目录
第一篇概论
第1章“以人为中心人工智能”新理念3
1.1引言3
1.2AI的双刃剑效应4
1.3“以人为中心人工智能”理念5
1.3.1AI发展的“人的因素”
新特征5
1.3.2“以人为中心人工智能”的框架:
理念、目标和实施路径7
1.3.3“以人为中心人工智能”的设计
原则14
1.3.4“以人为中心人工智能”的方
法论16
1.4“以人为中心人工智能”理念
的意义17
1.5“以人为中心人工智能”理念
的实施21
1.5.1分层式HCAI实施策略22
1.5.2跨层面的实施策略23
1.5.3跨行业的实施行动25
1.6本书的贡献和架构27
参考文献28第2章“人智交互”跨学科新领域31
2.1引言31
2.2人智能系统交互的新特征31
2.2.1人智能系统交互与传统
人机交互的对比31
2.2.2AI带来的新型人机关系
——人智组队33
2.2.3跨学科协同合作的必然性34
2.3人智交互新领域36
2.3.1“人智交互”新领域的
提出36
2.3.2人智交互领域框架: 理念、
关键问题、范围及方法37
2.3.3提出“人智交互”新领域
的意义38
2.4人智交互领域框架详述39
2.4.1基本理论与关键问题39
2.4.2跨学科方法42
2.4.3跨AI全生命周期的流程43
2.4.4跨学科团队47
2.5人智交互研究的范式取向48
2.5.1人智协同认知系统的
研究范式取向49
2.5.2人智协同认知生态系统的
研究范式取向51
2.5.3智能社会技术系统的
研究范式取向52
2.5.4人智交互研究范式取向
的意义54
2.6总结与展望57
参考文献57
第二篇理论与方法
第3章人类认知和行为的计算建模63
3.1引言63
3.2认知和行为计算建模的两种
思路64
3.3认知和行为计算建模流程和
模型选择65
3.4基础认知与行为过程的计算
建模69
3.4.1视知觉中的计算建模69
3.4.2规则表征和推理72
3.4.3语言和概念表征73
3.4.4记忆和学习机制73
3.5社会认知与行为过程的计算
建模74
3.6总结79
参考文献80第4章人机融合智能83
4.1人机融合智能研究83
4.1.1人机融合智能概述83
4.1.2人机融合智能的关键
——人87
4.1.3人机融合智能中机的
自主性91
4.2人机融合智能的应用92
4.2.1基于人机融合的智控
辅助决策92
4.2.2ChatGPT: 人机融合智
能的初级产品95
4.3人机融合智能展望97
4.3.1人机环境系统97
4.3.2人机融合智能趋势预测98
参考文献100第5章数据与知识双驱动式人工智能102
5.1引言102
5.2数据驱动的人工智能103
5.2.1关键技术103
5.2.2数据驱动的人工智能应用
现状与挑战109
5.3知识驱动的人工智能110
5.3.1关键技术111
5.3.2知识驱动的人工智能应用
现状与挑战114
5.4数据知识双驱动的人工智能116
5.4.1纯数据驱动的人工智能系统
的局限性和挑战116
5.4.2数据和知识双驱动的人工智
能技术优势及典型应用117
5.4.3数据驱动和知识驱动的人工智能
的融合方法及发展趋势119
5.5总结123
参考文献123第6章以人为中心的感知计算128
6.1引言128
6.2以人为中心的感知模型129
6.3传统智能感知计算130
6.4群智感知计算132
6.5人机协作感知计算134
6.6关键技术136
6.7总结及展望140
参考文献141第7章多通道人机协同感知与决策147
7.1引言147
7.2多通道信息融合的人机协同
感知148
7.3面向人机协同的交互学习154
7.3.1小样本信息处理与融合155
7.3.2模仿学习（imitation
learning）156
7.3.3发展趋势和挑战158
7.4面向任务的人机协同决策与
验证159
7.4.1面向人机协同的智能体
决策与规划159
7.4.2虚实融合的人机协同
决策与验证161
7.5总结和展望162
参考文献163第8章以人为中心的可解释人工智能168
8.1人工智能可解释性168
8.2AI解释方法170
8.3AI生命周期和可解释AI172
8.4以人为中心的可解释模型框架174
8.5应用案例175
8.6讨论180
8.7总结181
参考文献181第9章以人为中心的社会计算186
9.1以人为中心的社会计算概述186
9.2以人为中心社会计算的基本
方法187
9.2.1以人为中心的平行系统187
9.2.2虚拟人口合成189
9.2.3用户个体的认知决策建模192
9.2.4基于因果推断的用户
行为计算实验195
9.2.5社会计算的加速技术198
9.3社会计算的应用案例199
9.3.1以人为中心的城市交通
出行诱导199
9.3.2以人为中心的社会情境
安全202
9.4总结与展望203
参考文献204第10章人智交互的工程心理学问题
及其方法论208
10.1引言208
10.2智能时代的工程心理学研究
对象209
10.2.1智能作为隐藏在幕后的
服务提供者209
10.2.2人在明确智能体身份的情况
下与其进行低卷入的互动210
10.2.3人与智能体组队211
10.2.4人接受智能体的管理212
10.3经典工程心理学方法在智能
时代的新应用213
10.4新涌现的研究方法216
10.5新的设计思路218
10.6总结与展望221
参考文献222第11章人智组队式协同合作的研究
范式取向228
11.1人智组队的由来与含义228
11.2人智组队的研究方法232
11.3人智组队的研究内容234
11.3.1行为层234
11.3.2认知层236
11.3.3社会认知层238
11.4应用分析: 以自动驾驶为例240
11.5总结与展望241
参考文献242第12章人智交互中的人类状态识别247
12.1引言247
12.2生理计算250
12.3情感计算255
12.4交互意图理解263
12.5总结与展望267
参考文献268第13章人智交互的心理模型与设计
范式274
13.1引言274
13.2传统人机交互模型275
13.3智能时代的人智交互模型280
13.4传统人机交互设计范式287
13.5人智交互的新范式与新思路292
13.6展望298
13.7总结300
参考文献300第14章人智交互的神经人因学方法304
14.1引言304
14.2内源性智能系统305
14.3面向认知的智能系统308
14.4智能可穿戴、可移动技术311
14.5外源性智能系统314
14.6总结与展望317
参考文献318第15章人智交互中的机器行为设计
与管理322
15.1引言322
15.2从人的行为到AI系统机器
行为323
15.2.1行为科学与机器行为323
15.2.2人的智能与机器智能325
15.2.3设计、工程与智能机器
行为研究327
15.3智能机器行为模型330
15.4机器行为的发展332
15.5人智交互行为337
15.5.1人智融合——人与AI
系统的相互作用337
15.5.2人机协作339
15.5.3主动交互340
15.6指导原则与设计指南: 如何有效
管理机器行为343
15.6.1智能机器进化对人类的影响:
不可预知的行为结果343
15.6.2指导原则与设计指南343
15.7总结与展望347
参考文献348第16章人智交互语境下的设计新模态350
16.1引言350
16.2AI技术与创新思维351
16.2.1AIGC的定义与发展352
16.2.2AI提高创作效率353
16.2.3AI激发创新思维355
16.2.4AI助力设计评价357
16.3AI在设计领域的应用357
16.3.13D设计中的AI应用357
16.3.22D设计中的AI应用35916.3.3其他相关领域与AI
应用360
16.3.4AI在设计中的创新
作用361
16.4设计学推动人智系统发展363
16.4.1设计学与AI363
16.4.2设计学与智能人机
界面366
16.4.3以智能驾驶为例讨论
设计的作用368
16.5总结370
参考文献371第17章人智交互设计标准376
17.1引言376
17.2标准概述377
17.3智能人机交互设计标准概述378
17.4企业的智能人机交互设计
指南简介383
17.5总结与展望388
参考文献390第18章以人为中心的人工智能伦理体系392
18.1引言392
18.2传统伦理与人工智能伦理393
18.3人工智能伦理体系结构395
18.4人工智能应用伦理（狭义
人工智能伦理）主要内容397
18.5广义人工智能伦理400
18.6“以人为中心”的人工智能
工程系统伦理原则403
18.7总结404
参考文献405第19章人类可控人工智能: “有意义
的人类控制”406
19.1引言406
19.2“有意义的人类控制”的提出
背景407
19.3“有意义的人类控制”的概念
界定与实践框架409
19.3.1“有意义的人类控制”
的概念溯源409
19.3.2何为“有意义的人类
控制”410
19.3.3“有意义的人类控制”的实践
框架: 追踪与回溯411
19.4针对“有意义的人类控制”
实施路径的初步研究412
19.4.1AI自主化技术的新
特征与人类控制412
19.4.2有效的人类控制415
19.4.3“有意义的人类控制”的跨学
科面向和多领域实践416
19.4.4MHC认证416
19.5走向“有意义的人类控制”——
以自动驾驶汽车为例417
19.5.1技术嵌入水平与自动
驾驶分级418
19.5.2基于技术层级的人类
控制419
19.5.3自动驾驶汽车的
“有意义的人类控制”420
19.5.4“有意义的人类控制”框架下
自动驾驶汽车的实践建议
421
19.6总结与展望422
参考文献423第三篇专题研究
第20章以人为中心人工智能的算法
助推429
20.1使用助推框架设计以人为中心
的算法429
20.2算法助推有更好的选择吗432
20.3算法助推的成本: 从黑盒人工
智能到透明的成本433
20.4算法社会管理: 算法行为修正435
20.5对算法驱动的助推措施的担忧437
20.6反助推: 对算法的厌恶与抵制438
20.7有意义的控制和算法审计的
算法助推439
20.8以人为中心的方法441
20.9总结与展望442
参考文献442第21章以人为中心的智能推荐445
21.1推荐系统概论445
21.2以人为中心的推荐系统概述449
21.2.1经典推荐系统449
21.2.2以人为中心的推荐
系统450
21.2.3“以人为中心”与技术
的融合454
21.3实现路径的探讨455
21.4演化融合的路径457
21.5总结与展望459
参考文献460第22章脑机接口和脑机融合463
22.1引言463
22.2脑机接口技术框架465
22.3脑机融合计算模型468
22.3.1脑机智能的混合形态468
22.3.2智能影子470
22.4脑机融合应用实例471
22.4.1视觉增强大鼠机器人471
22.4.2脑脑通信大鼠机器人472
22.4.3意念控制的四旋翼
无人飞行器474
22.4.4面向小儿多动症的
注意力反馈训练475
22.5典型应用与未来展望477
22.5.1典型应用场景477
22.5.2存在问题和调整策略479
22.5.3未来发展方向481
参考文献482第23章可穿戴计算设备的多模态交互484
23.1引言484
23.2以人为中心的智能穿戴交互
设计485
23.3智能穿戴交互的传感器基础488
23.4可穿戴计算设备上的多模态
交互490
23.4.1手指触控交互491
23.4.2手部动作交互492
23.4.3头部动作交互494
23.4.4眼睛动作交互495
23.4.5可穿戴设备上其他
交互模态496
23.5智能穿戴交互的未来发展
与挑战497
23.6总结499
参考文献500第24章人机器人交互506
24.1引言506
24.2面向人机器人交互需求的
机器人设计507
24.3人机器人交互方式509
24.3.1接触式交互509
24.3.2非接触式交互510
24.4人机器人交互中的应用513
24.4.1工业机器人中的人
机器人交互513
24.4.2服务机器人中的人
机器人交互517
24.5总结与展望523
参考文献524第25章元宇宙与虚拟现实中的人智交互532
25.1引言532
25.2虚拟现实与元宇宙中的智能
人机交互技术535
25.2.1人类情感的智能感知535
25.2.2用户自然交互意图的
智能推理537
25.2.3面向人类感知认知能力
的交互界面智能优化539
25.3虚拟现实与元宇宙中基于临场感的
“人智人”技术应用和机遇挑战541
25.3.1虚拟环境中的临场感
概念541
25.3.2基于临场感的“人虚拟环境”
优化: 达到虚拟与现实的认
知“共鸣”543
25.3.3元宇宙中的多人交互
研究与进展545
25.3.4元宇宙中的隐私、伦理
和可访问性研究进展547
25.4机遇与挑战548
25.5总结550
参考文献550第26章基于人工智能技术的人类
智能增强557
26.1引言557
26.2理论基础560
26.3研究现状562
26.3.1基于脑刺激的人类
认知强化562
26.3.2基于神经反馈的人类
认知强化563
26.3.3基于视听交互任务的
人类认知强化564
26.3.4基于精细操作任务的
认知强化565
26.4关键问题566
26.5实证研究: 基于触觉人机交互的
注意力强化569
26.5.1面向注意力强化的精细力
控制任务范式569
26.5.2人类注意力的测量和
解码570
26.5.3人类注意力闭环调控
策略572
26.6典型应用: 儿童ADHD诊断
与康复573
26.6.1基于多指精细力控制任务的
ADHD客观诊断573
26.6.2基于多指精细力控制任务的
ADHD康复训练574
26.7总结574
参考文献575第27章智能座舱中的驾驶行为建模581
27.1引言581
27.2人的绩效建模概论581
27.3人的绩效建模实例: 智能座舱
中驾驶行为的数学建模582
27.4使用QNMHP的智能座舱中
的驾驶行为建模584
27.5人的绩效建模软件仿真587
27.6总结与展望591
参考文献591第28章人工智能+辅具593
28.1引言593
28.2辅具的历史沿革594
28.3AI+辅具发展的社会基础594
28.4AI+辅具在残障人士生活中
应用的六大方面595
28.4.1移动性596
28.4.2交互599
28.4.3听力601
28.4.4视觉602
28.4.5生活环境603
28.4.6自我护理604
28.5AI+辅具设计理念及实现
平台605
28.5.1以人为本的设计理念605
28.5.2AI+辅具的实现平台608
28.6总结与建议608
参考文献609第29章伦理化人工智能规范与治理615
29.1引言615
29.2人工智能伦理规范与治理
发展616
29.2.1国际发展情况概述616
29.2.2国内发展情况620
29.2.3小结621
29.3人工智能治理体系622
29.3.1人工智能治理的基本
原则622
29.3.2多元共治格局下的
人工智能治理623
29.4应用实例628
29.4.1算法备案制度628
29.4.2企业人工智能自治
实践629
29.5总结与展望630
参考文献632
第四篇行业应用
第30章智能驾驶的人车协同共驾637
30.1智能座舱中的人车协同驾驶
概述637
30.1.1人车协同共驾的概念
与发展637
30.1.2人车协同共驾的核心
特征与关键理论638
30.2智能驾驶的人车协同感知系统
设计641
30.3智能驾驶的人车协同理解和
预测系统设计646
30.4智能驾驶的人车协同决策控制
系统设计650
30.5总结与展望656
参考文献656第31章以飞行员为中心的智能化
民用飞机驾驶舱659
31.1智能驾驶舱发展现状659
31.1.1智能驾驶舱在非民机
领域的进展659
31.1.2智能驾驶舱在民机领域
的现状660
31.1.3以飞行员为中心的智能
驾驶舱需求特点661
31.2以飞行员为中心的智能驾驶舱
系统设计要求663
31.2.1系统功能模块设计663
31.2.2智能辅助系统664
31.2.3智能生理监测665
31.2.4智能人机交互: 目的、
方式、作用670
31.3实例673
31.4以飞行员为中心的智能驾驶舱
的挑战与展望674
参考文献675第32章载人航天中的人智能系统联合
探测679
32.1引言679
32.2航天员智能系统有效整合中的
人因技术682
32.2.1团队设计与人机功能
分配683
32.2.2人机协同模式与方法684
32.2.3人机交互技术686
32.2.4系统设计要求及效能
评估687
32.3实例: 人机交互协同与交互689
32.3.1空间机械臂系统689
32.3.2星球探测智能系统690
32.3.3舱内智能辅助691
32.4未来的挑战与展望692
参考文献694第33章以患者为中心的智慧医疗697
33.1引言697
33.2医疗领域中的人工智能技术
前沿698
33.2.1自然语言处理技术698
33.2.2医学影像处理699
33.2.3决策优化与新药设计
技术701
33.3智能医疗中人与人工智能
的交互702
33.3.1医疗虚拟助手702
33.3.2医疗机器人704
33.3.3疾病辅助诊断705
33.3.4药物研发706
33.4以患者为中心的智能医疗
管理与服务707
33.4.1院内数据智能管理707
33.4.2院外全病程健康管理709
33.4.3面向多中心研究的
医疗数据管理710
33.5以患者为中心的智能医疗
应用案例711
33.6以患者为中心的智能医疗的
挑战与未来714
参考文献717第34章以儿童为中心的自闭症人工
智能辅助诊疗721
34.1孤独症谱系障碍721
34.2自闭症辅助诊疗系统723
34.3多模态自闭症行为分析方法725
34.3.1基于可穿戴设备信号的
自闭症行为分析方法726
34.3.2基于非接触式图像视觉信号的
自闭症行为分析方法726
34.3.3目前多模态自闭症行为
分析方法存在的问题730
34.4以人为中心的自闭症AI辅助
诊断730
34.4.1硬件系统730
34.4.2叫名反应范式731
34.4.3指令回应范式731
34.4.4共同注意范式733
34.4.5食指指点范式734
34.5以人为中心的基于CAVE系统
的自闭症AI辅助干预734
34.6总结与展望737
参考文献738第35章基于人工智能的智慧康复与
无障碍设计744
35.1引言744
35.2基于人工智能的残障人士
辅助745
35.2.1基于人工智能的康复
辅助设备745
35.2.2基于人工智能的康复
辅助技术749
35.2.3康复辅助技术的人工智能
应用（数字化创新）755
35.2.4康复辅助技术的5G
拓展757
35.3基于人工智能的信息无障碍
设计758
35.4总结与展望761
参考文献763第36章以人为中心构建虚实融合的
教育元宇宙768
36.1引言768
36.2教育元宇宙769
36.3相关工作770
36.4设计思路和目标772
36.5系统框架与技术范式773
36.5.1以人为中心的沉浸互动
计算系统框架773
36.5.2虚实融合的技术范式774
36.6虚实融合教学776
36.6.1全息讲台教学776
36.6.2全息讲桌教学781
36.6.3远程拟真教学783
36.6.4镜面互动教学785
36.7总结与展望788
参考文献789第37章人本智造: 从理念到实践792
37.1引言792
37.2人本智造794
37.2.1人本智造的提出背景
以及发展现状794
37.2.2智能制造中人的因素798
37.2.3人本智造的架构799
37.3人本智造核心使能技术801
37.4人本智造典型应用804
37.4.1人机协作装配804
37.4.2新一代操作工805
37.5总结与展望806
参考文献808
