以人為中心的人?AI交互理論發(fā)展與實踐進(jìn)展

原文 發(fā)表于《科技導(dǎo)報》2026年第7期《邁向以人為中心的人?AI交互：理論體系與實踐進(jìn)展》

隨著人工智能（AI）的快速發(fā)展，機(jī)器正逐步演化為具備自主決策能力的智能體，人機(jī)關(guān)系由傳統(tǒng)的“人機(jī)交互”邁向“人?AI 協(xié)作”的新模式。然而，以技術(shù)為中心的AI開發(fā)模式逐漸暴露出脆弱性、偏見和可解釋性低等局限，凸顯了以人為中心的AI（HCAI）設(shè)計理念的迫切性。《科技導(dǎo)報》邀請浙江大學(xué)心理與行為科學(xué)系、浙江大學(xué)心理科學(xué)研究中心許為研究員團(tuán)隊撰寫文章，系統(tǒng)梳理了HCAI領(lǐng)域近10年的探索與實踐。未來，HCAI和HAII研究仍需要在理論深化、方法創(chuàng)新和應(yīng)用拓展3方面持續(xù)發(fā)力，以推動構(gòu)建以人為中心、人機(jī)和諧共生的智能社會。

第三次人工智能（AI）浪潮正推動機(jī)器從被動工具躍升為具備自主決策的智能伙伴，人機(jī)系統(tǒng)由此進(jìn)入“協(xié)同認(rèn)知”新范式——人與AI作為認(rèn)知隊友，以共享信任、態(tài)勢與控制權(quán)實現(xiàn)雙向動態(tài)交互。這一趨勢拓展了傳統(tǒng)“人機(jī)交互”，形成“人機(jī)交互+人?AI協(xié)作（以下簡稱人智協(xié)作）”的新型人機(jī)關(guān)系模式，與任向?qū)嵥岢龅摹叭藱C(jī)共協(xié)計算”相呼應(yīng)，標(biāo)志著智能時代人機(jī)關(guān)系的根本性躍遷。然而，“技術(shù)至上”的AI開發(fā)模式暴露出系統(tǒng)裂痕：AI存在脆弱性、偏見、低解釋性、因果模型缺失和倫理隱憂。其中，“黑盒”效應(yīng)尤為嚴(yán)重，使用戶難以理解和預(yù)測系統(tǒng)行為，甚至可能引發(fā)失控。

因此，發(fā)展以人為中心的AI（HCAI）已刻不容緩。許為等26位學(xué)者總結(jié)了HCAI面臨的6大挑戰(zhàn)：人類福祉、倫理責(zé)任、隱私保護(hù)、人本設(shè)計、治理監(jiān)管和人–AI交互（HAII，中文簡稱人智交互）為后續(xù)研究提供了方向。作為整體性理念，HCAI的有效落地高度依賴HAII。HAII既是HCAI的核心要素，也是其實現(xiàn)途徑和跨學(xué)科的合作平臺。

1 研究理念

HCAI理念的系統(tǒng)化發(fā)展經(jīng)歷了從概念提出到框架完善，再到范式轉(zhuǎn)變的演進(jìn)過程。2018年，斯坦福大學(xué)率先建立HCAI研究中心，標(biāo)志著該領(lǐng)域的正式興起。許為于2019年首次提出系統(tǒng)化的HCAI框架（圖1（a）），其包含3大核心要素：倫理對齊設(shè)計，確保AI解決方案避免歧視并維護(hù)公平正義；技術(shù)增強(qiáng)，推動AI技術(shù)更好地反映人類智能的復(fù)雜性和靈活性；人因設(shè)計，強(qiáng)調(diào)AI解決方案的可解釋性、可理解性、有用性和可用性。Shneiderman提出了“雙維度”設(shè)計理念（圖1（b）），強(qiáng)調(diào)在追求高自動化的同時保持高人類控制，以避免自動化諷刺和過度控制的風(fēng)險。2個框架均凸顯人類在AI決策中的最終主導(dǎo)地位，強(qiáng)調(diào)AI的可解釋性、可信賴性與增強(qiáng)作用。目前，全球已有20余所高校設(shè)立HCAI研究機(jī)構(gòu)，形成跨學(xué)科研究網(wǎng)絡(luò)。

圖1 HCAI理念發(fā)展

許為、葛列眾、高在峰于2021年在國內(nèi)首次系統(tǒng)提出了HAII這一跨學(xué)科新興領(lǐng)域。HAII是指人類與具備自主決策能力的AI系統(tǒng)之間的動態(tài)交互過程，超越了傳統(tǒng)人機(jī)交互中人與被動工具的關(guān)系，強(qiáng)調(diào)人與AI作為認(rèn)知伙伴的協(xié)作模式。為進(jìn)一步支撐HCAI跨學(xué)科特征，許為、高在峰等于2024年提出“人因科學(xué)”概念，系統(tǒng)整合工程心理學(xué)、人因工程、人機(jī)交互、用戶體驗、神經(jīng)人因?qū)W、宏觀工效學(xué)等相關(guān)領(lǐng)域，從而為HCAI研究奠定堅實的跨領(lǐng)域理論和方法論基礎(chǔ)。

高在峰等還提出以人為中心人智協(xié)作框架，見圖2，以“雙向賦能”機(jī)制闡述了人機(jī)協(xié)作關(guān)系。這種“雙向賦能”既確保了人類主導(dǎo)地位和價值取向，又充分發(fā)揮AI的技術(shù)優(yōu)勢，將智能體定位為增強(qiáng)人類能力的伙伴而非替代者，充分體現(xiàn)了以人為中心的HAII研究和設(shè)計理念。

圖2 人類主導(dǎo)的以人為中心人智協(xié)作框架

2 基礎(chǔ)理論研究

人智協(xié)同強(qiáng)調(diào)，人類與AI并非人機(jī)系統(tǒng)中相互獨立的2個部分，而是一個整體，其系統(tǒng)績效取決于復(fù)雜動態(tài)操作場景下的協(xié)作質(zhì)量。為此，引入?yún)f(xié)同認(rèn)知系統(tǒng)的理論視角，并據(jù)此提出了3個遞進(jìn)的理論模型，分別對應(yīng)系統(tǒng)架構(gòu)、團(tuán)隊協(xié)作與社會交互3個維度，為理解和推動高效人智協(xié)作提供理論基礎(chǔ)。

2.1 人智協(xié)同認(rèn)知系統(tǒng)框架

在智能時代，人機(jī)關(guān)系由傳統(tǒng)的單向交互模式轉(zhuǎn)向人智組隊的雙向協(xié)作范式。然而，傳統(tǒng)人因科學(xué)范式在應(yīng)對這一趨勢時存在明顯不足。針對這些局限，許為團(tuán)隊基于協(xié)同認(rèn)知系統(tǒng)理論提出了人智協(xié)同認(rèn)知系統(tǒng)（HJCS）框架（圖3）。該框架的核心思想是將人–AI團(tuán)隊視為統(tǒng)一的分析單元，把人類與AI視為認(rèn)知地位對等的合作伙伴，并通過共享認(rèn)知空間實現(xiàn)深度協(xié)同。這一模式不僅增強(qiáng)了團(tuán)隊在復(fù)雜情境中的態(tài)勢感知、適應(yīng)性與執(zhí)行力，還能根據(jù)任務(wù)特性和環(huán)境變化實現(xiàn)人機(jī)角色的智能化調(diào)整，從而有效克服傳統(tǒng)范式的局限。

圖3 人智協(xié)同認(rèn)知系統(tǒng)（HJCS）框架

2.2 智能體團(tuán)隊?wèi)B(tài)勢感知模型

HJCS框架確立了人機(jī)協(xié)同的總體架構(gòu)，但如何在團(tuán)隊層面實現(xiàn)有效的認(rèn)知協(xié)同仍需要進(jìn)一步理論支持。為此，提出了智能體團(tuán)隊?wèi)B(tài)勢感知模型（ATSA），圖4（a），從認(rèn)知機(jī)制角度深化人–AI團(tuán)隊協(xié)作理論。

圖4 智能體團(tuán)隊?wèi)B(tài)勢感知模型（ATSA）（a）與共享社會理解模型（SSU）（b）

ATSA模型采用雙層認(rèn)知架構(gòu)：個體層基于Neisser的知覺環(huán)路理論，描述個體認(rèn)知主體（人或AI）如何通過心理模型指導(dǎo)行為，與環(huán)境動態(tài)交互，形成“認(rèn)知模型—行動執(zhí)行—環(huán)境感知”的閉環(huán)。團(tuán)隊層則描繪多個認(rèn)知主體協(xié)作時如何產(chǎn)生超越個體的集體智能。2個層次間通過交流實現(xiàn)信息傳遞和認(rèn)知同步。基于ATSA模型的團(tuán)隊控制機(jī)制，研究了人–AI協(xié)作中控制感的構(gòu)成與獲取機(jī)制，發(fā)現(xiàn)人–AI協(xié)作中的控制感由4個維度構(gòu)成：行動自主性、控制勝任力、首要控制策略與補(bǔ)償控制策略。

2.3 共享社會理解模型

社會性交互依賴復(fù)雜的社會線索、文化背景和情感共鳴，對現(xiàn)有HCAI理論提出新挑戰(zhàn)。為此，提出共享社會理解模型（SSU），見圖4（b），用于系統(tǒng)描述人–AI在復(fù)雜社會情境下的共享理解建構(gòu)過程。

為實現(xiàn)有效的人智社會交互，SSU模型將社會理解過程分解為3個層面，每個層面都要求人智之間達(dá)成共享理解。3個認(rèn)知過程分別對應(yīng)人類的外向型與內(nèi)向型社會工作記憶、意圖與情感機(jī)制，以及AI的具象社會信息處理、抽象社會信息理解與意圖–情感生成機(jī)制。

上述3個模型共同構(gòu)建了從宏觀架構(gòu)到微觀機(jī)制、從功能協(xié)作到社會交互的完整理論體系。HJCS框架提供了頂層系統(tǒng)設(shè)計；ATSA模型揭示了團(tuán)隊?wèi)B(tài)勢感知的內(nèi)在機(jī)理；SSU模型拓展了人–AI社會性交互的邊界。三者相互補(bǔ)充，為HCAI與HAII的方法論研究、技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用實踐奠定了理論基礎(chǔ)。

3 方法論研究

盡管HCAI理念已逐漸被學(xué)界與業(yè)界接受，但其具體實施仍缺乏系統(tǒng)化方法論指導(dǎo)。為此，提出了涵蓋分層實現(xiàn)策略、方法論框架、具體實現(xiàn)方法與組織實踐模型的系統(tǒng)化HCAI方法論體系。

3.1 協(xié)同認(rèn)知生態(tài)系統(tǒng)與智能社會技術(shù)系統(tǒng)理論

基于HJCS框架，提出人–AI協(xié)同認(rèn)知生態(tài)系統(tǒng)模型。該模型實現(xiàn)了從單一人–AI協(xié)作到生態(tài)系統(tǒng)整體協(xié)同的遞進(jìn)關(guān)系，為HCAI和HAII提供了更廣闊的人因科學(xué)支持。

然而，AI系統(tǒng)的設(shè)計、開發(fā)與部署涉及技術(shù)團(tuán)隊、用戶、管理層、政策制定者等多元主體。單純優(yōu)化技術(shù)系統(tǒng)不足以發(fā)揮AI潛能，必須統(tǒng)籌考慮組織與社會等非技術(shù)系統(tǒng)。因此，提出智能社會技術(shù)系統(tǒng)（iSTS）概念，見圖5。iSTS在繼承傳統(tǒng)STS理論核心思想的基礎(chǔ)上，融入AI時代新特性，強(qiáng)調(diào)人–AI協(xié)作關(guān)系優(yōu)化、組織再設(shè)計、人機(jī)共同學(xué)習(xí)進(jìn)化、AI風(fēng)險管控和開放生態(tài)系統(tǒng)中的動態(tài)邊界管理，從而推動AI在宏觀社會技術(shù)系統(tǒng)環(huán)境中的可持續(xù)應(yīng)用。

圖5 智能社會技術(shù)系統(tǒng)概念

3.2 層級式HCAI框架

在iSTS理論指導(dǎo)下，進(jìn)一步提出層級式HCAI（hHCAI）框架，見圖6。該框架遵循“多層嵌套、逐級擴(kuò)展”的設(shè)計思路，將HCAI從個體層擴(kuò)展至社會系統(tǒng)層，涵蓋個體、組織、生態(tài)系統(tǒng)和社會4個層次。hHCAI以“組織在環(huán)”“生態(tài)系統(tǒng)在環(huán)”與“社會在環(huán)”為設(shè)計理念，將AI開發(fā)由傳統(tǒng)的“人在環(huán)”拓展至整個社會技術(shù)環(huán)境，確保技術(shù)發(fā)展與社會價值動態(tài)匹配。

圖6 層級式HCAI（hHCAI）框架

3.3 HCAI方法論體系

為解決理論與實踐的脫節(jié)，提出了HCAI方法論體系，包括5大核心要素：需求層次、方法分類、過程管理、跨學(xué)科協(xié)作與多層次設(shè)計范式。該體系將戰(zhàn)略目標(biāo)細(xì)化為執(zhí)行路徑，融合“雙鉆式”人本設(shè)計流程與AI全生命周期流程，并通過單個人智團(tuán)隊、生態(tài)系統(tǒng)與社會環(huán)境3層策略實現(xiàn)分級落地。

進(jìn)一步總結(jié)HCAI的5類具體實現(xiàn)方法（圖7）如下。該分類體系覆蓋HCAI的戰(zhàn)略規(guī)劃、技術(shù)實現(xiàn)、交互設(shè)計及治理監(jiān)管的完整流程，形成了操作性強(qiáng)的實踐指南。

圖7 HCAI的5類具體實現(xiàn)方法

3.4 組織實踐模型

方法論的有效實施最終依賴組織與項目層面的能力支撐。為此，開發(fā)了HCAI成熟度模型，見圖8。該模型定義了組織HCAI能力的5個發(fā)展階段。每一階段均有明確的能力要求和評估指標(biāo)，構(gòu)建了組織HCAI能力從起步到成熟的演進(jìn)路徑，推動HCAI由局部試點走向系統(tǒng)整合。此外，考慮到HCAI的跨學(xué)科特性，提出跨學(xué)科合作路徑，明確了9項具體行動建議，包括構(gòu)建共享的人本設(shè)計理念、應(yīng)用集成式跨學(xué)科方法等，為HCAI的可持續(xù)發(fā)展提供了組織文化與制度保障。

圖8 HCAI成熟度模型

4 應(yīng)用實踐

在以人為中心理念的引領(lǐng)下，將相關(guān)理論與方法論逐步應(yīng)用于多個垂直領(lǐng)域。

4.1 面向自動駕駛的三維協(xié)同人因策略

自動駕駛作為典型的人–AI協(xié)作系統(tǒng)，是驗證HJCS框架和hHCAI方法論的理想平臺。現(xiàn)有設(shè)計過度強(qiáng)調(diào)技術(shù)實現(xiàn)，將車載系統(tǒng)視為工具而非協(xié)作伙伴，缺乏HCAI理念指導(dǎo)。

為解決這一問題，提出了三維協(xié)同優(yōu)化策略：在HJCS層面，將車載智能系統(tǒng)定位為認(rèn)知協(xié)作者，基于ATSA模型建立雙層態(tài)勢感知機(jī)制，實現(xiàn)駕駛員與車輛的雙向認(rèn)知交互（圖9）。在協(xié)同認(rèn)知生態(tài)系統(tǒng)層面，構(gòu)建車–車、車–路與車–云的多主體協(xié)作網(wǎng)絡(luò)，推動從單車智能向網(wǎng)聯(lián)智能轉(zhuǎn)變。在智能社會技術(shù)系統(tǒng)層面，建立技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)與倫理準(zhǔn)則的統(tǒng)一治理框架，確保自動駕駛發(fā)展與社會價值觀保持一致。

圖9 基于HJCS理念的車載人機(jī)界面設(shè)計

4.2 面向智能飛機(jī)駕駛艙的單一飛行員操縱人因研究

航空領(lǐng)域?qū)Π踩缘臉O高要求，使其成為檢驗HCAI理論的關(guān)鍵場景。在HJCS框架和航空安全“零容忍”要求下，提出3條設(shè)計原則：以飛行員認(rèn)知邊界為約束，構(gòu)建增強(qiáng)而非替代的協(xié)作架構(gòu)；保障智能座艙系統(tǒng)的可預(yù)測性與飛行員最終控制權(quán)；建立飛行員–智能系統(tǒng)–地面支持站的三元協(xié)同結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)信息對稱與責(zé)任共擔(dān)。提出了系統(tǒng)透明性設(shè)計、動態(tài)功能分配、“自動化+自主化”組合方案、人機(jī)–空地協(xié)同控制與決策、交互優(yōu)化及飛行員最終控制權(quán)保障等具體工程原則。

4.3 面向人智協(xié)作的信任研究

信任作為人智協(xié)作的關(guān)鍵“軟”因素，是檢驗ATSA模型和探索人智交互的重要切口。首次在國內(nèi)提出人–AI雙向信任問題，并基于HJCS和ATSA模型開展系統(tǒng)研究。

針對傳統(tǒng)研究聚焦靜態(tài)信任結(jié)構(gòu)的不足，提出了動態(tài)信任發(fā)展框架，將信任演化劃分為傾向性、初始、實時和事后4個階段，并識別操作者特征、系統(tǒng)特征、情境特征3類關(guān)鍵影響因素，形成“客觀特征—主觀感知—信任調(diào)整”的認(rèn)知路徑。在此基礎(chǔ)上，以自動駕駛為平臺開展了信任校準(zhǔn)研究（圖9）。發(fā)現(xiàn)提升人–智能體間的團(tuán)隊理解可促進(jìn)信任動態(tài)調(diào)整。目前，正擴(kuò)展研究至特殊環(huán)境（如失重）與特殊人群，以驗證信任規(guī)律的普適性。

5 展望

隨著人類社會邁向智能體時代，HAII研究與應(yīng)用前景廣闊，同時也為以人為中心的智能系統(tǒng)發(fā)展帶來前所未有的挑戰(zhàn)與機(jī)遇。

5.1 亟待突破的科學(xué)問題

在理論深化層面，現(xiàn)有HJCS、ATSA和SSU理論框架對動態(tài)人機(jī)協(xié)同的微觀認(rèn)知機(jī)制闡釋仍需完善。此外，跨文化語境下的HAII適用性研究幾乎空白，現(xiàn)有理論多基于特定文化背景，對不同社會文化特征下的人機(jī)交互范式、倫理價值取向與社會接受度差異缺乏系統(tǒng)性研究。

在方法論完善層面，現(xiàn)有5類HCAI實現(xiàn)方法主要針對相對封閉的應(yīng)用場景，缺乏應(yīng)對開放環(huán)境中突發(fā)事件、多目標(biāo)沖突和倫理困境的動態(tài)適應(yīng)機(jī)制。更重要的是，跨學(xué)科融合仍停留在概念層面，認(rèn)知科學(xué)與 AI 技術(shù)的深度耦合尚未實現(xiàn)突破，協(xié)同認(rèn)知系統(tǒng)的計算建模工具鏈和實驗驗證平臺存在明顯斷層。

5.2 未來發(fā)展路徑與核心能力建設(shè)

以人為中心的AI理念愈發(fā)重要，如何確保AI發(fā)展始終服務(wù)于人類福祉、有效防范潛在風(fēng)險，是全球必須共同面對的重大議題。

HCAI研究需要跨學(xué)科深度融合，實踐則需要在項目、組織、社會不同層面協(xié)同推進(jìn)。未來跨學(xué)科深度融合的技術(shù)路徑包括：構(gòu)建認(rèn)知–計算–交互一體化的理論建模框架，突破傳統(tǒng)學(xué)科邊界，實現(xiàn)認(rèn)知科學(xué)、計算科學(xué)與交互設(shè)計的有機(jī)融合；開發(fā)基于數(shù)字孿生的人機(jī)協(xié)同仿真平臺，為復(fù)雜HJCS系統(tǒng)的設(shè)計驗證提供高保真測試環(huán)境；構(gòu)建神經(jīng)符號融合的混合智能架構(gòu)，結(jié)合人類認(rèn)知的符號推理與AI的連接計算優(yōu)勢；形成“認(rèn)知科學(xué)+AI工程+社會科學(xué)”的三螺旋協(xié)同創(chuàng)新模式，從組織機(jī)制上保障跨學(xué)科深度合作。

為此，我們提出的理論體系與方法論框架，以人為中心的HAII研究需要重點建設(shè)5大核心能力體系。在理論模型驗證與拓展方面，需要通過大規(guī)模縱向研究與跨文化對比實驗，系統(tǒng)檢驗和優(yōu)化HJCS、ATSA、SSU等理論框架的適用邊界，建立參數(shù)化方法，并探索其在新興智能形態(tài)中的擴(kuò)展應(yīng)用；在認(rèn)知計算建模與監(jiān)測方面，應(yīng)深化人因科學(xué)與AI技術(shù)的融合，實現(xiàn)對認(rèn)知負(fù)荷、態(tài)勢感知、信任與意圖的精準(zhǔn)識別與動態(tài)調(diào)節(jié)；在跨文化適配能力方面，要構(gòu)建涵蓋價值觀、行為模式與交際習(xí)慣的跨文化HAII知識庫，發(fā)展文化敏感型設(shè)計方法，建立跨文化評估與設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)；在新型智能可控性方面，須基于hHCAI框架研發(fā)適配生成式AI及具身智能的可解釋技術(shù)，實現(xiàn)從系統(tǒng)透明到用戶可理解的躍遷，構(gòu)建用戶可理解、可信任、可控制的交互體驗；在全景評估體系方面，應(yīng)擴(kuò)展HCAI成熟度模型，構(gòu)建覆蓋技術(shù)–組織–社會3層的動態(tài)評估框架，形成可量化的人本價值指標(biāo)，并將其嵌入AI全生命周期的設(shè)計、訓(xùn)練與行為監(jiān)控環(huán)節(jié)。

6 結(jié)語

以人為中心的HAII是智能時代的核心課題之一。其理論體系和實踐方法正處于持續(xù)建構(gòu)與迭代中。我們系統(tǒng)梳理了從研究理念到方法論框架，從基礎(chǔ)理論到垂直應(yīng)用的發(fā)展脈絡(luò)，展示了從抽象理念到具體實踐的完整轉(zhuǎn)化過程，為該領(lǐng)域的系統(tǒng)性發(fā)展提供了參考。未來研究需要在理論深度、方法創(chuàng)新和應(yīng)用廣度3個維度持續(xù)推進(jìn)，以真正實現(xiàn)以人為中心、人機(jī)協(xié)同共生的智能生態(tài)愿景。

本文作者：高在峰、趙苑秀、潘晗希、許為

作者簡介：高在峰，浙江大學(xué)心理與行為科學(xué)系，教授，研究方向為工程心理學(xué)、認(rèn)知心理學(xué)；許為（通信作者），浙江大學(xué)心理與行為科學(xué)系、浙江大學(xué)心理科學(xué)研究中心，研究員，研究方向為人因工程、人機(jī)交互、工程心理學(xué)。

文章來 源 ： 高在峰, 趙苑秀, 潘晗希, 等. 邁向以人為中心的人?AI交互：理論體系與實踐進(jìn)展[J]. 科技導(dǎo)報, 2026, 44(7): 58?68.

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