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1、分布式认知理论许国雄北京大学教育学院，100871摘 要 分布式认知是认知科学的一个新分支，是关于认知研究的认知、社会和组织等各方面观点综合的产物。本文通过对文献的综述介绍了分布式认知的发展背景、基本观点、典型案例、研究方法以及分布式认知的应用问题。关键词 分布式认知、个体认知、表征系统认知心理学发展到20世纪90年代，一直注重对个体的认知的研究。然而，认知工作不仅仅依赖于认知主体，还涉及其他认知个体、认知对象、认知工具及认知情境。随着电视、电话、计算机、计算机网络等电子科技的迅猛发展，人类许多认知活动（如计算机支持的协同工作、远程教育等）越来越依赖于这些认知工具。认知分布的思想，也逐渐被人们
2、所认识，受到人们的重视。1分布式认知（distributed cognition）是认知科学的一个新分支，它借鉴了认知科学、人类学、社会学、社会心理学的方法，认为要在由个体与其他个体、人工制品所组成的功能系统的层次来解释认知现象。那些在个体的分析单元中不可能看到的认知现象，在分布式认知研究中得到了强调。尤其重要的是，分布式认知强调个体、技术工具相互之间为了执行某个活动而发生的交互。2一、分布式认知的发展背景3分布式认知是由加利福尼亚大学的赫钦斯（Edwin Hutchins* Edwin Hutchins于1978年在加利福尼亚大学获得文化人类学（Cultural Anthropology）博
3、士学位。1988年任教于加州大学圣地亚哥分校认知科学系，与James Hollan教授合作领导分布式认知与人机交互实验室（Distributed Cognition and Human-Computer Interaction Laboratory）。他主要研究真实世界中认知活动的特征。）于20世纪80年代中后期提出来的。在对当时传统的认知观点（认为认知是个体级别上的信息加工过程）的批判基础上，Hutchins认为认知的本性是分布式的，认知现象不仅包括个人头脑中所发生的认知活动，还涉及人与人之间以及人与技术工具之间通过交互实现某一活动（比如飞行）的过程。Hutchins在他的文章中讨论了分布式
4、认知理论的思想来源，他指出人类学和社会学对记忆和文化的研究，社会心理学对小团体问题解决和陪审团决策的研究，组织行为学对组织学习的研究，科学哲学对科学发现的研究，政治学和经济学对个体和集体理性之间的关系的研究都充分地表明集体的认知与集体中各成员的认知间具有非常不同的特性。其中，Hutchins着重引述了维果茨基（Vygotsky）和明斯基（Minsky）的思想。41认知心理学的危机对于认知和学习的规律，人类一直在进行着不懈的探索。作为一个复杂的现象，人们的认识都只是从不同侧面对其规律性的近似揭示。冯特实验室的建立，是试图用自然科学的方法进行认知研究的开端；上世纪20年代诞生的行为主义，影响近半个
5、世纪，它的分析单元是个体的外显反应；认知心理学从上世纪50年代崛起后逐渐成为心理学研究的主流，它把个体大脑内部的心理活动作为分析单位。然而在上世纪80年代以后，传统认知科学的两个目标受到质疑：“其一，试图将复杂行为还原为一连串的简单行为；其二，在说明信息加工的神经机制时，试图将人类思维还原为神经生理学”。5 作为认知心理学创始人之一的奈瑟和认知的信息加工理论主要倡导者的西蒙都对信息加工模型进行了深刻反思，提出认知心理学应作出更加现实主义的转变，主张以生态学的方法取代信息加工的方法。62现代西方哲学思潮和杜威、维果茨基思想的影响现代西方的哲学流派，如现象学、存在主义、西方马克思主义等，观点各不相
6、同，但有一点是类似的，那就是反对传统哲学严格的主客二分的倾向，强调主体的意义存在于主体与客体的交互活动之中，倡导主客体在交互活动中的统一。作为一个哲学家、心理学家和教育家，在杜威的思想中，也蕴含着这种观念：“杜威提出的经验的自然主义，同现代西方哲学思潮和主要倾向是一致的，它集中反对传统的主客分立的二元论”。7 这些思想对于心理学走出关注个体的狭隘分析单元是有直接影响的。杜威认为，“机体离不开环境。有了环境这个概念，把心理活动看作是孤立存在于真空中的个体活动是不可能的。”8 这句话就蕴含着对心理活动研究的个体分析单元（不管是外显行为还是内部符号处理机制）的质疑。在对心理学研究困境的反思中，对于维
7、果茨基的心理学成果，人们也给予了特别关注：“那么，如何摆脱目前心理学的危机呢？在反思中，人们意识到维果茨基的成果中蕴藏着许多有价值的思想。”9 维果茨基根据马克思主义的实践观，指出“心理不仅通过人的活动表现出来，而且是在活动中形成的”；10 “意识不是与世隔绝、脱离活动的内部封闭系统，而是以活动作为它的客观表现的”。11 这些思想，对分布认知在超越个体界限的范围观察认知现象，并关注人与人、人与环境的交互活动过程都是很有影响的。另外，维果茨基心理学的文化历史观，对分布式认知关于认知的文化和社会分布性的观点也是有影响的。3社会科学家认知研究的不足在对心理学研究的反思中，一些社会学家、人类学家也开始
8、介入认知研究领域。他们试图提供一种替代的框架和理论工具以研究工作情境中的认知问题。他们从各自角度进行研究，得到了一些颇有新意的发现。“然而，当用这种方法做出一些有意义的发现时，他们也完全忽略了计算机参与的协同工作中运算方面的问题”，12 这不能不说是一种缺憾。在这种背景下，赫钦斯（Edwin Hutchins）等人的认知研究视野超越了个体大脑的范围，开始注重环境和交互活动过程的影响以及社会文化因素的作用，并结合社会科学的研究方法，对复杂计算系统（如轮船的导航13、飞机驾驶舱14等）中的认知现象进行研究，提出了一个替代性的理论和方法论，试图把认知行为理解为一种在其所发生的工作情境中的具体情境性行
9、为，从而发展成为分布式认知。与单独社会学的研究相比，这种方法对认知系统中的运算特征重新给予重视，并把各种交互作用与认知运算结合了起来。Hutchins用分布式认知的方法描述了海上船只的定位行为。首先，站在船侧的船员需要发现并回想岸边陆标的描述，这是内部表征状态的交互过程；然后，该船员应用照准仪测量陆标的方位，这是内部表征与技术工具表征的交互过程；接下来，该船员需要将方位数据告知操舵室里的记录员，这是不同内部表征的社会性交互过程；再接着，记录员在日志上记录下方位数据，这又是内部表征与外部技术工具表征的交互过程；最后，船长可以通过查看日志上的数据或直接听记录员的口头报告作出决策或计划。15另外，H
10、utchins还把飞机驾驶舱的定速行为作为分布式认知的一个例子。驾驶舱通过飞行员与多种表征设备、工具和媒介之间的复杂交互确定飞行速度。在这个例子中，Hutchins指出分布式系统的认知特性与所采用的表征媒介的物理特性密切相关。更进一步，Hutchins指出关于个体记忆的完整理论并不足以解释该认知活动，因为众多的记忆活动发生在个体之外。16由此可见，分布式认知理论认为认知是通过内部表征（如个体的记忆）与外部表征（如计算机或纸表征的信息和知识）之间的传播和转移发生的，因此各种不同表征系统或表征状态之间的交互是知识产生和传播的重要特征，这些交互包括会话、非语言交流、信息形式的转换（如从言语信息转变为
11、键盘输入）、在内外部表征结合的基础上建构新的表征等。另外，内外部表征之间的交互受不断变化的环境的影响，也不是孤立不变的。17总的看来，分布式认知理论旨在向人们解释人类行为中的认知过程是如何突破个体的局限而分布到环境中的。因此，分布式认知特别强调个体、技术工具相互之间为了执行某个活动而发生的交互，是CSCW系统设计与实现的重要理论方法。18二、提出分布式认知的动机19早期分布式认知的研究者观察到认知是一种分布式（包括在物质上和时间上的分布）的社会现象，尤其是在现实实践的场景中。该理论对认知过程（cognitive processes）没有提出新的看法，但它主张在具体的社会技术（socio-tec
12、hnical）情境中来考察认知过程。传统的认知理论强调个体的内在性，而忽略了在合作情境中认知的外部表征和问题解决。同样的，在描述和设计人机交互方面，传统的方法倾向于关注交互中的使用者和技术的内在模型。其他批评传统的理论则强调具体的社会技术情境，如生态认知观强调代理和环境的交互（agent-environment interaction），活动理论（activity theory）强调媒体中介行为中的社会文化（socio-cultural）情境，情境行动（situated action）理论对认知活动具体细节的关注揭露了传统人机交互在抽象概念建构上的缺陷。分布式认知理论同样在这些方面对传统理论提
13、出了批评，但在一定程度上它并不排斥传统认知理论。在现代复杂的协同工作环境中，我们发现人和技术一起维持和操纵着问题解决的过程和表征状态。那么，认知在社会、物质和时间上呈分布式的系统中，认知的过程和特性与个体内部的认知过程和特性有何区别呢？分布式认知理论就是为分析这个问题提供的一个理论框架。最近，分布式认知理论被当作人机交互设计新的理论基础。20三、分布式认知的基本观点21传统认知观把认知看成局部性现象，总是在个体层次上，从大脑内部信息处理的角度对其进行解释，这样就限制了对在个体层面上不可见的一些有意义因素的关注。赫钦斯力图打破这种局限，认为认知具有分布性：“我将从个体的自然的情境性认知角度来思考
14、问题。只是在海上（对轮船导航的研究）完成了我的第一个相关研究之后，我才意识到认知之社会分布性的重要性”；22 “有充分的证据说明一个小组的认知属性是不同于小组之成员的认知属性的。在研究人类的认知能力时考虑到这一点是很重要的。”“这是什么意思呢，当然是说个人的认知也是分布式认知”。23 所以他认为认知最好被理解为一种分布现象。分布式认知据此提出了一个研究认知的新的分析单元功能系统（Functional System，一种社会技术系统，包括参与者全体、人工制品和他们在其所处特定环境中的相互关系），在这个超越个体的分析视野中强调认知在时间、空间上和在个体、制品、内部及外部表征之间的分布性，并且要求在
15、工作情境的层次上解释人类活动中的智能过程是如何超越个体参与者之界限的。分布式认知有以下一些突出特征：1新的分析单元传统认知强调个体认知，而分布式认知考虑到参与认知活动的全部因素，给出了一个新的分析单元功能系统。这个新分析单元以共同参与认知加工的各元素间的功能性关系为基础，被证明很有实用价值：“研究发现，把诸如驾驶员座舱等功能性系统看作分析单元能明显地提高工作绩效”24。功能系统将表征媒介相互协调在一起。表征媒介可能在其所涉及的个体之中，也可能在其之外。这些功能系统表明了媒介间的表征状态。在分布式系统中存在系统水平的协同努力：共同目标，有效交流，整体大于部分地总合。252认知的分布性分布式认知强
16、调认知现象在个体参与者、人工制品和内外部表征之间的分布性。这样，以前由人类学家和认知心理学家在不同个体和文化认知之间所设定的传统界限被消解，相反，它们之间的相互作用则得到了特别关注。（1） 认知在个体内分布。知识是在脑中非均匀分布的26。认知科学和认知神经科学中的一种重要的理论模块说支持这一观点。模块说认为，人脑在结构和功能上都是由高度专门化并相对独立的模块组成的，这些模块复杂而巧妙的结合，是实现复杂而精细的认知功能的基础。27（2） 认知在媒介中分布，如图1所示。认知活动可以被看成是在媒介间传递表征状态的一种计算过程。28其中，媒介可以是内部的（如个体的记忆），也可以是外部的（如地图、图表、计算机数据库等）。图1 认知在媒介中分布（引自Cole，Engestro
