智能化產(chǎn)品指標(biāo)體系及測(cè)試方法分析

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摘要：針對(duì)原標(biāo)準(zhǔn)無(wú)法檢驗(yàn)智能化產(chǎn)品新增智能化相關(guān)指標(biāo),探討如何建設(shè)智能化產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)體系并確定各類(lèi)指標(biāo)的測(cè)試方法。以智能假肢手為例，建設(shè)指標(biāo)體系應(yīng)考慮產(chǎn)品的傳統(tǒng)性能指標(biāo)和新增指標(biāo)，結(jié)合技術(shù)發(fā)展對(duì)傳統(tǒng)基本性能指標(biāo)進(jìn)行合理保留、改進(jìn)或刪除處理，對(duì)產(chǎn)品智能化后的新增性能指標(biāo)及智能化特征評(píng)估指標(biāo)則審慎確定其名稱(chēng)、類(lèi)別及具體要求；測(cè)試方法應(yīng)與指標(biāo)體系相對(duì)應(yīng)，分析每個(gè)指標(biāo)的測(cè)試方法現(xiàn)狀，決定借用、修改已有測(cè)試方法或研究制定新的測(cè)試方法。

關(guān)鍵詞：智能化；產(chǎn)品；指標(biāo)體系；測(cè)試方法；智能假肢手

1引言

人工智能(AI)是一門(mén)快速發(fā)展的新興技術(shù)，目前已在多領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。采用AI技術(shù)的產(chǎn)品稱(chēng)為智能化產(chǎn)品，該類(lèi)產(chǎn)品在保留產(chǎn)品傳統(tǒng)性能的基礎(chǔ)上，利用AI技術(shù)進(jìn)行性能改進(jìn)和擴(kuò)展，具備智能感知、識(shí)別、記憶等能力，實(shí)現(xiàn)了升級(jí)換代，性能遠(yuǎn)超原有產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。原標(biāo)準(zhǔn)無(wú)法檢驗(yàn)產(chǎn)品新增的智能化相關(guān)指標(biāo)，不利于推動(dòng)行業(yè)有序發(fā)展和良性競(jìng)爭(zhēng)，因此急需針對(duì)智能化產(chǎn)品制定新標(biāo)準(zhǔn)。本文結(jié)合智能假肢手產(chǎn)品研制和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《智能假肢手通用要求》編制經(jīng)驗(yàn)，探討智能化產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)核心內(nèi)容——指標(biāo)體系及其測(cè)試方法——建設(shè)過(guò)程中的共性問(wèn)題及解決方案，為制定其他智能化產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)提供參考。

2智能化產(chǎn)品指標(biāo)體系的建立

智能化產(chǎn)品指標(biāo)由以下3類(lèi)指標(biāo)組成：產(chǎn)品基本性能指標(biāo)、產(chǎn)品新增AI相關(guān)性能指標(biāo)、產(chǎn)品智能化特征指標(biāo)。

2.1產(chǎn)品基本性能指標(biāo)

2.1.1指標(biāo)選取依據(jù)產(chǎn)品基本性能指標(biāo)反映了產(chǎn)品的傳統(tǒng)性能，表征了產(chǎn)品的典型能力特征。這類(lèi)指標(biāo)主要由現(xiàn)有產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。智能化產(chǎn)品是采用AI技術(shù)的產(chǎn)品，借助了新的技術(shù)手段來(lái)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的基本功能，并進(jìn)行了擴(kuò)展和提升。所以智能化產(chǎn)品算是傳統(tǒng)產(chǎn)品的一個(gè)新分支，應(yīng)滿(mǎn)足該領(lǐng)域傳統(tǒng)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的基本要求。智能化產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)也應(yīng)與傳統(tǒng)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)相協(xié)調(diào)，并可在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行升級(jí)和優(yōu)化。以智能假肢手為例，該產(chǎn)品是電動(dòng)假肢手的一個(gè)新分支，在假肢產(chǎn)品領(lǐng)域的位置如圖1所示。根據(jù)圖1，智能假肢手的上級(jí)產(chǎn)品依次包括：電動(dòng)假肢手、電動(dòng)上肢假肢、上肢假肢、假肢等。智能假肢手產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)與以上產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)相互協(xié)調(diào)，其中電動(dòng)假肢手尚未單獨(dú)制定產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，其要求合并在GB/T18027《電動(dòng)上肢假肢部件》第4.2.1節(jié)(電動(dòng)假手)、4.2.2節(jié)(電動(dòng)腕關(guān)節(jié))，所以智能假肢手應(yīng)符合GB/T18027中對(duì)傳統(tǒng)假肢手的基本指標(biāo)要求，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行拓展。GB/T18027是智能假肢手產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)編制時(shí)需要參考的主要上級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。提取GB/T18027的4.2.1、4.2.2中電動(dòng)假手和電動(dòng)腕關(guān)節(jié)的主要性能要求，具體見(jiàn)表1左邊3列：

2.1.2指標(biāo)采納情況按照表1規(guī)定的各項(xiàng)性能要求，對(duì)智能假肢手進(jìn)行逐項(xiàng)分析和測(cè)試。針對(duì)新產(chǎn)品的特點(diǎn)，確定直接采納的項(xiàng)目和建議剪裁完善的項(xiàng)目。表1中各項(xiàng)要求采納分析結(jié)果如下：(1)表1中序號(hào)3“指端捏力”、序號(hào)6“指端自鎖阻力”兩項(xiàng)指標(biāo)限值，建議在GB/T18027基礎(chǔ)上適當(dāng)降低要求。因?yàn)閭鹘y(tǒng)假手產(chǎn)品的指端力量是指五指合力，而新的智能假肢手指端力量可按每個(gè)手指分別測(cè)量，單指力量要求適當(dāng)降低，不影響整只手的力量。這樣也可節(jié)約機(jī)械驅(qū)動(dòng)能耗，降低產(chǎn)品質(zhì)量，使產(chǎn)品更輕巧靈活；(2)表1中序號(hào)12“可靠性要求”，GB/T18027中考慮的主要是機(jī)械驅(qū)動(dòng)的可靠性，并將環(huán)境適應(yīng)性?xún)?nèi)容放入可靠性。新一代智能假肢手包含了數(shù)字控制電路和處理軟件，需要補(bǔ)充這兩部分的可靠性要求。另外，環(huán)境適應(yīng)性要求應(yīng)與可靠性要求分開(kāi)，將電子設(shè)備的環(huán)境適應(yīng)性要求單列出來(lái)；(3)表1中其他要求項(xiàng)目可直接采納。

2.1.3待修訂指標(biāo)的新限值確定應(yīng)采用以下兩種方法來(lái)確定待修訂指標(biāo)的新限值：(1)根據(jù)產(chǎn)品的應(yīng)用場(chǎng)景和新產(chǎn)品的作用機(jī)理，進(jìn)行合理分析，提出指標(biāo)限值的理論值；(2)征求同行單位意見(jiàn)，結(jié)合實(shí)際情況，經(jīng)協(xié)調(diào)后確定行業(yè)認(rèn)可的標(biāo)準(zhǔn)限值。

2.2采用AI后新增的使用性能指標(biāo)

使用人工智能技術(shù)后，可以擴(kuò)展產(chǎn)品的使用性能，因而衍生出與產(chǎn)品使用特性密切相關(guān)的新性能指標(biāo)。如智能假肢手增加了運(yùn)動(dòng)自由度、動(dòng)作模式兩類(lèi)新指標(biāo)。(1)運(yùn)動(dòng)自由度可分為：a.手腕主動(dòng)自由度，可分為外旋轉(zhuǎn)和曲彎兩種模式，并規(guī)定其組合使用要求；b.手指主動(dòng)自由度，可分別規(guī)定拇指、食指、中指(無(wú)名指、小指)的自由度及組合使用要求。(2)動(dòng)作模式指日常生活所需的基本手勢(shì)動(dòng)作，如抓握、指間夾物、托舉、抽取等動(dòng)作以及運(yùn)動(dòng)自由度范圍內(nèi)的其他單指或多指組合動(dòng)作。具體指標(biāo)可根據(jù)用戶(hù)需求進(jìn)行定制。

2.3產(chǎn)品智能化特征指標(biāo)

智能化產(chǎn)品還應(yīng)增加描述產(chǎn)品智能化特征的相關(guān)指標(biāo)。例如智能假肢手，其智能化特征指標(biāo)包括智能學(xué)習(xí)能力、智能控制能力、感覺(jué)能力等。(1)智能學(xué)習(xí)能力，包括：運(yùn)動(dòng)神經(jīng)康復(fù)學(xué)習(xí)能力；動(dòng)作模式學(xué)習(xí)能力；對(duì)新產(chǎn)品或新算法的適應(yīng)能力等。(2)智能控制能力，包括：動(dòng)作判別準(zhǔn)確率；動(dòng)作實(shí)現(xiàn)時(shí)間；容錯(cuò)能力等。(3)感覺(jué)能力，包括：觸覺(jué)；熱覺(jué)。對(duì)于智能假肢手，制定其智能化特征指標(biāo)時(shí)，還應(yīng)考慮以下因素：(1)具體指標(biāo)項(xiàng)目和指標(biāo)限值應(yīng)可以合理剪裁；(2)同一指標(biāo)應(yīng)分等級(jí)，分為：a.產(chǎn)品的固有能力指標(biāo)(健康人操作使用時(shí)可發(fā)揮的能力)；b.殘疾使用者不同康復(fù)階段對(duì)假肢手的操作能力。

3智能化產(chǎn)品性能測(cè)試方法

3.1測(cè)試方法制定原則

測(cè)試方法制定原則如下：(1)對(duì)于保留的傳統(tǒng)指標(biāo)，直接引用上級(jí)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的測(cè)試方法；(2)對(duì)于修訂的傳統(tǒng)指標(biāo)，應(yīng)在上級(jí)標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)測(cè)試方法基礎(chǔ)上，進(jìn)行合理調(diào)整，形成智能化產(chǎn)品的測(cè)試方法；(3)對(duì)于產(chǎn)品新增使用性能指標(biāo)和智能化指標(biāo)，應(yīng)增加與新指標(biāo)對(duì)應(yīng)的測(cè)試方法。

3.2新增指標(biāo)測(cè)試方法示例

以智能假肢手新增的兩例指標(biāo)為例，接收其對(duì)應(yīng)的測(cè)試方法。(1)智能學(xué)習(xí)能力，采用定期檢驗(yàn)方法進(jìn)行檢驗(yàn)，檢驗(yàn)內(nèi)容包括：a.檢查假手信號(hào)處理APP中的訓(xùn)練恢復(fù)數(shù)據(jù)記錄，比較該段時(shí)間內(nèi)使用者運(yùn)動(dòng)神經(jīng)響應(yīng)數(shù)據(jù)的變化情況，評(píng)估其運(yùn)動(dòng)神經(jīng)康復(fù)進(jìn)展；b.檢查假手APP中的運(yùn)動(dòng)信息數(shù)據(jù)記錄，比較使用者能完成的動(dòng)作模式數(shù)量，以及同一動(dòng)作模式所需完成時(shí)間、完成質(zhì)量的變化情況等；c.現(xiàn)場(chǎng)檢查使用者使用情況，觀察和記錄其動(dòng)作完成情況，對(duì)使用者操作能力提升情況進(jìn)行評(píng)估。2)動(dòng)作模式，檢驗(yàn)時(shí)讓智能假肢手處于正常工作狀態(tài)，依次做出以下規(guī)定動(dòng)作模式，記錄完成情況：a.抓握動(dòng)作：抓握起三種不同大小、不同質(zhì)地類(lèi)圓形或圓柱形物體(西紅柿、雞蛋、乒乓球或礦泉水瓶)；b.夾持動(dòng)作：第1-2手指或第1-2-3手指成功夾持單張餐巾紙或A4打印紙；c.捏取動(dòng)作：拇指與第2、3手指成功捏取鉛筆；d.托舉動(dòng)作；托舉不同重量物體(100g、300g、500g、1000g)；e.其他單指或多指組合動(dòng)作：記錄拇指-食指、拇指-中指的對(duì)指動(dòng)作完成的時(shí)間；f.測(cè)量三次，取平均值。

4結(jié)語(yǔ)

智能化產(chǎn)品研制和標(biāo)準(zhǔn)編制都是全新的領(lǐng)域，在AI技術(shù)快速前進(jìn)的同時(shí)，分階段、遞進(jìn)式建立各時(shí)期智能化產(chǎn)品的性能指標(biāo)體系和對(duì)應(yīng)測(cè)試方法，編制并相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，是保證智能化產(chǎn)品研制質(zhì)量和市場(chǎng)管理秩序、讓人們安心享受AI福利的重要手段。本文介紹的智能假肢手指標(biāo)體系和測(cè)試方法，已在國(guó)內(nèi)同行單位推廣，成為產(chǎn)品研制和驗(yàn)收的技術(shù)依據(jù)，相關(guān)產(chǎn)品測(cè)試中心已針對(duì)新增指標(biāo)測(cè)試方法研究測(cè)試平臺(tái)改造方案，為產(chǎn)品的規(guī)范化研制提供有力保障。

作者：毛秀紅 單位：南京電子技術(shù)研究所