第29章　动作理论

29.1 动作的定义

动作（Action）是行为结构中能够由主体针对特定对象，在一定条件下，通过明确参数产生直接结果和状态变化的基本执行单位。

行为是由多个动作按照目标、条件、顺序和结果组织形成的活动结构，而动作是行为内部最基本的执行结构。

因此：

$动作⊂行为动作\subset行为$

但：

$动作≠行为动作\neq行为$

动作关注的是一次具体的操作活动，而行为关注的是由多个动作构成的完整活动过程。

动作可以形式化表示为：

$A=(Sub,O,T,C,P,R,S)A=(Sub,O,T,C,P,R,S)$

其中：

$AA$ ：动作（Action）；
$SubSub$ ：动作主体（Subject），表示动作执行者；
$OO$ ：动作对象（Object），表示动作作用的对象；
$TT$ ：动作类型（Type），表示动作属于什么操作类型；
$CC$ ：动作条件（Condition），表示动作能够执行所必须满足的条件；
$PP$ ：动作参数（Parameters），表示动作执行时所需要的具体参数；
$RR$ ：动作结果（Result），表示动作直接产生的结果；
$SS$ ：动作状态（State），表示动作执行前、执行中和执行后的状态。

动作的基本形成关系为：

$主体+对象+类型+条件+参数→动作主体+对象+类型+条件+参数 \rightarrow 动作$

动作执行后：

$动作→结果→状态变化动作\rightarrow结果\rightarrow状态变化$

因此完整动作过程可以表示为：

$动作条件→动作形成→动作执行→动作结果→状态变化动作条件 \rightarrow 动作形成 \rightarrow 动作执行 \rightarrow 动作结果 \rightarrow 状态变化$

动作不是一个抽象的“做”，而是具有明确主体、对象、类型、条件、参数和结果的结构化操作。

29.2 动作对象

动作对象（Action Object）是动作直接作用、操作、改变、读取或控制的对象。

没有明确对象的动作通常无法形成完整的对象化动作结构。

例如：

$拿取(杯子)拿取(杯子)$

其中“杯子”就是动作对象。

又如：

$移动(杯子,桌面)移动(杯子,桌面)$

这里动作同时涉及被操作对象和目标位置。

动作对象可以表示为：

$Oa=(Id,Class,Instance,State,Attributes)O_a=(Id,Class,Instance,State,Attributes)$

其中：

$IdId$ ：对象标识；
$ClassClass$ ：对象类别；
$InstanceInstance$ ：对象实例；
$StateState$ ：对象当前状态；
$AttributesAttributes$ ：对象属性。

动作与对象之间形成：

$Action→ObjectAction\rightarrow Object$

但动作对象不是简单的数据引用，而是动作产生实际作用的认知对象。

例如：

$A=打开(门)A=打开(门)$

“门”不仅是动作对象，还需要具有：

$Class=门Class=门$

以及：

$State=关闭State=关闭$

才能判断“打开”这一动作是否适用。

因此动作对象匹配至少包括：

$ObjectMatch=ClassMatch∧InstanceMatch∧StateMatchObjectMatch= ClassMatch \land InstanceMatch \land StateMatch$

其中：

$ClassMatchClassMatch$ ：对象类别是否匹配；
$InstanceMatchInstanceMatch$ ：对象实例是否匹配；
$StateMatchStateMatch$ ：对象当前状态是否满足动作要求。

例如：

$打开(门)打开(门)$

如果对象实际上是“窗户”，则：

$ClassMatch=0ClassMatch=0$

如果对象是正确的门，但已经处于完全打开状态，则可能：

$StateMatch=0StateMatch=0$

因此动作的形成不仅需要找到对象，还必须确认对象适合该动作。

29.3 动作条件

动作条件（Action Condition）是动作能够形成和执行所必须满足的状态、环境、对象或能力条件。

动作不是任何时候都可以执行。

因此可以定义：

$Ca=(Co,Cs,Ce,Cc,Ct)C_a=(C_o,C_s,C_e,C_c,C_t)$

其中：

$CoC_o$ ：对象条件；
$CsC_s$ ：状态条件；
$CeC_e$ ：环境条件；
$CcC_c$ ：能力条件；
$CtC_t$ ：时间或时序条件。

动作可执行条件可以表示为：

$ActionApplicable=Co∧Cs∧Ce∧Cc∧CtActionApplicable = C_o \land C_s \land C_e \land C_c \land C_t$

只有当所有必要条件满足时：

$ActionApplicable=1ActionApplicable=1$

动作才可以进入执行阶段。

例如：

$打开(门)打开(门)$

其条件可能是：

$对象=门对象=门$ $状态=关闭状态=关闭$ $主体具有打开能力主体具有打开能力$ $环境允许操作环境允许操作$

于是：

$门+关闭状态+操作能力+允许环境→打开动作可执行门 + 关闭状态 + 操作能力 + 允许环境 \rightarrow 打开动作可执行$

如果门已经损坏：

$State=故障State=故障$

那么：

$ActionApplicable=0ActionApplicable=0$

动作不能正常执行。

因此，动作条件是连接“动作结构”和“实际执行状态”的重要结构。

29.4 动作参数

动作参数（Action Parameters）是动作执行过程中用于确定动作具体方式、范围、程度、位置、数量、速度或其他操作特征的数据。

动作类型通常只能说明“做什么”，动作参数进一步说明“具体怎么做”。

例如：

$移动(杯子)移动(杯子)$

只能说明存在“移动”动作。

如果进一步表示：

$移动(杯子,位置=(10,20),速度=2)移动(杯子,位置=(10,20),速度=2)$

则动作已经具有具体参数。

可以表示：

$P=(p1,p2,…,pn)P=(p_1,p_2,\ldots,p_n)$

其中每一个 $pip_i$ 都是动作执行所需要的参数。

动作整体可以表示为：

$A=(Sub,O,T,C,P,R,S)A=(Sub,O,T,C,P,R,S)$

其中：

$P={p1,p2,…,pn}P=\{p_1,p_2,\ldots,p_n\}$

参数可以分为几类。

29.4.1 对象参数

用于指定动作作用对象：

$Po=ObjectP_o=Object$

例如：

$抓取(杯子)抓取(杯子)$

29.4.2 位置参数

用于确定动作发生的位置或目标位置：

$Pp=(x,y,z)P_p=(x,y,z)$

例如：

$移动(杯子,桌面位置)移动(杯子,桌面位置)$

29.4.3 数量参数

用于表示操作数量：

$Pq=QuantityP_q=Quantity$

例如：

$取水(500ml)取水(500ml)$

29.4.4 程度参数

用于表示动作强度、幅度或程度：

$Pd=DegreeP_d=Degree$

29.4.5 时间参数

用于表示动作发生时间、持续时间或执行期限：

$Pt=(Start,Duration,End)P_t=(Start,Duration,End)$

因此：

$动作类型+动作参数→具体动作动作类型+动作参数 \rightarrow 具体动作$

动作参数使抽象动作转换为具有明确执行规格的具体动作。

29.5 动作结果

动作结果（Action Result）是动作执行后直接产生的对象变化、状态变化、关系变化或其他可识别结果。

动作不能只描述“执行”，还必须能够描述执行之后发生了什么。

因此：

$Action→ResultAction\rightarrow Result$

动作结果可以表示为：

$R=(Type,Object,Value,StateChange)R=(Type,Object,Value,StateChange)$

其中：

$TypeType$ ：结果类型；
$ObjectObject$ ：结果涉及的对象；
$ValueValue$ ：结果值；
$StateChangeStateChange$ ：状态变化。

例如：

$打开(门)打开(门)$

执行前：

$Statebefore=关闭State_{before}=关闭$

执行后：

$Stateafter=打开State_{after}=打开$

于是：

$Result:关闭→打开Result: 关闭\rightarrow打开$

因此动作结果通常表现为状态变化：

$Sbefore→ActionSafterS_{before} \xrightarrow{Action} S_{after}$

如果动作没有产生预期结果，则需要进一步判断动作是否成功。

可以定义：

$ActionSuccess=Match(Result,ExpectedResult)ActionSuccess= Match(Result,ExpectedResult)$

其中：

$ResultResult$ ：实际结果；
$ExpectedResultExpectedResult$ ：预期结果。

当：

$ActionSuccess=1ActionSuccess=1$

表示动作结果满足预期。

当：

$ActionSuccess=0ActionSuccess=0$

表示动作没有达到预期结果。

因此动作结果不仅用于记录动作执行后的变化，也用于后续行为判断和状态更新。

29.6 动作状态

动作状态（Action State）表示动作在执行过程中的状态变化。

动作并不是瞬间完成的逻辑点，而可以具有完整生命周期：

$准备→可执行→执行中→完成准备 \rightarrow 可执行 \rightarrow 执行中 \rightarrow 完成$

也可以出现：

$准备→条件不满足→等待准备 \rightarrow 条件不满足 \rightarrow 等待$

或者：

$执行中→失败执行中 \rightarrow 失败$

因此动作状态可以定义为：

$Sa=(Current,Previous,Next,Time)S_a=(Current,Previous,Next,Time)$

其中：

$CurrentCurrent$ ：当前动作状态；
$PreviousPrevious$ ：动作之前的状态；
$NextNext$ ：动作完成后预期状态；
$TimeTime$ ：状态发生时间。

动作状态集合可以定义为：

$AS={Ready,Applicable,Executing,Completed,Failed,Cancelled}AS=\{Ready,Applicable,Executing,Completed,Failed,Cancelled\}$

分别表示：

Ready：准备状态；
Applicable：可执行状态；
Executing：执行中；
Completed：执行完成；
Failed：执行失败；
Cancelled：执行取消。

动作状态转换可以表示为：

$Ready→Applicable→Executing→CompletedReady \rightarrow Applicable \rightarrow Executing \rightarrow Completed$

异常情况下：

$Executing→FailedExecuting \rightarrow Failed$

或者：

$Executing→CancelledExecuting \rightarrow Cancelled$

因此，动作状态本身也是动态结构。

29.7 动作的完整结构

综合动作对象、条件、参数、结果和状态，可以建立完整动作模型：

$A=(Sub,O,T,C,P,R,S)A=(Sub,O,T,C,P,R,S)$

动作形成：

$Sub+O+T+C+P→ASub+O+T+C+P \rightarrow A$

动作执行：

$A→RA \rightarrow R$

动作状态：

$S0→AS1S_0 \xrightarrow{A} S_1$

因此完整动作过程可以统一表示为：

$对象→条件判断→参数确定→动作形成→动作执行→结果→状态变化对象 \rightarrow 条件判断 \rightarrow 参数确定 \rightarrow 动作形成 \rightarrow 动作执行 \rightarrow 结果 \rightarrow 状态变化$

进一步：

$St→ActionR→St+1S_t \xrightarrow{Action} R \rightarrow S_{t+1}$

其中 $StS_t$ 表示动作执行前状态， $St+1S_{t+1}$ 表示动作执行后的状态。

这说明动作是状态变化的直接操作单位。

29.8 动作与行为的结构关系

行为由一个或多个动作组成：

$B={A1,A2,…,An}B=\{A_1,A_2,\ldots,A_n\}$

但行为不仅是动作集合，还需要包含动作之间的结构关系。

例如：

$A1→A2→A3A_1\rightarrow A_2\rightarrow A_3$

表示动作顺序。

也可以存在条件分支：

$A1→{A2A3A_1 \rightarrow \begin{cases} A_2\\ A_3 \end{cases}$

还可以形成循环：

$A1→A2→A1A_1\rightarrow A_2\rightarrow A_1$

因此行为实际上是对动作进行结构化组织。

可以表示为：

$Behavior=ActionSet+ActionRelation+Goal+Condition+ResultBehavior=ActionSet+ActionRelation+Goal+Condition+Result$

动作解决的是：

当前执行什么具体操作？

行为解决的是：

为实现目标，需要组织哪些动作形成完整活动？

所以：

$动作→行为动作\rightarrow行为$

是由基本操作向完整活动的结构提升。

29.9 动作与方法的关系

方法规定实现目标的方式，动作则是方法中的具体操作单元。

因此：

$Method→ActionMethod\rightarrow Action$

例如一个“取水方法”：

$M=寻找水源→接近水源→获取容器→取水M= 寻找水源 \rightarrow 接近水源 \rightarrow 获取容器 \rightarrow 取水$

其中每一个具体操作都可以被表示为动作：

$A1=寻找(水源)A_1=寻找(水源)$ $A2=接近(水源)A_2=接近(水源)$ $A3=获取(容器)A_3=获取(容器)$ $A4=取水(水)A_4=取水(水)$

于是：

$M→{A1,A2,A3,A4}M\rightarrow \{A_1,A_2,A_3,A_4\}$

方法规定动作的组织结构，而动作负责表达具体操作。

因此：

$方法=动作组织规则方法=动作组织规则$ $动作=具体操作单元动作=具体操作单元$

进一步形成：

$方法→动作组织→行为方法 \rightarrow 动作组织 \rightarrow 行为$

29.10 动作的动态闭环

动作执行不是认知过程的终点。

动作会产生结果，结果改变对象或场景状态，新的状态又成为后续动作的条件。

因此：

$状态t→动作t→结果t→状态t+1状态_t \rightarrow 动作_t \rightarrow 结果_t \rightarrow 状态_{t+1}$

然后：

$状态t+1→动作t+1状态_{t+1} \rightarrow 动作_{t+1}$

形成连续动作过程：

$A1→S1→A2→S2→A3→S3A_1 \rightarrow S_1 \rightarrow A_2 \rightarrow S_2 \rightarrow A_3 \rightarrow S_3$

这意味着后续动作是否能够执行，取决于前一个动作产生的状态。

例如：

$拿起杯子→杯子状态=手中拿起杯子 \rightarrow 杯子状态=手中$

只有在：

$杯子状态=手中杯子状态=手中$

成立后，后续动作：

$饮水(杯子)饮水(杯子)$

才可能满足其对象和状态条件。

因此：

$动作结果→新状态→下一动作条件动作结果 \rightarrow 新状态 \rightarrow 下一动作条件$

构成动作之间的重要连接机制。

29.11 动作的工程映射

在认知工程中，动作应当作为独立的结构化对象进行表示。

可以建立：

Action
├── Subject
├── Object
├── Type
├── Condition
├── Parameters
├── Result
└── State

对应的工程对象可以包括：

Action
ActionObject
ActionCondition
ActionParameter
ActionResult
ActionState
ActionMatcher
ActionBuilder
ActionExecutor
ActionStateManager

其中：

Action负责保存动作整体结构。

ActionObject负责保存动作对象。

ActionCondition负责判断动作条件。

ActionParameter负责管理动作参数。

ActionResult负责记录动作结果。

ActionState负责记录动作生命周期状态。

ActionMatcher负责动作匹配。

ActionBuilder负责根据方法和当前状态形成具体动作。

ActionExecutor负责执行动作。

ActionStateManager负责维护动作状态变化。

工程运行关系可以表示为：

$Method→ActionBuilder→Action→ActionCondition→ActionExecutor→ActionResult→ActionStateMethod \rightarrow ActionBuilder \rightarrow Action \rightarrow ActionCondition \rightarrow ActionExecutor \rightarrow ActionResult \rightarrow ActionState$

进一步进入行为结构：

$Method→Action→Behavior→SceneStateChangeMethod \rightarrow Action \rightarrow Behavior \rightarrow SceneStateChange$

29.12 动作的统一理论模型

通过本章可以建立动作的统一模型：

$A=(Sub,O,T,C,P,R,S)A=(Sub,O,T,C,P,R,S)$

其核心结构为：

$主体+对象+动作类型+条件+参数→动作主体 + 对象 + 动作类型 + 条件 + 参数 \rightarrow 动作$

执行之后：

$动作→结果→状态变化动作 \rightarrow 结果 \rightarrow 状态变化$

完整表示：

$Actiont:(Sub,O,T,C,P,St)→Rt→St+1Action_t : (Sub,O,T,C,P,S_t) \rightarrow R_t \rightarrow S_{t+1}$

而动作又属于行为：

$A⊂BA\subset B$

多个动作按照一定关系形成行为：

${A1,A2,…,An}+Relation+Goal→Behavior\{A_1,A_2,\ldots,A_n\} + Relation + Goal \rightarrow Behavior$

因此可以建立完整层级：

$知识→方法→行为→动作→结果→状态知识 \rightarrow 方法 \rightarrow 行为 \rightarrow 动作 \rightarrow 结果 \rightarrow 状态$

其中：

$知识=认知基础知识=认知基础$ $方法=实现结构方法=实现结构$ $行为=活动结构行为=活动结构$ $动作=执行单元动作=执行单元$ $结果=动作产生的直接变化结果=动作产生的直接变化$ $状态=动作结果形成的对象或环境状态状态=动作结果形成的对象或环境状态$

29.13 本章总结

动作（Action）是行为中的基本执行单位，是主体针对对象，在一定条件下，根据具体参数执行某种操作并产生直接结果和状态变化的结构。

动作的核心结构为：

$A=(Sub,O,T,C,P,R,S)A=(Sub,O,T,C,P,R,S)$

其中对象决定“作用于什么”，条件决定“什么时候可以做”，参数决定“具体如何操作”，结果决定“产生了什么”，状态决定“动作处于什么阶段以及对象发生了什么变化”。

动作与行为的关系是：

$动作⊂行为动作\subset行为$

动作与方法的关系是：

$方法→动作组织方法\rightarrow动作组织$

动作与状态的关系是：

$状态t→动作状态t+1状态_t \xrightarrow{动作} 状态_{t+1}$

动作的完整动态过程为：

$动作条件→动作形成→动作执行→动作结果→状态变化动作条件 \rightarrow 动作形成 \rightarrow 动作执行 \rightarrow 动作结果 \rightarrow 状态变化$

多个动作进一步形成行为：

$A1→A2→⋯→An→BehaviorA_1\rightarrow A_2\rightarrow\cdots\rightarrow A_n \rightarrow Behavior$

因此，动作是连接方法、行为、对象、结果和状态的基础执行结构，也是后续建立“动作匹配理论”“动作选择理论”和“动作执行理论”的基础。

第29章 动作理论

第29章 动作理论

29.1 动作的定义

29.2 动作对象

29.3 动作条件

29.4 动作参数

29.4.1 对象参数

29.4.2 位置参数

29.4.3 数量参数

29.4.4 程度参数

29.4.5 时间参数

29.5 动作结果

29.6 动作状态

29.7 动作的完整结构

29.8 动作与行为的结构关系

29.9 动作与方法的关系

29.10 动作的动态闭环

29.11 动作的工程映射

29.12 动作的统一理论模型

29.13 本章总结