將輸送到短時記憶儲蕆庫中。短時記憶存儲庫能保留信息時間約為20秒，能同時記憶的信息單元量為7±2個。短時記憶存儲庫根據(jù)需要對信息進行各種加工，如從長時記憶庫中檢索到所需知識或規(guī)則對原信息進行加工處理（如信息對照、記憶再生、推理判斷等）。長時記憶庫中存儲著各種知識或規(guī)則。如對于顯示界面呈現(xiàn)的移動方塊按信息對照應(yīng)是飛機或?qū)椀蕊w行物，作為例外也有可能是雷達探測到的鳥類飛禽，因在高空飛行,局部結(jié)冰而被雷達捕捉到。飛行物也有敵我之分，要進一步對照敵我標(biāo)志才能最終確定信息內(nèi)容。經(jīng)長期記憶庫確認后信息又反饋到短時記憶存儲庫，在那里最終完成判斷、決策和反應(yīng)。
圖2 認知過程微觀模型
為了有效地掌握人的短時記憶能力，可采用記憶廣度實驗來確認。圖3為采用數(shù)字記憶廣度來測定短時記憶能力所獲得的實驗結(jié)果。此時信息單元為阿拉伯?dāng)?shù)字，從3位數(shù)字開始，然后是4、5、6、7、8……，直到同一數(shù)字系列的3遍都錯了為止。每一系列數(shù)字呈現(xiàn)時間為750ms，與第二次呈現(xiàn)中間間隔250ms。圖3 a)為某學(xué)生實驗結(jié)果，他能準(zhǔn)確同時記憶住的信息單元數(shù)為6個，當(dāng)信息單元數(shù)為7時正確率為1/3(2/3?)，當(dāng)信息單元數(shù)為8時正確率為2/3(1/3?)，當(dāng)信息單元數(shù)為9時正確率為0，則該生的短時記憶廣度為6+1/3+2/3=7。圖3 b)為另一學(xué)生實驗結(jié)果，其記憶廣度為7.33。
圖3 短時記憶能力心理實驗結(jié)果
長時記憶是記憶發(fā)展的高級階段，它的保持時間可至數(shù)月、數(shù)年，甚至終身不忘。長時記憶中存儲的信息，大多是由短時記憶中的信息通過各種形式的復(fù)述或復(fù)習(xí)轉(zhuǎn)入的，但也有些是由于對個體具有特別重大的意義并且印象深刻的事物在感知中一次形成的。長時記憶中的信息是按意義進行編碼和組織加工并按層次網(wǎng)絡(luò)存儲。編碼種類有兩類，一類是語義編碼，對于語音材料，多采用此類編碼；另一類是表象編碼，即以視覺、聽覺、嗅覺、味覺甚至溫度覺等心理圖像形式對材料的意義編碼。
長時記憶的內(nèi)容是以往信息處理的結(jié)果，比較穩(wěn)定，具有備用的作用，對人的活動不會增加過多的負擔(dān)。長時記憶具有極大的容量，可以說是沒有限度的，它可以包容人整個一生所獲得的全部知識和經(jīng)驗。凡保持到幾分鐘以上的每件事情顯然必然存在于長時記憶之中。一切后天獲得的經(jīng)驗，包括語言規(guī)則在內(nèi)，都必然是長時記憶組成部分。長時記憶中信息的提取方式是再認和回憶，這是與長時記憶有關(guān)的一個主要問題，因為記憶中包含的信息數(shù)量非常大。
知覺過程的信息加工可分為“自下而上”和“自上而下”兩種方式?！白韵露稀钡男畔⒓庸な怯奢斎氲男畔?感覺)所引起的加工，它主要依賴刺激物自身的性質(zhì)和特性。“自上而下”的加工是根據(jù)長時記憶的知識和經(jīng)驗等引導(dǎo)的加工。在注意的參與下對外界刺激進行編碼，頭腦中已存儲的與剛輸人的信息有關(guān)的知識經(jīng)驗，甚至有組織的結(jié)構(gòu)圖式被激活，其中適合于圖示的信息被加工，而不適合于圖示的信息則被忽略。頭腦中被激活的圖式實際上構(gòu)成了一系列的“知覺期待”，使得對刺激信息的加工更為迅速、準(zhǔn)確，使圖形從背景中迅速分離，并盡快地被整合為知覺表征，產(chǎn)生對事物的完整知覺?！白韵露稀焙汀白陨隙隆笔谴竽X統(tǒng)一加工信息過程中的兩種方式。這兩種方式不是各自獨立、互相排斥的，而是互相聯(lián)系、互相補充的。
圖4 人的信息加工模型
圖4為人的信息加工模型，人經(jīng)過感覺、知覺和整合后，將進入對信息的思維和決策過程。決策是人的信息加工過程中的重要模塊。某個知覺對象一旦被知覺歸類確定，將經(jīng)選擇決定對它做出某種行動。例如，前述的矩形方塊被一旦確定為是敵機入侵，就決定是采取攻擊還是避讓。決策是以反應(yīng)選擇的形式表現(xiàn)出來，在有些情況下人也可能對當(dāng)前出現(xiàn)的刺激暫不做出反應(yīng)，而是把這些信息存入長時記憶，再根據(jù)需要由長時記憶中檢索出信息輸送到短時記憶，進行選擇執(zhí)行。在實際決策中，往往包含多種可能的行動方案，需要分析比較，以便從多種方案中擇優(yōu)選用。
圖中，反應(yīng)執(zhí)行含義是信息經(jīng)上述加工后，如果人決定對外界刺激采取某種反應(yīng)活動，這個決策將以指令形式輸送到效應(yīng)器官，支配效應(yīng)器官做出相應(yīng)的動作。效應(yīng)器官是反應(yīng)活動的執(zhí)行機構(gòu)(如手指)，反應(yīng)執(zhí)行就是信息輸出的過程。
而反饋實質(zhì)上是被動系統(tǒng)對主動系統(tǒng)的反作用。將效應(yīng)器官做出相應(yīng)動作的結(jié)果作為一種新的刺激，反向傳遞給輸人端，即構(gòu)成反饋回路。人借助于反饋信息，將加強或者抑制信息的再輸入，從而更為有效地調(diào)節(jié)效應(yīng)器官的活動。
注意則是作為一種重要的心理努力貫穿信息加工的全過程。從感覺存儲開始，到反應(yīng)執(zhí)行的各個階段的信息加工幾乎都離不開注意。注意的重要功能在于對外界大量信息進行過濾、篩選，即選擇并跟蹤需要的信息，避開和抑制無關(guān)的信息，使需要的信息在大腦中得到精細的加工。然而，這并不意味著注意總是指向和集中在同一對象上，根據(jù)當(dāng)前活動的不同需要，注意可有意識地從一個對象轉(zhuǎn)移到另一個對象。注意在一定條件下還可以在同一時間內(nèi)分配給兩種或幾種活動，如汽車司機在開車的過程中，既要注意周圍的動態(tài)，又要注意掌握駕駛等。在現(xiàn)代復(fù)雜的科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)活動中，只有具備較高的注意分配能力才能提高工作效率，防止出現(xiàn)差錯和發(fā)生事故。
了解人的信息輸入和加工過程以及人的信息傳遞能力，使人在人機系統(tǒng)中處于最優(yōu)信息條件下，對于提高工作效率、防止人因失誤、改進系統(tǒng)作業(yè)環(huán)節(jié)的效果等都具有重要意義。
1.3 自主認知才能造就真正的智能
未來的人機交互及人工智能系統(tǒng)，有明確的發(fā)展方向，它包含四個方面：主動的推薦、自主的學(xué)習(xí)、自然的進化、自身的免疫。在這四個方面中自主性是非常重要的一個概念。
美軍有一個深綠系統(tǒng)，其目的是借鑒深藍系統(tǒng)的思想，將其映射到軍事指揮和控制領(lǐng)域。它通過指揮員助手、水晶球和閃電戰(zhàn)三個模塊，整合出當(dāng)前的和過去的戰(zhàn)場態(tài)勢，以及實時有效的指揮員輔助決策。這個系統(tǒng)里最重要的是自主性和主動推薦。自主和主動是人工智能或智能科學(xué)一個很重要的研究熱點和難點。
自主應(yīng)該包括以下幾方面：
第一，自主應(yīng)具有記憶的功能，而不是存儲，記憶是靈活的，能夠通過相關(guān)無關(guān)的事物產(chǎn)生直覺，而存儲則無法出現(xiàn)直覺，它只是符合邏輯的東西。
第二，自主應(yīng)具有選擇性。選擇性是單向性的，即A選擇B。
第三，自主應(yīng)具有匹配性。匹配和選擇最大的區(qū)別，就是匹配是雙向性的，A可以選擇B，B也可以選擇A。
第四，自主應(yīng)可以控制。沒有控制和反饋，自主很難建立起來。
未來的人機交互，涉及人工智能系統(tǒng)，它至少是人機環(huán)境系統(tǒng)的自主耦合，形成了一個認知智能。認知的意思就是信息的流動過程，包括輸入、處理、輸出和反饋這個環(huán)節(jié)。
人工智能的重要發(fā)展方向，是人機混合智能。強人工智能、通用人工智能，及類人人工智能，實現(xiàn)還相對較遙遠，當(dāng)前相對實現(xiàn)的途徑就是人機混合智能。人機混合智能就是研究如何在人、機及環(huán)境系統(tǒng)之間，實現(xiàn)最優(yōu)的智能匹配，人的智能加上機器的智能，涉及人機環(huán)境系統(tǒng)的整體設(shè)計，及其優(yōu)化等方面的研究，研究的目的包括可靠、高效和舒適等幾個方面。它最主要的涉及到兩個基本問題，一個是人的意向性和機器的形式化問題。所謂意向性，就是意識的指向。機器難以處理涉及到靈活、可改變的，甚至帶有矛盾性的事物，但是機器的長處在于它不疲勞、擅計算，并且能夠準(zhǔn)確及時的，處理形式化、符號化的東西，而這是人所不擅長的。所以，如何把機器的長處，和人的這種優(yōu)點，充分的結(jié)合在一起，這是一個很重要的命題，也是人機混合智能的一個命脈。意向性、意識是整個智能科學(xué)的瓶頸，可以看出，意識就是一種感知，這是情境感知。還有一種是非情境的感知，能夠穿越時空，這是人的意識，機器則不然。對于意識，著名心理學(xué)先驅(qū)，美國第一屆的心理學(xué)協(xié)會的會長William James曾說過，人的智慧就是忽略的智慧，人知道怎么忽略一些不重要的事物，而把精力聚焦到一些重要的，一些關(guān)鍵之處，特征之上，而機器不然，只擅長處理大數(shù)據(jù)，而不擅長處理小數(shù)據(jù)。
《孫子兵法》有云：“知彼知己，百戰(zhàn)不殆”，知己知彼不可分，不知彼就不能知己，任何事物本身不能解釋自己，只有從其它參照物處才能感知、理解、發(fā)現(xiàn)、說明、定義自己。己和彼是一個相對的概念，它們相互對立又相互依存，“己”是自身，是相對于外部的“彼”而存在的，若沒有外部參照，就不可能不知彼而知己?！安恢硕海粍僖回摗?，沒有辨證的看待“己”和“彼”的關(guān)系，從某種程度上講所以這也是孫子的一個失誤之處。進而可以認為：自我是不存在的——沒有環(huán)境和參照物，自己解釋不了自己，如同我的概念定義為“我就是我”一樣，再進一步，自我意識也可能是不存在的，它也是交互的產(chǎn)物，只不過可以穿越時空邏輯關(guān)系罷了。根本上，所有的自主系統(tǒng)都是不由自主，只不過顯隱程度不同而已。
當(dāng)前人造的機器或人工的智能有存在但沒有自我。自我誕生于對自身存在的經(jīng)常性的交互、組織和產(chǎn)生。產(chǎn)生不出主動性的交互和組織，就不是自主，就沒有自我，沒有自我，就不可能出現(xiàn)感己與感彼、知己與知彼，感性就聯(lián)系不上理性，客觀就不能形成主觀，事實就不能衍生出價值。由上不難得出，不知彼而知己的結(jié)果就是隨機了。
“自我”的產(chǎn)生是意識最重要的一個基礎(chǔ)，自我的概念實際上就是建立了一個坐標(biāo)系，“自我”即坐標(biāo)系的原點，人類都是以自我為原點度量周圍世界與事物的。意識的出現(xiàn)往往會造“無中生有”和“有中生無”。無中生有，往往是只有外界的刺激所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)形成數(shù)值，數(shù)值不但包括客觀的數(shù)量，而且還形成了主觀的賦值。比如說“1”里邊，它既是一個單純的客觀的數(shù)值，同時“1”也是對自我有特殊意義的一個數(shù)，例如一杯茶，一條毛巾，里面有很多主觀的一些情感化的賦予。第二，形成數(shù)值以后，需要提取有價值的東西即信息。信息就是有價值的數(shù)值或者數(shù)據(jù)，從信息里面可以獲取知識，從知識里邊提煉邏輯，也就是從0到1，從1到n的過程，正應(yīng)了中國古代道教所說的：道生一、一生二、二生三、三生萬物，它整個的過程就是無中生有的過程。有中生無，就是指邏輯產(chǎn)生意向，從意向性導(dǎo)出意識，就是覺察覺知，從意識里邊，沉淀出潛意識，從潛意識升華為無意識的過程，也就是從n到1，從1到0的一個過程，萬物歸三、三歸二、二歸一、一歸道之歷程。
人工智能科技的研究一味依憑數(shù)理邏輯的演算與公式推導(dǎo)，缺乏實際環(huán)境作用力的考量，從而缺乏真實性。將“人工智能”與“人文”有效融合，將智能的研究通過人工智能的數(shù)理推導(dǎo)構(gòu)建有機框架，提升研究的科學(xué)化和邏輯性，同時將人、環(huán)境認知的研究納入智能的視野，將智能研究的一種人文思路融入數(shù)理邏輯之中，真實還原人類主體認知過程中的環(huán)境交互性，為智能領(lǐng)域的研究提供有效的支撐，為解決智能與人工智能的困局提供有效路徑，而這也是人機融合智能建構(gòu)的根本意義。
就像“翻譯不僅僅是言辭之事，它讓整個文化變得可以理解?！币粯?，智能也不僅僅是技術(shù)問題，它還涉及到整個背景的理解問題。
西方側(cè)重二元對立：物質(zhì)意識
東方偏好二元統(tǒng)一：人機融合
