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不同AGI的研究路线对比简化版：《AGI（具身智能）路线对比》，欢迎各位参与讨论、批评或建议。
一．定义
元认知的概念是Flavell在对儿童的思维过程进行研究的基础上提出。在研究中，FlaveIl 发现，同时让学前儿童和小学生学习一组材料，直到他们都确信自己完全能够回忆出来为止，小学生在学习这组材料一段时间以后，说他们已经完全掌握了，通常实际情况与他们所说的是吻合的。而学前儿童学习这组材料一段时间后也说他们已经掌握了，但实际并非如此，他们往往不能完整地回忆学习材料。学前儿童与小学生之间的区别正是他们在元认知上的区别。（姜英杰，2008）
Flavell（1976）将元认知解释为，"以各种认知活动的某一方面作为其对象或对其加以调节的知识或认知活动"。从该定义来看，元认知可以被看作是一种特殊的认知。其特殊之处就在于，元认知的认知对象是主体自身的认知活动，这也是理论界所普遍接受的有关元认知的基本特征（李瑗，2013）。比如在一场考试中遇到一道题，判断这道题是否会做属于元认知，如果觉得会做就开始做，如果觉得不会做就先跳过。知道这题有哪些解题方法和选择哪个解题方法解这道题也是元认知。在做题过程中，发现比想象中要简单或者比想象中要难的这种感受，也是元认知。做完题之后，对做题的感受，做得好或者做得不好也是元认知。在这整个过程中，只有使用某个方法解题属于认知。
认知和元认知都是认知活动组成部分，两种互相补充缺一不可。认知是元认知的基础，没有了认知，元认知便没有了处理的对象；元认知又是认知主管和监工，缺少了元认知，认知将无法进行。两者共同作用，完成认知活动。通过与认知进行比较，可得元认知的基本特征：（a）元认知主体，与认知相同，元认知主体为从事认知活动的人类；（b）元认知客体，与认知的客体是具体的，外在的事物所不同，元认知的客体是认知活动本身，是抽象的、内在的；（c）元认知作用方式，并非对认知对象进行直接加工和智力操作，而是通过对认知活动进行监控、调节，间接影响主体的认知结果；（d）元认知媒介，通过主体所具有的元认知知识和所获得的元认知体验，产生元认知监控、调节进而实现对认知活动的作用（李瑗，2013）。
二．成分
元认知既是主体对自己的认知活动、过程、结果以及与之有关的知识，又是主体对自身认知活动的计划、体验、监控和调节。由此可见，元认知应当包括元认知知识、元认知体验和元认知监控三个结构成分，它们相互联系、密不可分（王亚南，2004）。
1.元认知知识（Flavell（著），方富熹（译），1979）
元认知知识主要是由关于什么因素或变量以什么方式起作用和相互作用来影响认知活动的过程和结果的知识、信念组成的。它既和认知主体有关又和各种任务、目标、活动及经验有关，通过经验逐渐积累并储存在长时记忆中。有些元认知知识是描述性的（20-3：长时记忆），如知道自己的记忆力很差。有些知识是程序性的（20-3：长时记忆），如知道通过记录或者其它外在的记忆帮助可以弥补自己的记忆缺陷。当然，也有很多知识既是描述性的又是程序性，如知道做记录是一个很好的记忆策略（杨志勇，2002）。Flavell将元认知知识进一步分成三类，主体，任务和策略。
（1）主体知识
主体知识指个体关于自己以及他人在认知过程中所具有的特征的知识。它是对自己了解，了解自己的爱好、特长、兴趣，优点、缺点等。比如知道自己哪方面的能力比较强，知道自己思维的特点，知道自己解数学难题总是有信心、意志强等。另外，主体知识还包括了解对跟自己有关的他人的认知能力，他们和自己之间如何沟通、如何互补。比如认识到某同学的直觉思维能力比自己强，而自己的学习习惯比他好，某同学的短时记忆能力强于自己，而自己的长时记忆能力强于他...。
主体知识可以再分成三个小类，（a）关于个体内差异的信念，例如，知道自己喜欢数学胜于历史就是个体内部差异知识；（b）关于个体间差异的信念，知道自己的父母比邻居对于知觉他人的需要和情感更敏锐就是属于个体间差异知识；（c）关于人类认知的普遍性特点的认识，例如知道人类记忆的规律、物理思维的规律等。
（2）任务知识
任务知识指对不同认知任务所对应不同要求的知识，可以理解为任务性质以及由此对主体所提出的要求的差异，如阅读并理解一本物理教材，要比阅读和理解一本通俗小说要难得多，这便是任务知识。不同的认知任务要求的信息特点不同，比如信息的丰富或贫乏，熟悉或生疏，有无组织和逻辑性简略或冗长等等。而面对同样的信息，要求不同，任务难度往往也不同。例如回忆一个故事的要点比回忆它的确切措词更容易些；
（3）策略知识
策略知识，即关于使用什么样的策略（包括认知策略和元认知策略），可能在达到认知目标的过程中取得成功的知识，以及知道什么时候什么地点可以使用这些策略的情景知识。认知策略是用来帮助个体达到某一特定目标（如理解一篇文章）的方法，而元认知策略则是用于保证能达到目标（如对自己进行提问以评估自己对文童的理解）的方法。
大多数元认知知识事实上牵涉到这三类变量中的两种或三种的相互作用或结合。包含所有这三种变量结合的例子是，你可能认为你（不象你的弟，主体知识）在任务X中（与任务Y对照，任务知识）应该使用策略A（而不是策略B，策略知识）。
2.元认知体验（Flavell（著），方富熹（译），1979）
元认知体验即主体伴随着认知活动而产生的认知体验或情感体验。它也可分为对方案的体验和对反馈的体验两种。对方案的体验是指，在活动准备阶段利用元认知知识对任务及其策略进行评价，表现为对任务难度，对应策略熟悉度和把控度的感受。比如解一个开方的题目时，开方的难度（关于任务的元认知知识），逐步逼近法的解题对该任务的适合度，效率等（关于策略的知识）和自己有没有这个耐心，判断自己是否容易出错，是否有足够时间（关于个人的知识）等知识的体验。而对反馈的体验则是对认知活动的把控，比如是否遇到了困难，原定的策略是否适合该任务等等（对任务反馈的体验）。比如用逐次逼近法解题的时候发现这个方法非常费力且出错。在活动结束后，主要是对任务完成情况的一种评价，是否完成了任务，完成任务的效率如何等等。比如解不了开方，然后放弃，或者逐步逼近法很适合解开方，并使你对自己有了新的了解，自己很适合做这些计算，自己很细心等等。
元认知体验可能是完全意识到的、强烈的、能够很清楚表达的体验，也可能是模糊的、很难表达的体验。元认知体验的内容可能是冗长的，也可能是简短的（你可能体验到一种短暂的迷感的感觉，随后你就不管它了），可能是复杂的，也可能是简单的。这种体验也可能发生在一个认知活动持续期间，或这个认知活动以前或以后的任何时间（例如，你可能感到你在某个即将到来的认知活动中大概会失败，或者你感到你在以前某个认知活动中你的确干得很好）。
元认知体验对认知的目标或任务、对元认知知识和对认知行动或策略可以有非常重要的作用。首先，它们能使你确定新的目标、修改或放弃旧的目标，或者修改策略方案。比如，突然意识到你对已经读过的一段文字理解不多时会激发你的很多适应反应，你可能回头重读一遍，重新思考你已经理解的部分，继续往前读，看看前面的内容能否澄清这种模糊状态，或者求助于其他人，或者调整自己的任务目标以改变问题的重要性等等。其次，元认知体验能通过对元认知知识基础的补充、制除或修改来影响它。例如，原来并不认为A策略能解决B问题，但在实践后改变了这种想法。最后，元认知体验能激活针对两种目标（认知目标和元认知目标）之一的策略。作为前者的例子是，你感到你对课本中某一章的掌握还不足以通过明天的测验（元认知体验），所以你再把它从头复习一遍（认知策略，针对认知目标）。作为后者的例子是，你怀疑是否已很好地理了这一章的内容足以通过明天的测验（元认知体验），所以你就向自己提出有关课文的问题并注意自己的回答是否正确（元认知策略，估计元认知目标，并从而引起另一种元认知体验）。
3.元认知监控（元认知调节）（王亚南，2004）
元认知监控即认知主体在进行认知活动的过程中，根据元认知的知识、体验积极地对认知活动进行及时的、自觉的监控、调节，以期达到预定目标的过程。根据认知活动不同阶段，元认知监控可分为以下一系列连续的环节：（a）制定计划。根据特定的目标制定计划，预计活动的结果，选择适当的策略，设想解决问题的各种方法，做好各种具体的准备，并能预估其有效性；（b）实际控制、调节过程。始终清楚活动的目标、对象和任务，在认知活动中严格控制自己去执行计划，排除干扰，保证活动的顺利进行。在监控过程中，选择并采取合适的方式方法，并及时地评价、反馈，当发现存在不足时及时修正和调整策略；（c）检查结果、反思总结。根据有效性的标准来评价各种认知活动策略的效果，并根据认知目标来评价认知活动的结果；（d）根据反馈结果对自己实践活动采取补救性措施。分析事物的主客观原因，包括调整主观态度以及认知策略，不断提炼和完善自己工作的方式、方法，以保证认知目标的实现。如一旦发现某一部分工作做得不好时，就多花些时间或想一些办法去做好它。
4.三者之间的联系（王亚南，2004）
在实际的认知活动中，元认知知识、元认知体验和元认知监控三者互相依赖、相互制约。具体而言，主体所拥有的各种元认知知识，只有通过元认知监控这个具体的操作过程才能发挥效用。同时，主体还要通过元认知监控这个实践性的环节，不断地检验、修正和发展有关元认知的知识，使主体所拥有的元认知知识结构更加丰富和完善。主体产生的关于某一具体认知任务的元认知体验，受相关的元认知知识的制约，同时元认知体验又可以转变成元认知知识而进入主体的长时记忆中，成为其元认知知识结构中的一部分。元认知监控的每一具体步骤的效应，都会对元认知体验产生影响，而元认知体验也会对元认知监控产生动力性作用。
三．模型（李明，2007）
1.Nelson等人提出的元认知模型
1965年哲学家Tarski在对内省法的自我证明悖论的哲学思索中提出了"元"概念，他认为"meta-whatever"即"whatever about whatever"。他针对客体水平提出了元水平的概念，客体水平是关于客体本身的表述，而元水平则是关于客体水平表述的表述。换句话说，任何一个客体水平的过程是元水平过程的对象。Nelson的元认知模型如图1所示，这一模型显示了元水平与客体水平的等级组织以及假想的信息流。这一模型有三个特征：（a）监测，即信息从客体水平向元水平流动，它使元水平得知客体水平所处的状态；（b）控制，即信息从元水平向客体水平流动，它使客体水平得知下一步该做什么；（c）元水平具有某种模型，这一模型包括目标以及达到目标的方式，在元认知模型中，元水平通过与客体水平之间进行信息的往返交流（亦即反复的监测和控制）达到认知目标。
图1
2.汪玲、郭德俊的元认知三要素关系模型
元认知包含三个基本要素，元认知技能、元认知知识和元认知体验。其中，元认知技能也即元认知监控。通过三个元素的协同作用，个体得以实现对认知活动的调节。图2表明，首先，在认知活动中，调节活动是连续不断地进行的，个体反复运用有关的元认知技能，对认知活动作出连续不断的调节。其次，在元认知知识、元认知体验和元认知技能三者中，两两之间都是一种双向的相互作用的关系，具体如下：
（a）箭头EK、KE表明元认知体验与元认知知识之间的关系，即元认知体验可以激活记忆中相关的元认知知识，使之从长时记忆回到工作记忆中，为当前的元认知活动服务，而元认知知识可以帮助个体理解元认知体验的含义；
（b）箭头ES、SE表明了元认知体验与元认知技能之间的关系，即元认知体验可以为元认知技能的运用提供必需的信息，使调节（亦即元认知技能的运用）具有针对性，而调节能激发新的元认知体验，从而为下一步的调节作准备；
（c）箭头KS、SK表明了元认知知识与元认知技能之间的关系，即必要的元认知知识储备是进行调节的基础，它能为调节活动的进行提供指导，而调节能使个体积累新的关于认知活动的经验，从而对原有的元认知知识进行补充或修改。
另外，由指向元认知技能的两个箭头ES、KS可知个体运用元认知技能对认知活动进行调节需要具备两个辅助条件，一是关于当前认知活动的体验，一是相关的元认知知识。同理，从技能出发的两个箭头SE、SK则表明，调节动作对元认知知识和元认知体验均会产生影响一方面它能激发新的元认知体验的产生，另一方面又有助于对原有的元认知知识作出修改、补充。
图2（注，K指元认知知识，E指元认知体验，S指元认知技能）
四．反馈回路（DiSalvo（著），陈舒（译），2014）
反馈回路分为四个过程：事实阶段，即收集信息的阶段的阶段。比如在问诊的时候，医生对看病者的望闻问切，利用仪器检测身体就是属于事实阶段；联系阶段，在事实阶段中会收集到许多信息，有些是对需求有用的，有些是无用的。能与需求联系起来的信息保留，无用的信息抛弃；结果阶段，获得了有意义的信息的时候，就会通过这些信息进行分析。比如医生利用信息判断有没有病，有病的话吃啥药。行动阶段，在做出判断后，医生就会开药治疗。在行动结束后，行为改变了被行为目标的状态，会有新的信息，开始了新的事实阶段，形成了回路。比如在治疗结束，如果患者会有反馈给医生，医生会根据这些反馈决定下一步。
现实中一切的实践操作都充满了反馈回路，即使是一个倒茶的过程。可以想象，如果我们闭上眼睛，我们很难凭借记忆去获取茶壶的位置（不能用手摸索，因为摸索的过程就是一个反馈过程）。即使我们运气好，一伸手就拿到了茶壶，我们也很难找到水杯的位置。即使我们运气爆表，拿到茶壶后倒茶时恰好茶杯就在茶壶口正下方。那么我们很保证把茶倒得刚刚好，不漏也不少。