认知，是指人们获得知识或应用知识的过程，或信息加工的过程，这是人的最基本的心理过程。它包括感觉、知觉、记忆、思维、想象和语言等。人脑接受外界输入的信息，经过头脑的加工处理，转换成内在的心理活动，进而支配人的行为，这个过程就是信息加工的过程，也就是认知过程1。

基本概念

定义

认知，是指人们获得知识或应用知识的过程，或信息加工的过程，这是人的最基本的心理过程。

Neisser, U. (1967)定义认知为：“所有个体获得和使用知识的过程”2。这是一种较为广泛的定义，它强调了信息获取和处理的各个方面。Neisser是认知心理学的先驱之一，他的著作《认知心理学》将认知心理学定义为对知识获取、组织和使用过程的科学研究。

此外，Anderson (1980)提供了一个关于认知的更具体的定义，将其描述为“个体或群体构建知识的各种心理活动的集合，包括感知、记忆、判断和推理等过程”3。

主要内容

认知包括感觉、知觉、记忆、思维、想象和语言等4。

类似地，Solso (2001) 指出，认知过程包括了感知觉、注意力、记忆、问题解决、语言等方面5。

历史发展

认知心理学的起源

认知心理学的起源可追溯到19世纪末和20世纪初的心理学和哲学。早期心理学家如William James和Wilhelm Wundt，都关注于意识流和心理过程。然而，行为主义的兴起在20世纪初期将研究重点从心理内部过程转移到可观察的行为上。

认知革命

20世纪50年代，对行为主义不满的心理学家开始探索心理学的认知方面，这标志着所谓的“认知革命”的开始。Simon(1981)曾经指出，1956年是一个重要年份，在这一年里发表的几项重要研究展现心理学的信息加工观点，例如，Miller对短时记忆的有限容量作了信息加工的说明，Chomsky发表了对转换语法的形式特点的一个早期的分析，Bruner，Goodnow和 Austin 阐述了策略在思维活动和认知理论中的作用，Newell和 Simon发表了模拟人的启发式搜索的问题解决的计算机程序即逻辑理论家。依照Simon的看法﹐甚至可以说，认知心理学的诞生不晚于1956年。后来Neisser于1967年发表了心理学史上第一部以《认知心理学》命名的专著4。

认知科学的发展

认知科学集合了心理学、人工智能、语言学、哲学、神经科学等多个学科的视角，共同研究心智和智能。20世纪70年代和80年代，随着计算机科学的发展和人工智能研究的兴起，对人类和机器认知的比较和模拟成为一个重要研究领域。

理论基础

信息处理理论

信息处理理论将人类的认知过程比喻为计算机的信息处理4。这一理论认为，人类的认知过程包括信息的输入、处理、存储和输出。这种观点最早由心理学家如George A. Miller在20世纪50年代提出。信息处理理论强调记忆系统的结构，如感觉记忆、短期记忆和长期记忆，以及这些系统之间的相互作用。

认知神经科学

认知神经科学是一个跨学科领域，它结合了心理学、神经科学、计算机科学等多个领域的知识，旨在理解认知过程背后的神经机制。这个领域的研究侧重于大脑如何执行各种认知功能。通过使用脑成像技术，如功能性磁共振成像（fMRI）和脑电图（EEG），科学家们能够观察大脑在执行特定任务时的活动。

计算模型

计算模型是用来模拟和理解心理过程的数学和计算工具4。这些模型提供了一个框架，用于测试关于认知过程如何工作的假设。通过计算模型，科学家能够以更精确、控制的方式研究认知过程，尤其是在理解复杂的认知任务时。

知觉

人们通过感官得到了外部世界的信息，这些信息经过头脑的加工（综合与解释），产生对事物整体的认识，就是知觉。

知觉过程包含相互联系的两种加工：自下而上(Bottom-Up)加工和自上而下(Top-Down)加工。

自下而上加工是指这种加工方式从外部刺激开始，逐步向上构建整体认知。它以感觉输入的基本特征开始，然后逐步组合这些特征形成更为复杂的知觉结构，即，当观察一个复杂的物体时，视觉系统首先识别其基本的形状、颜色和大小，然后将这些特征整合为一个完整的对象认知。例如，当看一个英文单词时，视觉系统先确认构成诸字母的各个特征如垂直线、水平线、斜线等，然后将这些特征加以结合来确认一些字母，字母再结合起来而形成单词。

与此相反，自上而下加工是由有关知觉对象的一般知识开始的加工。由此可以形成期望或对知觉对象的假设。这种期望或假设制约着加工的所有的阶段或水平，从调整特征觉察器直到引导对细节的注意等4。

注意

注意指的是有意识将处理资源集中到某些感知信息上，同时忽略其他非相关信息。即注意是一个选择性过程，涉及到对感官输入的过滤和优先级排序4。

注意可以分为几种不同类型，每种类型涉及到不同的注意调控机制：

选择性注意：个体在面对多个感觉输入时，能够选择性地关注某些感觉信息，而忽略其他信息。这种类型的注意帮助个体集中精力于当前任务或目标，提高信息处理的效率和准确性。

分配注意：个体在处理多个任务或信息时，能够有效地分配心理资源，以满足不同任务的需求。这种类型的注意涉及到资源的动态分配和管理，以优化认知表现和响应速度。

持续注意：个体在长时间内能够保持对特定任务或信息的注意力，而不受外界干扰的影响。持续注意帮助维持认知活动的连贯性和稳定性，支持长期任务的完成和执行6。

记忆

记忆是指获取、存储和在需要时检索信息的能力4。人通过知觉从外界获得信息，再在记忆中贮存下来，由此，人得以积累知识并在后来加以运用。

记忆分为感觉记忆（Sensory Memory）、短期记忆（Short-Term Memory）/ 工作记忆（Working Memory）、长期记忆（Long-Term Memory）。

感觉记忆

感觉记忆是对感官输入非常短暂的保留，通常持续几毫秒到几秒。

短期记忆

短期记忆涉及对信息的临时存储，通常持续几秒到一分钟。研究者提出的工作记忆模型，更具体地描述了短期记忆的结构和功能，将其视为一个主动处理和暂存信息的平台。

长期记忆

长期记忆一般分为两种主要类型：声明性记忆（declarative memory）和非声明性记忆（non-declarative memory），后者也被称为程序性记忆（procedural memory）。声明性记忆涉及到事实和事件的存储和检索，使个体能够回忆和表达关于世界的认知内容。声明性记忆可以进一步分为两类：语义记忆（关于事实和概念的记忆，例如知道世界上有多少大洲或了解水的化学组成）和时空记忆（关于个人经历和事件的记忆，例如回忆上个星期的生日聚会或儿时的家庭假期）。非声明性记忆则不涉及特定的事实或事件，而是涉及技能和习惯的存储和执行，例如学习骑自行车或打字的技能、学习如何使用复杂机器或工具。

问题解决

当人们面临一项任务而又没有直接手段去完成时，就有了问题。一旦找到了完成任务的手段或方法，问题就可以得到解决4。

问题解决的策略多种多样。一个问题可用不同的策略来解决，应用哪种策略既依赖于问题的性质和内容，也依赖于人的知识和经验。总的说来，人所应用的问题解决策略可分两类，即算法(Algorithm)和启发法(Heuristics)。

算法

算法是解题的一套规则，它精确地指明解题的步骤。如果一个问题有算法，那么只要按照其规则进行操作，就能获得问题的解。例如：银行储蓄的月利率为R，现储蓄P元，为期T个月，问共得利息(I)若干？此题按公式I = PXR * T即可解决。这个公式就是解题的算法4。

启发法

启发法是凭借经验的解题方法，也可称为经验规则。例如，弈中国象棋常用的“控制河口”“制造双将”“抽吃棋子”等都属于启发法。启发法也有多种，不同的问题可用不同的启发法，一个问题也可用几种不同的启发法。有些启发法只适用于某种特定类别问题，应用的范围有限。另一些启发法则有一定的普遍性，可运用于一些不同类别的问题，如前面提到过的尝试-错误法，指向性分析法等等。目前，已经确定几种比较有效的应用范围较广的启发法，如手段-目的分析(Means-end Analysis)、逆向工作(Backward Working)、计划(Planning)等4。

语言

语言在人们的生活中有极重要的作用。人的言语活动包含复杂的心理过程，另一方面，它也参与诸如知觉、记忆和思维等许多不同的心理活动。Vygotsky的社会文化理论强调语言在认知发展中的核心作用，认为语言是通过社会互动而内化的思维工具4。神经科学研究表明，语言处理涉及大脑的多个区域，包括布洛卡区和韦尼克区，这些区域与语言的理解和产生密切相关。大脑对语言的处理方式也反映了认知过程的复杂性。

语言的基本构成要素包括音素、词素和句法。音素是语言中最小的语音单位，它们组成了词语的发音。不同语言的音素系统各不相同，例如英语中的 /p/、/b/、/t/ 等；词素是语言中最小的语义单位，是构成词语的基本成分。一个词可能由一个或多个词素组成，每个词素都有其特定的含义，如英语中的“un-”表示否定，“happy”是由“hap”（快乐）和“-y”（形容词后缀）构成的；句法则是语言中的语法结构和规则，用于组织和连接词语形成句子。句法规则决定了词语如何排列以表达不同的意思和关系，这种结构使得语言能够清晰地传达信息6。

Chomsky的语言相对性假说认为，人类天生具有一种普遍的语言能力，即语言习得的基础结构和规则。这种普遍语言能力使得人类能够学习和掌握任何自然语言，无论其具体形式和结构如何。Chomsky进一步提出了生成语法理论，探讨了语言习得的内在机制和语法结构的普遍性。

语言发展和认知能力的发展密切相关。儿童在语言习得过程中展现出认知能力的增长，如符号理解、概念形成和逻辑推理。Piaget的认知发展理论认为，语言是认知发展的结果，而Vygotsky则认为语言对认知发展有促进作用。

应用领域

教育应用

认知心理学理论被广泛应用于教育领域，以改善教学策略和学习效率。例如，通过理解工作记忆的限制，教师可以更有效地设计课程，避免学生信息过载。

多媒体学习原则（如梅耶的认知理论）建议，同时使用视觉和听觉材料可以提高学习效率，因为它利用了人类处理多渠道信息的能力。

心理健康应用

认知行为疗法（CBT）是一种常用的治疗方法，它基于认知心理学的原理，通过改变患者的思维模式来治疗心理障碍，如抑郁和焦虑7。

人工智能

人工智能（AI）领域借鉴认知科学的研究成果，尝试模拟人类的思维过程，创建能够执行复杂任务的智能系统。AI的发展受到认知科学理论的深刻影响，特别是在机器学习、自然语言处理和计算机视觉等领域8。

机器学习是AI的一个核心领域，它使计算机能够从数据中学习并做出预测或决策，而不是通过明确编程来执行特定任务。这一过程模仿了人类学习知识和技能的方式。

深度学习，一种基于人工神经网络的机器学习技术，受到了人脑结构的启发，尤其是大脑如何通过层次化处理来解释复杂数据（如图像和声音）。

来源: 百度百科

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