认知卸载：十年系统综述

Cognitive Offloading: Systematic Review of a Decade

认知卸载：十年系统综述

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摘要

认知卸载是指使用物理行动来改变给定任务的信息处理需求。卸载可以在内部或外部进行。我们在本论文中纳入了通过外部工具进行认知卸载的相关文献。认知卸载是延展心智论题（EMT）的应用方面。EMT适用于人类、技术与认知人工制品以及自我与群体。关于EMT的争议点已被发现：什么是认知的，以及如何区分因果耦合与构成性耦合。本论文纳入了迄今（自2009年起）关于接受或拒绝的必要讨论。EMT也可以应用于网络，称为基于网络的认知卸载，其中网络是外部表征的集合。心智与人工制品的互动在本论文中也被纳入迄今，以丰富知识，因为心智-人工制品互动是认知卸载的形式之一。文献中发现的认知卸载实证研究围绕一个问题：为什么一个人在拥有良好记忆的情况下仍会参与认知卸载。对于记忆力差或脑损伤者，外部工具是良好的补偿工具。本论文特别涉及技术与认知人工制品的进展，并在最后提出了认知卸载的未来方向。

关键词：延展心智论题（EMT），认知卸载，网络，短时记忆

认知卸载是通过媒介进行的认知卸载技术。在此，媒介作为卸载材料的存储，可在需要时访问。认知卸载是延展心智论题的应用之一。Clark & Chalmers（1998）提出了主动外部论的思想，指出心智不限于我们的皮肤边界，而是延伸到环境中。他们用“Otto和Inga”的角色讨论了这一现象，其中Otto患有记忆丧失，而Inga拥有完好的记忆。Otto使用笔记本（这是环境周围一部分的一个例子），它对Otto的功能就像正常人的生物记忆对Inga的功能一样。因此，以这种方式，功能上相似的认知和非认知系统相遇，它们整体上成为认知系统。认知延展有不同的形式，无论是自然延展的认知系统、具有技术资源的延展认知系统，还是社会-文化延展认知系统（Wilson & Clark，2009）。认知可以分布在结合神经、身体、社会和技术资源的异质系统中（Michaelian & Sutton，2013）。技术资源是贯穿本论文的关键。正如物理工具增加了身体能力，厨房工具增加了消化能力一样，心智的能力也通过认知工具得到延展。这种增强的能力是适应性表型可塑性的特殊情况（Sternely，2010）。表型可塑性是同一生物体在不同条件下表现属性差异的程度。这成为生活在变化环境中的适应性策略，只要可塑性响应足够快速和准确，并且不太昂贵（Xue & Leibler，2018）。延展心智有各种名称，如：主动外部论、环境主义、载体外部论（P. R. Smart，2012；Steiner，2010；Wilson & Clark，2009）。

关于EMT的争议：Adams和Aizawa（2009）——EMT的强烈反对者——开始通过指出跨颅主义者所坚持的谬误来争论，否则在他们看来，跨颅主义和颅内主义将仅在术语上被区分。他们提出的质疑是：如果这是认知或心智，那么从理论上定义什么会被归入延展认知或延展论题之下——而这是传统认知中从未有过的问题（Adams & Aizawa, 2009; Rowlands, 2009）。关于EMT的两个突出问题：什么是认知的，以便能够区分内部认知与外部认知；另一个则是将因果耦合关系与构成性关系相混淆（Adams & Aizawa, 2009; Arnau等，2014; Kaplan, 2012; Maeda, 2012; Piredda, 2017; Toro, 2018; Walter, 2010; Wheeler, 2011）。耦合关系显示因果关系，而构成性意味着外部对象成为内部认知的一部分（Adams & Aizawa, 2010; Clark等，2012; Menary, 2010b; Piredda, 2017; Sprevak, 2010; Toro, 2018）。Kaplan（2012）提出了互操作可操纵性账户来区分认知的边界。

认知的标准被定义为：任何与信息处理相关的过程，并使先前不可用的信息以表征状态呈现给主体（Rowlands, 2009）。认知过程涉及对非衍生内容的操纵，这些内容仅在大脑内的特定原则上运作（Adams & Aizawa, 2009; Clark, 2010）。反对意见并不局限于此，还基于其他理由进一步延伸，例如：内部和外部认知过程是否相同（如内部记忆中的操纵、转换、语义层面处理是否与外部卸载记忆相同？），内部认知在何种限度内工作而外部认知从何处开始，以及认知本身构成的标准是什么（Clowes, 2013; Rowlands, 2009）。

Rupert基于内部和外部认知区分的理由报告了其他反对意见，认为这将使认知心理学付出更高代价而不为其主题增加任何价值，最终该领域所取得的任何进展都将局限于耦合系统研究（Wilson & Clark, 2009）。同年，Sprevak（2009）阐述了延展认知，并报告了功能主义如何可能成为延展认知不可避免的一部分，并以这种方式使其更为激进。最初，Clark在粗粒度分析上阐述了EMT的功能主义。粗粒度分析指在功能的表层水平上比较两个过程，但它已在细粒度分析上被进一步合理化（Rodríguez, 2011）。细粒度分析指分析更深层的处理水平，例如在神经元基础上。

由于这种功能主义版本的EMT在粗粒度分析与细粒度分析上受到了反对（Milojevic, 2020）。

2010年起，出现了对EMT进行一定修订的观点。Menary（2010a）将这种方法称为认知整合，更多关注互补性原则而非对等原则。现在，预测处理是认知的新标志（Kersten，2022）。预测处理是减少心智对现实与预测之间差异的过程。EMT的浪潮：第一波支持对等原则，而第二波支持互补性原则。对等原则谈论功能相似性，而在互补性中，它增强了个体的认知能力。2010年起，Sutton（2010）的论文开启了第三波讨论。延展心智的第二波因以下理由受到反对：社会-文化或技术人工制品仅增加内部能力，而非改变内部表征（Kirchhoff，2012）。因此，如果要理解延展心智，第三波也需要被考虑；在认知延展方面，对等原则将是关键（Loughlin，2020）。Vold & Schlimm（2020）通过给出数学外部符号的例子——这些符号是非衍生的但本质上是外部的——来反对Adams和Aizawa的非衍生内容观点。

网络与EMT：在延展心智论题辩论进行的同时，基于网络的认知延展也在被讨论。这是不同心理学家好奇心的产物，即EMT的隐喻是否可以应用于网络，因为它符合可用性、信任、可及性和有意识认可的标准（P. R. Smart等，2010）。如果事实性内容可以指导我们的思想、行动并在某种程度上支持认知，那么基于网络的内容可以成为延展心智的一部分（P. R. Smart，2012）。

网络是外部表征的变革性集合。其主要优势是不同的人可以同时在动态环境中访问该表征，这样相同的认知状态可以被共享（Halpin等，2013；P. R. Smart，2012）。但互联网使用中最大的问题是用户所知与互联网所知之间的模糊边界（P. Smart，2017；Ward，2013）。P. Smart详细阐述道，网络是一种资源，由统一资源标识符（URI）识别并通过HTTP访问。网络延展心智是一个系统性组织，既作为基于网络的系统存在，也作为延展认知系统存在。网络基本上是互联网的应用。P. Smart（2017）将延展心智标准应用于互联网时所遇到的问题。

可用性：Clark通过Otto的笔记本谈到了资源的可用性。因为书和信息是交织在一起的。当笔记本被携带时，信息也在其中，但同样的情况不适用于互联网情况——拥有计算机或手机并不提供信息，除非配备互联网连接。因此，在网络延展心智的情况下，资源可用性和信息可用性是不同的。

信任：网页是可编辑的。由于不同用户同时访问，是否很难一直信任？可及性或便携性。可及性——论题的主要标准之一——空间物理邻近性应为认知整合的标准，而非与其他资源和数据库的间接连接。为解决此问题，提出了几个维度，用户和在线信息在这些维度上有所不同。这些维度是：信息的种类和强度、主体与技术人工制品之间的流动、信息资源可及性、主体-人工制品关系的持久性、主体对在线信息投入的信任程度、使用透明度的程度、信息易于理解的容易程度、因交互而进行的个性化程度、所引入的认知转换程度。在这些维度上的位置越强，就越容易将主体-人工制品互动视为延展性的。

心智与人工制品：认知人工制品的类型和人类主体的认知特征都有不同的种类和复杂性。认知人工制品可以是任何具有表征功能并以某种方式影响认知表现的东西。人工制品与主体心智的互动可以通过“延展心智理论”更好地理解（Heersmink，2015）。因为在延展心智理论下有两种思路：对等原则和互补性原则。Heersmink（2015）解释说，基于互补性的方法相当进步，并且是理解人工制品使用与心智互动中个体差异的种类和原因的更好方式。Heersmink全面解释了人类与认知人工制品之间的信息流动。他定义了三个重叠的信息流动层次。它们是单因果（单向信息流动，如使用时钟或地图）、双因果（双向信息流动，如贴便条）和互惠信息流动（当人工制品成为持续任务的一部分时，如写学术论文时解决数学问题）。人工制品使用依赖于多个维度（Heersmink，2012；Sterelny，2010）。维度表明主体与外部资源之间的程度和功能关系，作为对耦合关系解释的线索。

认知卸载的实证研究现在正处于繁荣期。在过去十年中，进行了以下实证研究：

其他最新工作涉及：（i）认知卸载对老年人有用（Burnett & Richmond，2023）；（ii）完全卸载比部分卸载更有用（Richmond等，2023）。不仅如此，框架（framing）是卸载行为的关键（Fröscher等，2022）。有时，老龄化也可能与卸载行为选择减少相关（Tsai等，2022）。

结论与未来方向

认知卸载在学习、教育、记忆和问题解决方面具有实践意义。它已通过考虑临床、儿童和正常人群等多种样本进行研究，图（1）显示了研究数量的比例。

文献中发现了特定媒介的研究。它有两种媒介，即数字媒介和物理媒介。加载了数字信息的参与者比物理媒介的参与者自评更有知识，图（2）显示了按媒介划分的研究比例。

认知卸载的生理基础是一个探索较少的领域，因为发现的研究数量有限。文献中发现了认知卸载与列表法定向遗忘（提示遗忘给定列表并学习新列表）之间的相似性。

还发现，随着认知负荷增加或对于工作记忆较低的人，在这两种情况下，提醒使用（卸载认知）都增强了我们的认知能力。

认知卸载在记忆领域已得到充分研究。可以进行的潜在工作包括：认知卸载是否可以与情绪和情境依赖记忆相关。认知卸载是否在加工水平观中的语音层、浅层或语义层普遍存在。选择/无选择范式在研究认知卸载中普遍存在，可以进一步发展范式，特别是基于计算机的实验室范式，可以使用其他非言语任务，如图案复制任务、渐进矩阵任务、Corsi积木任务等。是否可以通过保持记忆水平恒定来将不同心理状态与认知卸载相关联。在当今时代，认知卸载不可否认。它既有潜在益处，也有成本。可以探索如何增加其益处并减少其成本。因此，在认知卸载方面仍有许多工作要做。

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