人機共協計算（簡體書）

《人機共協計算》以“人機共協計算”這一理念為軸，以此對人機交互領域的現象予以歸納，對其未來發展提出一些啟發。《人機共協計算》主要設置為理論篇和技術篇，共11章：第1～4章是關於人機共協計算框架的理論篇：在回顧人機交互的發展歷史中，引出人機共協計算理念的由來，對技術的目的和發展趨勢進行討論，並對人機共協計算框架所涉內容與範疇進行梳理；第5～11章是基於HEC思考的技術篇：將人工智能、數字正念、自動駕駛、信息交互、設計未來、跨文化設計六個方向與人機共協計算思想相結合，提供一系列相關案例及視角。
《人機共協計算》可供青年學生、特別是希望突破現有研究框架去創新的各界科研工作者閱讀，從而去思考自身的研究定位和發展方向。

任向實 日本高知工科大學信息學院終身教授。世界華人華僑人機交互協會創會會長及終身名譽會長，日本工程院外籍院士，日本情報處理學會會士。在人機交互領域從事基礎研究和教育工作近30年。 付志勇 清華大學美術學院信息藝術設計系副主任、長聘副教授。中國工業設計協會信息與交互設計專委會秘書長，世界華人華僑人機交互協會會長，主要研究方向是設計未來、服務設計與智能城市。 麻曉娟 香港科技大學計算機科學及工程學系副教授、副系主任。世界華人華僑人機交互協會常務副會長，主要的研究方向是人機共協計算。多次獲得人機交互和人工智能領域的獎項。 王建民 同濟大學藝術與傳媒學院教授、副院長， 高等學校 動畫、數字媒體專業教指委委員、中國計算機學會人機交互專委會常委， 研究方向是智能汽車交互設計、智能媒介交互等。 孫華彤 美國華盛頓大學塔科馬校區數字媒體設計教授，校區教授議會主席。世界華人華僑人機交互協會理事。從事跨文化設計、及全球用戶體驗設計的教學、科研和應用工作。多次獲科研教學獎。 袁曉君 美國紐約州立大學阿爾巴尼分校應急準備、國土安全和網絡安全學院副教授。世界華人華僑人機交互協會的理事，主要研究方向包括用戶界面設計、用戶體驗和人的信息行為方面的人機交互。 王晨 日本高知工科大學博士候選人，世界華人華僑人機交互協會理事、青年委員會主席，研究方向為人機共協計算、計算美學。

《人機共協計算》從人類終極生存的角度，提供對人機關係和技術發展的深刻思考。
? 《人機共協計算》提出了“人機共協計算”全新範式，重新定義人機關係。
? 《人機共協計算》為包括人工智能在內的整體技術方向提供創新思考和啟發。
? 《人機共協計算》提供全面而深刻的人機關係思考分析框架。
? 《人機共協計算》從人類未來生存語境上，融合東方思想思考人類和技術的理想關係，闡述更為宏觀地看待人機關係和未來創新的哲學認識，提出人機關係的新範式——人機共協計算。《人機共協計算》能夠為人機關係的未來，包括人工智能在內的整體技術方向和創新思考帶來啟發。

讀者人群

《人機共協計算》可供青年學生、特別是希望突破現有研究框架去創新的各界科研工作者閱讀，從而去思考自身的研究定位和發展方向。

自第一臺電子計算機誕生伊始，關於人與計算機之間關係的討論就成為了技術發展過程中不可回避的議題。受限於時代，基於圖靈機模型的早期計算機紙帶交互方式作為主流持續了約20年。在這樣一種低效卻門檻頗高的交互方式下，計算機作為一種專業工具的印象不免先入為主。而隨著計算技術的不斷發展，從個人計算、普適計算、自然交互等概念的提出，到個人計算機、互聯網、移動終端等具體交互形態的實踐，交互研究給予了普羅大眾對計算這一抽象概念的理解與把握方式，計算機逐漸從專業的、狹窄的實驗室設備遍布到生活的各種場景。雖然在此過程中，計算機的專業標籤得以稀釋，信息與通信技術（Information and Communication Technology，ICT）也無疑深刻改變了我們的生產與生活方式，但對很多人來說，計算機只是作為一種為當代人外在需求提供高效、便捷甚至時尚服務的工具，而很難看到其外在刻板印象下的本質。從工業時代、電氣時代到信息時代，每一輪新技術出現所帶來的不僅僅是一系列新工具，更會給社會認知帶來衝擊，社會認知又會進而影響人類的思考與教育方式。然而，社會對於新技術的認識和理解似乎又經常是被動而後驗的，就比如汽車出現後許多年，發明家們才開始認識到其並非無馬之馬車。幸運的是，一些早期計算機科學家們主動意識到伴隨計算而來的不僅是一種狹義的運算技術，更是一種可能發展人類思維方式的手段。20世紀六七十年代，道格拉斯?恩格爾巴特（Douglas Engelbart）在其提升人類智能的思想下，率先設計出一套用以促進用戶交流與協作的在線系統，而對如今影響至深的鼠標、超文本、遠程協助等想法則作為系統的一部分同時被推出；西摩?佩珀特（Seymour Papert）為幫助兒童塑造對於抽象知識的學習與思維方式，借助計算機平臺設計出LOGO交互式編程語言；在此之後，艾倫?凱（Alan Kay）提出的圖形用戶界面和Dynabook等技術概念，也都是為如何能夠幫助兒童發展出適應時代的思維方式而提出的，其思想同時影響了喬布斯等後續一批商業實踐者。這些先驅在為生產與生活需求而設計的工具層面之外，向我們展示了創造並應用技術的另一種方式，即在如何發展人類智能與思維的深層邏輯後，進一步通過技術改變人類學習與思考的方式。而從某種意義上，許多影響我們當下生活的商業產品與概念，只是其思想體系的副產品。今天，信息憑借計算機的算力與傳播範圍不斷擴張其所能影響的邊界，人機交互（Human-Computer Interaction，HCI）也從狹義上的一對一、多對多，擴展到人類與廣義的信息空間（也有人稱為“元宇宙”“賽博空間”等）進行交互，我們與計算設備的接觸就像空氣一樣普遍透明，也正在見證人工智能、量子計算等新興技術概念如何影響人機交互當下的第四次浪潮。但同時，我們也發現關於思想實踐的聲音似乎越來越弱，道路也越來越模糊；相反，隨著領域的擴大及研究的深入，對於技術概念的過度依賴，使得人機交互研究進入了一種方向上的虛無主義，缺少體系思想與方法論，在應用上也進入了瓶頸，相對而來的卻是技術對人類心理結構的負面影響開始顯現。人對於內容的無限需求和消費，在技術帶寬的支持下越發膨脹。人的心智以這些信息為養料生長出不同的模型，可人在關注食品安全的同時卻對信息的攝取缺乏意識，而從業者同樣不加審視。於是，當我們今天在談論技術、用戶與以人為本時，順帶造就了孕育網絡暴力、成癮等諸多問題的土壤，而這些人類心智層面的問題卻並不在傳統ICT或人機交互理論考量的範圍內。當然，如果我們仍然以慣性的工業標準來評價當下的信息技術產業，我們可以繼續選擇性地忽略這些問題，然而隨著時間的積累，彌補這些關於人的問題的代價必將越來越大。不僅如此，我們是否在無意識中錯過了更加重要的東西？正是因為這些問題在當下愈發需要被正視，所以我們有必要去重新認知並理解我們的研究領域，也就是說，我們要在未來設計和研發什麼樣的計算系統、計算機；我們如何能夠在時代背景下進一步延續先驅們的思想；在交互方式背後，未來人與計算機之間應處於一種什麼樣的關係。人機共協計算（Human-Engaged Computing，HEC）思想的雛形產生於2013年，最初的公開發表是2016年8月在IEEE計算機學會的旗艦期刊Computer上，在《重新思考人和計算機關係》一文中正式提出了人機共協計算（HEC）的框架理念。其背景主要來自兩個方面。一是，第一著者2006年在美國矽谷拜訪了人機交互先驅道格拉斯?恩格爾巴特，作為其思想與實踐的總結，其贈言“Let’s focus our HCI attention on increasing human capabilities to develop, integrate and understand the knowledge required for improving society’s survival probability”（圖I）對筆者產生了深刻影響；二是，第一著者在HCI領域近30年的教育和研究生涯裡，前半部分專注於以具體技術研發為指向的HCI（如筆式交互界面、點擊模型等），後半部分關注於以人和社會群體為指向的HCI，同時在不斷反思自身與學術界當下工作的局限，思考和挖掘人類和計算機（廣義上講人造出的任何物體或技術）之間的理想關係。 （a） （b）圖I?任向實與道格拉斯?恩格爾巴特（Douglas Engelbart）（a）及其寄語（2006年）（b）作為一種方向性框架，HEC認為未來的計算技術應致力於如何開發人的心智能力並幫助人探索其完整性，人機交互在未來研究中的定位也不僅僅作為輸入輸出的手段，而是成為人在能力（特別是內在心智能力）發展過程中的途徑或場景。為達成此目標，就要求相關研究不能簡單繼承當下工業信息時代的思考模型與評價方式，首先需要重新理解人在計算系統中的角色與能力結構，其次針對人的心智發展，思考怎樣在交叉領域因素之上建立適應時代發展的計算機模型，通過人與計算機之間的共協交互（詳見第3章），超越人類或機器自身所能達到的上限，使二者能夠不斷相互促進提升至新的層次（圖II）。人機交互技術（如現在每個人都在使用的智能手機的操作界面）已經為世界作出了極大貢獻，但我們也認為其在人機共協計算的更基礎語境下可以獲得更多、更廣泛的發展空間。圖II?人機共協計算示意圖總而言之，HCI和HEC的區別在於以下方面。（1）基本的思想框架不同。HCI繼承了廣義上源於古希臘的西方思維下人和技術的關係（不僅僅是HCI，幾乎所有的技術原點都來自西方），希望探索技術或人工物的理想形態，本質在向外求；而HEC廣義上將基於東方整體觀哲學思考下人的內在和外在的關係的思考注入傳統西方思維下的技術開發中，提供更寬廣的新視角去俯瞰HCI乃至ICT，本質在技術如何首先幫助人類向內求。從這個角度看，其他思想，如“中庸”“動態平衡”“不二”“正念”等都和技術有很大關係，因為對其內在體悟、理解首先會對技術研發者的思想產生影響，而具體設計是思想的延伸。相對而言，西方思想適用於去探索外在的確定性，但當人面對生命中的不確定性時，東方思想能夠展現其特有的力量。（2）要素不同。針對HCI的三個基本要素——人（Human）、計算機（Computer）和交互（Interaction），HEC進一步提出共協用戶（Engaged Humans）、共協計算機（Engaging Computers）和共協交互（Synergized Interactions）概念，同時也提出了相克態（Antibiosis）這個概念。（3）目標不同。HCI廣義上沒有明確的目標，絕大多數場合關注技術如何匹配和探索人的身體和認知因素，提升交互過程中的工具效率；而HEC關注人的心智能力，強調人類潛力和本心的回歸，通過研究“心”的層面，再回看傳統人機交互對人“體”和“智”的意義，探索和建構技術，幫助人實現其內向超越和外向超越。（4）交叉學科的範圍不同。HCI是一個交叉學科，但這種交叉從哲學層面的目標上來講更多是在創造理性概念，而並不強調人對其自身心智潛力的認識，也拆分了完整的人；HEC從整體性看人，能自然地融合所有有關人的學科，我們希望所有學科都能在人的本心層面發現其意義，進而探索技術本質。（5）技術對人的影響不同。傳統HCI沒有嚴肅考慮技術對人類的心智、觀念和身體的（負面）影響，而HEC希望技術盡可能思考其對人類產生的影響，通過這種覺察，意識到人之所以為人的根本所在，直面本質，活用AI與其他工具，形成可持續發展。更進一步地，我們如何能在HEC框架下重新去理解、兼容並活用過往的交互研究：當我們在談論用戶體驗時，如何通過體驗設計發展人的感官，從而通過保證一種概念或感受傳遞的有效性，為人的心智發展產生作用；當思考如自動駕駛等下一代計算技術時，去定位其將在何等範疇產生對於人的何等意義，機器智能對於人應充當什麼角色；當重新認知基礎交互的價值時，首先去思考如何平衡人在交互中經驗與生活之間的連續性，進而理解人類需要怎樣的信息檢索、交互方法等去構建和學習自身的思維模型或體系，提升對於信息的審美能力。在整合這些問題的基礎之上，進一步思考一種適應新階段發展的計算機模型與交互方式又應怎樣呈現。我們使用“共協”一詞作為本框架中最重要的關鍵詞。在過去我們經常聽到類似的詞語，希望用以描述和構建人與計算機的理想關係，如“協同”“和諧”“共諧”“共生”“共融”“共進”等，去描述二者之間的關係或狀態。大多數這些詞匯的內涵仍然以傳統工業時代的標準去思考和量化，更沒有一套理論體系建構；HEC的著力點不僅希望構建一種人機互相協助，特別是共同成長、共同提升進步的關係和狀態，而且建立了一套理論框架。因此，我們創造了“共協”一詞以便更全面、更自由地傳達HEC的想法所在。令我們驚訝的是，在《人機共協計算》成稿征詢意見階段，廖赤陽教授指出古漢語中有“共協”這個詞：出自宋代曹勛“共協混元一氣。入衝極。覺自己。乾體還歸。”此句可謂一語破的，似乎冥冥之中照會了《人機共協計算》內容成為人文、科學、社會等多學科領域共識融合，進而通過技術助人提升心智的一個平臺。計算機先驅艾倫?凱（Alan Kay）說過“等待未來，不如去創造未來”，在某種意義上講，今天的科技、所有的人工物品都不是自然發生的，而是這些先驅們思想創造的結果；彼得?德魯克（Peter Drucker）也說過，未來的事情在今天已經出現苗頭，我們希望HEC的理論框架也能夠成長為這樣一個苗頭。《人機共協計算》由任向實、王晨負責統籌編輯完成，其中，他們一起撰寫了序言、第一部分、第二部分的第6章與第11章；第二部分的其他章節分別由以下著者完成，他們的貢獻均等：麻曉娟（第5章）、王建民（第7章）、袁曉君（第8章）、付志勇（第9章）、孫華彤（第10章）。

理論篇
第1章?人機交互概述
1.1?人機交互問題的發端
1.2?人機交互是什麼
1.3?人機交互社群的現狀與展望
第2章?人機交互發展歷史
2.1　廣義的人機交互範式變革
2.2　人機交互發展中的重要思考
2.2.1　人機共生
2.2.2　增強人類智能
2.2.3　Ubicomp、社會計算和具身交互
2.2.4　以人為中心的計算、用戶體驗和積極計算
2.3　人機共協計算的定位
第3章?重新思考人與計算機的關係
3.1　人機共協計算思考的由來
3.2　HEC核心價值觀
3.2.1　共協性
3.2.2　平衡性
3.2.3　整體性
3.2.4　改進之改進
3.3　共協態
3.3.1　共協態相關研究
3.3.2　淺層共協態和深層共協態
3.4　框架組件
3.4.1　共協用戶
3.4.2　共協計算機
3.4.3　共協交互
3.5　設計原則
3.5.1　思考人類能力完整性
3.5.2　識別人類能力發展過程中的障礙
3.5.3　探索提升人類能力的方法
第4章?相關領域和研究展望
4.1　相近研究領域
4.1.1　人類智能
4.1.2　人類增強
4.1.3　從超級智能到“人?AI 共協（Human-Engaged AI）”
4.1.4　嚴肅遊戲
4.1.5　產品設計、行為經濟學與神經科學
4.1.6　心流、自我決定理論與積極心理學
4.1.7　人機交互
4.2　未來展望
4.2.1　吸納其他領域的理論
4.2.2　探尋理解人類能力與共協態的方法
4.2.3　開發共協技術
4.2.4　整合東西方思想
4.2.5　擴展人機共協框架和設計空間
4.3　潛在益處
技術篇
第5章?人?AI共協（Human-Engaged AI）
5.1　概述
5.2　人?AI共協案例研究
5.2.1　案例研究I：精神健康同行支持機器人（Mental health peer support Bot，MepsBot）
5.2.2　案例研究II：歌詞中的愛意（Love in Lyrics，LiLy）
5.2.3　案例研究III：來自過往美食之旅的明信片（A Postcard from your Food Journey in the Past）
5.3　總結
第6章?人機共協計算與注意力調節框架：設計自我調節的正念技術
6.1　背景和研究問題
6.2　相關工作
6.2.1　傳統正念練習
6.2.2　技術為媒介的靜態冥想方法
6.2.3　技術為媒介的動態冥想方法
6.2.4　基於正念的移動應用
6.2.5　自身經驗
6.3　注意力調節框架
6.3.1　檢測
6.3.2　反饋
6.3.3　調節技術
6.4　應用設計和用戶實驗結果
6.4.1　PAUSE——靜態冥想應用
6.4.2　SWAY——動態冥想應用
6.5　綜合討論
6.5.1　ARF的檢測機制
6.5.2　非判斷性意識：反饋設計的挑戰
6.5.3　“緩慢且連續”：ARF的調節技術
6.5.4　自我調節的效率
6.5.5　ARF 對比生理性反饋與引導式冥想
6.5.6　局限性與未來工作
6.6　設計建議
6.6.1　技術的角色
6.6.2　日常生活中的智能手機和正念
6.6.3　設計啟示
6.7　結論
第7章?智能汽車應用場景中的人、車、環境交互
7.1　智能汽車概述
7.1.1　智能汽車發展歷史
7.1.2　智能汽車技術與分級標準
7.2　智能汽車中的交互
7.2.1　智能汽車的空間信息
7.2.2　智能汽車中的交互理念
7.3　人機共協共駕下的交互設計案例
7.3.1　場景介紹
7.3.2　共協共駕下的信息架構
7.3.3　平視顯示器界面設計及迭代
7.3.4　共協共駕下的交互界面設計建議
第8章?信息交互與人機共協計算
8.1　信息交互的傳統關注範圍——以語音檢索為例
8.1.1　問題描述
8.1.2　調研討論
8.1.3　初步結論
8.2　人機共協計算視角下的信息交互
8.3　未來發展議程
8.3.1　理論層面
8.3.2　原則層面
8.3.3　實踐層面
8.4　總結
第9章?設計人機社會中的人機共協關係
9.1　設計概述
9.1.1　設計的概念
9.1.2　設計的三個階段
9.1.3　設計範式的轉變
9.2　設計與人機共協計算
9.2.1　人工智能與下一代用戶體驗
9.2.2　移情設計在產品與服務中的價值意義
9.2.3　從人際社會到人機社會
9.2.4　設計創新與企業家精神
9.3　人機共協設計實踐
9.3.1　設計思維
9.3.2　思辨設計與批判性設計
9.3.3　設計未來
9.3.4　共情共生設計
9.4　挑戰與展望
第10章?設計權利話語示能，賦能全球流動性共協態
10.1　案例背景：社交通信平臺的全球競爭
10.2　全球視野設計簡述
10.2.1　全球化及其特質
10.2.2　核心概念：以設計為導向的示能和權利話語示能
10.3　設計權利話語示能，打造全球化產品價值主張
10.3.1　設計風格比較：簡單性與複雜性
10.3.2　從權利話語示能到文化可持續的價值主張
10.4　全球流動性的共協態：參與和賦能
10.5　如何協調差異設計中的文化多樣性和文化敏感性
第11章?結論
致謝