2025年大學(xué)認(rèn)知科學(xué)與技術(shù)專業(yè)題庫——認(rèn)知科學(xué)與智能環(huán)保技術(shù)考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.下列哪項不屬于認(rèn)知科學(xué)主要研究的核心認(rèn)知過程？A.感知B.記憶C.情感D.思維2.在智能環(huán)保系統(tǒng)中，用于實時監(jiān)測空氣質(zhì)量的關(guān)鍵傳感器類型主要是？A.溫度傳感器B.壓力傳感器C.氣體傳感器（如檢測PM2.5,CO2,O3等）D.光照傳感器3.下列哪種機(jī)器學(xué)習(xí)算法最常用于對環(huán)境樣本進(jìn)行分類，例如區(qū)分污染源類型？A.線性回歸B.K均值聚類C.支持向量機(jī)（SVM）D.主成分分析（PCA）4.認(rèn)知負(fù)荷理論認(rèn)為，當(dāng)外界信息負(fù)荷超過個體的處理能力時，可能導(dǎo)致？A.記憶增強(qiáng)B.反應(yīng)速度加快C.注意力分散或決策失誤D.創(chuàng)造力提升5.人類對氣候變化風(fēng)險認(rèn)知的“可用性啟發(fā)”偏差，通常導(dǎo)致人們傾向于關(guān)注哪些信息？A.細(xì)節(jié)性的、統(tǒng)計數(shù)據(jù)B.鮮明的、個人經(jīng)歷的或媒體渲染的案例C.復(fù)雜的、科學(xué)的模型預(yù)測D.遠(yuǎn)期的、概率性的風(fēng)險6.在人機(jī)交互設(shè)計中，為了降低認(rèn)知負(fù)荷，常采用的原則是？A.提供大量選項和復(fù)雜操作B.界面信息密度高，操作步驟繁瑣C.使用直觀的圖標(biāo)、簡潔的指令和一致的設(shè)計D.要求用戶具備深厚的專業(yè)背景知識7.以下哪項技術(shù)是遙感（RS）在環(huán)境監(jiān)測中獲取地表信息的主要手段？A.激光雷達(dá)（LiDAR）B.全球定位系統(tǒng)（GPS）C.衛(wèi)星通信（SatelliteCommunication）D.地理信息系統(tǒng)（GIS）軟件8.旨在通過人工智能技術(shù)優(yōu)化能源使用效率，減少碳排放的智能系統(tǒng)是？A.智能灌溉系統(tǒng)B.智能電網(wǎng)C.智能垃圾分類系統(tǒng)D.智能交通信號控制系統(tǒng)9.認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)中的“神經(jīng)可塑性”概念，對于開發(fā)能夠適應(yīng)環(huán)境變化的智能環(huán)保系統(tǒng)有何啟示？A.系統(tǒng)需要具備更強(qiáng)的計算能力B.系統(tǒng)需要具備學(xué)習(xí)和優(yōu)化的能力C.系統(tǒng)需要更高的物理穩(wěn)定性D.系統(tǒng)需要更復(fù)雜的硬件結(jié)構(gòu)10.將認(rèn)知心理學(xué)中的“情境依存記憶”理論應(yīng)用于智能垃圾桶的設(shè)計，可能帶來什么改進(jìn)？A.垃圾桶體積更小B.垃圾桶自動壓縮功能更強(qiáng)C.垃圾桶能根據(jù)投放者的身份或習(xí)慣進(jìn)行分類提示或調(diào)整D.垃圾桶能自動識別垃圾種類并分類二、簡答題（每題5分，共30分）1.簡述注意力的認(rèn)知功能及其在智能環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)中的應(yīng)用。2.簡述機(jī)器學(xué)習(xí)在預(yù)測城市空氣污染水平中的基本流程。3.簡述認(rèn)知負(fù)荷對人類操作智能環(huán)保設(shè)備可能產(chǎn)生的影響。4.簡述物聯(lián)網(wǎng)（IoT）傳感器網(wǎng)絡(luò)在構(gòu)建智能環(huán)境感知系統(tǒng)中的作用。5.簡述“認(rèn)知écologique”（生態(tài)認(rèn)知）的概念及其研究意義。6.簡述在設(shè)計面向公眾的環(huán)保信息平臺時，需要考慮的與認(rèn)知科學(xué)相關(guān)的關(guān)鍵因素。三、論述題（每題10分，共40分）1.論述認(rèn)知科學(xué)中的聯(lián)結(jié)主義模型如何能夠啟發(fā)智能環(huán)保技術(shù)的研發(fā)。2.結(jié)合實例，論述智能技術(shù)如何能夠幫助提升公眾對環(huán)境問題的認(rèn)知水平，并分析其中可能存在的挑戰(zhàn)。3.論述在開發(fā)智能水資源管理系統(tǒng)時，如何綜合考慮用戶的認(rèn)知特點和實際需求，以實現(xiàn)人機(jī)協(xié)同優(yōu)化。4.從認(rèn)知與技術(shù)的角度，探討未來智能環(huán)保技術(shù)發(fā)展可能面臨的倫理困境及應(yīng)對策略。試卷答案一、選擇題1.C2.C3.C4.C5.B6.C7.A8.B9.B10.C二、簡答題1.注意力的認(rèn)知功能：注意力是認(rèn)知系統(tǒng)選擇、組織和維持信息的能力，它使個體能夠?qū)Ｗ⒂谙嚓P(guān)刺激而忽略無關(guān)干擾，是信息加工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。其功能包括選擇性注意（過濾干擾）、持續(xù)性注意（維持警覺）和分配性注意（同時處理多項任務(wù)）。在智能環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)中的應(yīng)用：智能系統(tǒng)可以通過模擬注意力的選擇性功能，對海量的環(huán)境傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，聚焦于異?；蛑匾男盘枺ㄈ缥廴疚餄舛韧辉觯?；通過模擬持續(xù)性注意，保持對關(guān)鍵環(huán)境指標(biāo)的連續(xù)監(jiān)控；通過模擬分配性注意，使系統(tǒng)能夠同時處理來自不同類型傳感器（如空氣質(zhì)量、水質(zhì)、噪聲）的數(shù)據(jù)，提高監(jiān)測效率和響應(yīng)速度。2.機(jī)器學(xué)習(xí)在預(yù)測城市空氣污染水平中的基本流程：*數(shù)據(jù)收集：收集歷史和實時的空氣污染物濃度數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)（溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向等）、交通流量數(shù)據(jù)、工業(yè)活動數(shù)據(jù)、周邊區(qū)域污染源信息等。*數(shù)據(jù)預(yù)處理：對收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗（處理缺失值、異常值）、格式轉(zhuǎn)換、特征工程（提取、選擇與污染相關(guān)的特征）等。*模型選擇：根據(jù)數(shù)據(jù)特點和分析目標(biāo)，選擇合適的機(jī)器學(xué)習(xí)算法，如支持向量回歸（SVR）、隨機(jī)森林（RandomForest）、梯度提升機(jī)（GBM）或神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。*模型訓(xùn)練：使用歷史數(shù)據(jù)訓(xùn)練選定的模型，讓模型學(xué)習(xí)污染水平與環(huán)境影響因素之間的關(guān)系。*模型評估與調(diào)優(yōu)：使用驗證集評估模型性能（如使用均方誤差MSE、決定系數(shù)R2等指標(biāo)），并根據(jù)評估結(jié)果調(diào)整模型參數(shù)或嘗試其他模型，進(jìn)行優(yōu)化。*預(yù)測應(yīng)用：使用訓(xùn)練好的模型，輸入最新的環(huán)境影響因素數(shù)據(jù)，預(yù)測未來一段時間內(nèi)的空氣污染水平。3.認(rèn)知負(fù)荷對人類操作智能環(huán)保設(shè)備可能產(chǎn)生的影響：認(rèn)知負(fù)荷是指個體在執(zhí)行任務(wù)時，認(rèn)知系統(tǒng)所承受的加工負(fù)荷程度。當(dāng)操作智能環(huán)保設(shè)備（如復(fù)雜的智能家居系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測終端）時，如果系統(tǒng)界面不友好、操作流程繁瑣、信息呈現(xiàn)混亂或任務(wù)本身過于復(fù)雜，會導(dǎo)致用戶的認(rèn)知負(fù)荷過高?？赡墚a(chǎn)生的影響：*注意力分散：用戶難以集中精力在核心任務(wù)上，容易忽略重要的操作提示或環(huán)境變化信息。*反應(yīng)遲緩：處理信息和執(zhí)行操作的速度變慢。*決策失誤：在壓力下難以做出準(zhǔn)確判斷，可能錯誤操作設(shè)備或低估環(huán)境風(fēng)險。*學(xué)習(xí)困難：用戶難以記住操作步驟或理解系統(tǒng)反饋。*用戶滿意度下降：操作體驗差，導(dǎo)致用戶對系統(tǒng)產(chǎn)生抵觸情緒。4.物聯(lián)網(wǎng)（IoT）傳感器網(wǎng)絡(luò)在構(gòu)建智能環(huán)境感知系統(tǒng)中的作用：物聯(lián)網(wǎng)傳感器網(wǎng)絡(luò)是實現(xiàn)智能環(huán)境感知的基礎(chǔ)。其作用主要體現(xiàn)在：*環(huán)境數(shù)據(jù)采集：部署在不同地點、不同類型的傳感器（如溫濕度、空氣質(zhì)量、水質(zhì)、噪聲、光照、土壤參數(shù)等）能夠?qū)崟r、連續(xù)、分布式地采集覆蓋廣闊區(qū)域的環(huán)境數(shù)據(jù)。*信息匯聚與傳輸：通過無線或有線網(wǎng)絡(luò)，將采集到的海量數(shù)據(jù)傳輸?shù)街行奶幚砥脚_。*構(gòu)建感知層：形成對物理世界環(huán)境狀況的全面、動態(tài)、精細(xì)化的感知基礎(chǔ)，為后續(xù)的數(shù)據(jù)分析、智能決策和控制提供原始依據(jù)。*實現(xiàn)分布式監(jiān)測：能夠在偏遠(yuǎn)地區(qū)或大規(guī)模區(qū)域部署，實現(xiàn)傳統(tǒng)監(jiān)測手段難以覆蓋的監(jiān)測需求。5.“認(rèn)知écologique”（生態(tài)認(rèn)知）的概念及其研究意義：“認(rèn)知écologique”是法語，直譯為“生態(tài)認(rèn)知”，英文常對應(yīng)“EcologicalPsychology”或“EnvironmentalCognition”。它關(guān)注生物體（尤其是人類）如何感知、理解、適應(yīng)并與之互動的物理和生態(tài)環(huán)境。它強(qiáng)調(diào)認(rèn)知過程是嵌入在環(huán)境中的，環(huán)境本身提供信息，塑造著個體的注意、知覺、記憶和決策。研究意義在于揭示人類與環(huán)境相互作用的基本機(jī)制，理解人類如何利用環(huán)境線索指導(dǎo)行為，為環(huán)境設(shè)計、生態(tài)教育、人機(jī)交互等領(lǐng)域提供理論依據(jù)。6.在設(shè)計面向公眾的環(huán)保信息平臺時，需要考慮的與認(rèn)知科學(xué)相關(guān)的關(guān)鍵因素：*信息可理解性：使用簡潔明了的語言，避免專業(yè)術(shù)語堆砌；采用圖表、圖像等可視化手段幫助理解復(fù)雜的環(huán)境數(shù)據(jù)和概念。*信息架構(gòu)：合理組織信息結(jié)構(gòu)，使用戶能夠輕松找到所需信息，遵循用戶熟悉的認(rèn)知模式。*注意力引導(dǎo)：突出顯示關(guān)鍵信息（如嚴(yán)重污染事件、重要提醒），使用戶能夠快速獲取核心內(nèi)容。*記憶友好：設(shè)計幫助用戶記憶環(huán)保知識、行為習(xí)慣或個人環(huán)保記錄的功能。*情感與動機(jī)：運用引人入勝的設(shè)計和內(nèi)容，激發(fā)用戶的環(huán)保情感和參與動機(jī)，但避免過度煽動或引發(fā)焦慮。*反饋機(jī)制：提供及時的反饋，讓用戶了解其行為（如查詢碳足跡）或平臺操作的結(jié)果。*易用性：界面設(shè)計直觀，操作流程簡單，符合不同年齡段和技術(shù)背景用戶的認(rèn)知能力。三、論述題1.論述認(rèn)知科學(xué)中的聯(lián)結(jié)主義模型如何能夠啟發(fā)智能環(huán)保技術(shù)的研發(fā)：聯(lián)結(jié)主義模型（或稱神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型）模擬人腦神經(jīng)元通過連接進(jìn)行信息傳遞和處理的機(jī)制，其核心特征包括分布式表示、并行處理、學(xué)習(xí)能力和泛化能力。啟發(fā)智能環(huán)保技術(shù)研發(fā)：*復(fù)雜模式識別：環(huán)境數(shù)據(jù)（如傳感器數(shù)據(jù)、遙感影像）往往是高維度、非線性的。聯(lián)結(jié)主義模型強(qiáng)大的非線性擬合能力，可以用于識別隱藏在復(fù)雜數(shù)據(jù)中的環(huán)境模式，如精準(zhǔn)識別污染源、預(yù)測極端天氣事件、監(jiān)測生態(tài)系統(tǒng)變化等。*自適應(yīng)與學(xué)習(xí)：環(huán)境是動態(tài)變化的，聯(lián)結(jié)主義模型能夠通過學(xué)習(xí)新的數(shù)據(jù)不斷調(diào)整自身參數(shù)，使智能系統(tǒng)能夠適應(yīng)環(huán)境變化，持續(xù)優(yōu)化性能。例如，智能灌溉系統(tǒng)可以根據(jù)學(xué)習(xí)到的氣象和土壤數(shù)據(jù)自動調(diào)整灌溉策略。*感知與認(rèn)知模擬：該模型可以模擬人類或動物感知環(huán)境的基本過程，如視覺系統(tǒng)處理遙感圖像、聽覺系統(tǒng)處理環(huán)境噪聲。這有助于開發(fā)更智能的環(huán)境感知設(shè)備。*人機(jī)交互優(yōu)化：理解聯(lián)結(jié)主義模型的信息處理方式，有助于設(shè)計更符合人類認(rèn)知習(xí)慣的智能環(huán)保系統(tǒng)界面和控制方式，降低用戶認(rèn)知負(fù)荷。*預(yù)測與決策支持：通過訓(xùn)練，模型可以預(yù)測未來環(huán)境狀態(tài)或推薦最優(yōu)環(huán)保決策，為環(huán)境管理和規(guī)劃提供智能支持。2.結(jié)合實例，論述智能技術(shù)如何能夠幫助提升公眾對環(huán)境問題的認(rèn)知水平，并分析其中可能存在的挑戰(zhàn)：智能技術(shù)，特別是人工智能和大數(shù)據(jù)技術(shù)，為提升公眾環(huán)境認(rèn)知提供了新的途徑。如何幫助提升認(rèn)知水平：*個性化信息推送：基于用戶的地理位置、興趣和行為數(shù)據(jù)，通過智能手機(jī)APP、社交媒體等推送與其相關(guān)的、實時的環(huán)境信息（如周邊空氣質(zhì)量、垃圾分類指南）。例如，微信小程序可以推送用戶所在小區(qū)的空氣質(zhì)量指數(shù)和主要污染物。*數(shù)據(jù)可視化與交互：利用數(shù)據(jù)可視化工具（如動態(tài)地圖、圖表）將復(fù)雜的環(huán)境數(shù)據(jù)（如氣候變化趨勢、本地水質(zhì)變化）以直觀易懂的方式呈現(xiàn)，提高公眾的理解興趣。例如，國家或城市發(fā)布的空氣質(zhì)量監(jiān)測地圖。*模擬與游戲化：開發(fā)環(huán)保主題的模擬游戲或應(yīng)用，讓公眾在虛擬環(huán)境中體驗環(huán)境問題（如氣候變化的影響）或參與環(huán)保行動（如虛擬植樹、節(jié)能減排挑戰(zhàn)），寓教于樂。例如，“碳足跡計算器”應(yīng)用。*智能問答與科普：開發(fā)AI聊天機(jī)器人或智能問答平臺，解答公眾關(guān)于環(huán)境問題的疑問，提供科普知識。例如，一些環(huán)保機(jī)構(gòu)官網(wǎng)的在線客服機(jī)器人。*輿情分析與預(yù)警：利用AI分析社交媒體等平臺上的公眾對環(huán)境事件的討論，及時發(fā)現(xiàn)環(huán)境風(fēng)險認(rèn)知誤區(qū)或熱點問題，進(jìn)行針對性科普宣傳?？赡艽嬖诘奶魬?zhàn)：*信息過載與辨別困難：海量信息中夾雜著虛假、不實甚至別有用心的內(nèi)容，公眾難以辨別，可能被誤導(dǎo)。*算法偏見與信息繭房：推薦算法可能基于用戶偏好推送同質(zhì)化信息，加劇認(rèn)知固化或形成信息繭房。*數(shù)字鴻溝：無法接觸或有效使用智能技術(shù)的人群（如老年人、欠發(fā)達(dá)地區(qū)居民）無法平等獲取環(huán)境信息。*情感共鳴與行動轉(zhuǎn)化：技術(shù)傳遞信息，但如何引發(fā)深層次的情感共鳴，并促使公眾采取實際環(huán)保行動，是更大挑戰(zhàn)。*過度技術(shù)依賴：公眾可能過度依賴技術(shù)獲取信息，削弱了主動學(xué)習(xí)和獨立思考的能力。3.論述在開發(fā)智能水資源管理系統(tǒng)時，如何綜合考慮用戶的認(rèn)知特點和實際需求，以實現(xiàn)人機(jī)協(xié)同優(yōu)化：開發(fā)成功的智能水資源管理系統(tǒng)，必須將用戶的認(rèn)知特點（如理解能力、記憶能力、決策偏好）和實際需求（如用水效率、成本控制、便捷性）緊密結(jié)合。綜合考慮與實現(xiàn)人機(jī)協(xié)同優(yōu)化：*用戶友好的信息呈現(xiàn)：系統(tǒng)應(yīng)將復(fù)雜的用水?dāng)?shù)據(jù)（如實時流量、水費構(gòu)成、漏損分析）轉(zhuǎn)化為用戶易于理解的圖表、報告和警報。例如，用直觀的儀表盤顯示用水量與目標(biāo)的對比，用簡明文字解釋異常用水的原因。*個性化設(shè)置與反饋：允許用戶根據(jù)自身生活習(xí)慣和需求設(shè)置用水目標(biāo)、接收通知的方式（短信、APP推送）和頻率。系統(tǒng)提供個性化的用水建議和節(jié)能技巧。例如，根據(jù)歷史用水模式預(yù)測未來用水量，并在用水量異常時及時提醒用戶檢查。*簡化交互操作：設(shè)計簡潔明了的操作界面，無論是對于普通居民還是專業(yè)管理人員，都能輕松上手。例如，通過手機(jī)APP一鍵查看用水報告、遠(yuǎn)程控制智能水龍頭或灌溉閥。*適應(yīng)性學(xué)習(xí)與智能推薦：系統(tǒng)應(yīng)能學(xué)習(xí)用戶的用水行為模式和環(huán)境因素（如天氣變化），自動調(diào)整控制策略（如調(diào)整灌溉頻率）或向用戶推薦更優(yōu)的用水方案。例如，系統(tǒng)根據(jù)天氣預(yù)報自動優(yōu)化智能灌溉系統(tǒng)的運行計劃。*情境感知與主動服務(wù)：系統(tǒng)應(yīng)能結(jié)合外部情境信息（如社區(qū)活動、供水計劃）提供主動服務(wù)。例如，在計劃停水前提前通知用戶并建議調(diào)整用水安排。*容錯與容錯設(shè)計：考慮用戶可能出現(xiàn)的誤操作或?qū)ο到y(tǒng)的不熟悉，設(shè)計容錯機(jī)制，如提供清晰的錯誤提示和恢復(fù)指南。*參與式設(shè)計：在系統(tǒng)開發(fā)過程中，邀請潛在用戶參與需求討論和原型測試，確保系統(tǒng)設(shè)計真正符合用戶場景和認(rèn)知習(xí)慣。人機(jī)協(xié)同優(yōu)化：通過上述方式，系統(tǒng)不僅是一個自動化的控制工具，更是一個能與用戶有效溝通、共同決策的伙伴。用戶利用系統(tǒng)提供的洞察來優(yōu)化自身行為，系統(tǒng)根據(jù)用戶的反饋和行為調(diào)整自身策略，最終實現(xiàn)整體用水效率、用戶滿意度和管理成本的協(xié)同優(yōu)化。4.從認(rèn)知與技術(shù)的角度，探討未來智能環(huán)保技術(shù)發(fā)展可能面臨的倫理困境及應(yīng)對策略：隨著智能環(huán)保技術(shù)的發(fā)展，其在提升環(huán)境治理能力的同時，也引發(fā)了一系列倫理困境，這些問題與人類認(rèn)知特點、價值觀念以及技術(shù)本身的特性緊密相關(guān)。可能面臨的倫理困境：*隱私侵犯與數(shù)據(jù)安全：智能環(huán)保系統(tǒng)（如智能傳感器網(wǎng)絡(luò)、環(huán)境監(jiān)測APP）需要收集大量涉及個人、社區(qū)乃至國家的環(huán)境數(shù)據(jù)。如何確保數(shù)據(jù)收集的透明度、使用的正當(dāng)性，以及防止數(shù)據(jù)泄露和濫用，是一個嚴(yán)峻的倫理挑戰(zhàn)。公眾可能因擔(dān)心隱私泄露而抵制技術(shù)的應(yīng)用。*算法偏見與公平性：用于環(huán)境決策的智能算法（如污染溯源、資源分配）可能因訓(xùn)練數(shù)據(jù)偏差或設(shè)計缺陷，導(dǎo)致對不同地區(qū)、人群或行業(yè)的歧視性結(jié)果。例如，算法可能優(yōu)先優(yōu)化富裕地區(qū)的環(huán)境，而忽略貧困地區(qū)；或錯誤地將某些社區(qū)標(biāo)記為污染熱點。*數(shù)字鴻溝與社會正義：智能環(huán)保技術(shù)的部署和維護(hù)成本可能較高，導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)落后地區(qū)或弱勢群體無法平