智能化產(chǎn)品指標(biāo)體系及測試方法分析

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摘要：針對原標(biāo)準(zhǔn)無法檢驗智能化產(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)體系并確定各類指標(biāo)的測試方法。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，對產(chǎn)品智能化后的新增性能指標(biāo)及智能化特征評估指標(biāo)則審慎確定其名稱、類別及具體要求；測試方法應(yīng)與指標(biāo)體系相對應(yīng)，分析每個指標(biāo)的測試方法現(xiàn)狀，決定借用、修改已有測試方法或研究制定新的測試方法。

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

1引言

人工智能(AI)是一門快速發(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)品稱為智能化產(chǎn)品，該類產(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、識別、記憶等能力，實現(xiàn)了升級換代，性能遠(yuǎn)超原有產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。原標(biāo)準(zhǔn)無法檢驗產(chǎn)品新增的智能化相關(guān)指標(biāo)，不利于推動行業(yè)有序發(fā)展和良性競爭，因此急需針對智能化產(chǎn)品制定新標(biāo)準(zhǔn)。本文結(jié)合智能假肢手產(chǎn)品研制和國家標(biāo)準(zhǔn)《智能假肢手通用要求》編制經(jīng)驗，探討智能化產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)核心內(nèi)容——指標(biāo)體系及其測試方法——建設(shè)過程中的共性問題及解決方案，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)手段來實現(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)品的一個新分支，應(yīng)滿足該領(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)行升級和優(yōu)化。以智能假肢手為例，該產(chǎn)品是電動假肢手的一個新分支，在假肢產(chǎn)品領(lǐng)域的位置如圖1所示。根據(jù)圖1，智能假肢手的上級產(chǎn)品依次包括：電動假肢手、電動上肢假肢、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《電動上肢假肢部件》第4.2.1節(jié)(電動假手)、4.2.2節(jié)(電動腕關(guān)節(jié))，所以智能假肢手應(yīng)符合GB/T18027中對傳統(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)編制時需要參考的主要上級標(biāo)準(zhǔn)。提取GB/T18027的4.2.1、4.2.2中電動假手和電動腕關(guān)節(jié)的主要性能要求，具體見表1左邊3列：

2.1.2指標(biāo)采納情況按照表1規(guī)定的各項性能要求，對智能假肢手進(jìn)行逐項分析和測試。針對新產(chǎn)品的特點(diǎn)，確定直接采納的項目和建議剪裁完善的項目。表1中各項要求采納分析結(jié)果如下：(1)表1中序號3“指端捏力”、序號6“指端自鎖阻力”兩項指標(biāo)限值，建議在GB/T18027基礎(chǔ)上適當(dāng)降低要求。因為傳統(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手指分別測量，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12“可靠性要求”，GB/T18027中考慮的主要是機(jī)械驅(qū)動的可靠性，并將環(huán)境適應(yīng)性內(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，將電子設(shè)備的環(huán)境適應(yīng)性要求單列出來；(3)表1中其他要求項目可直接采納。

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確定待修訂指標(biāo)的新限值：(1)根據(jù)產(chǎn)品的應(yīng)用場景和新產(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，結(jié)合實際情況，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)動自由度、動作模式兩類新指標(biāo)。(1)運(yùn)動自由度可分為：a.手腕主動自由度，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.手指主動自由度，可分別規(guī)定拇指、食指、中指(無名指、小指)的自由度及組合使用要求。(2)動作模式指日常生活所需的基本手勢動作，如抓握、指間夾物、托舉、抽取等動作以及運(yùn)動自由度范圍內(nèi)的其他單指或多指組合動作。具體指標(biāo)可根據(jù)用戶需求進(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、感覺能力等。(1)智能學(xué)習(xí)能力，包括：運(yùn)動神經(jīng)康復(fù)學(xué)習(xí)能力；動作模式學(xué)習(xí)能力；對新產(chǎn)品或新算法的適應(yīng)能力等。(2)智能控制能力，包括：動作判別準(zhǔn)確率；動作實現(xiàn)時間；容錯能力等。(3)感覺能力，包括：觸覺；熱覺。對于智能假肢手，制定其智能化特征指標(biāo)時，還應(yīng)考慮以下因素：(1)具體指標(biāo)項目和指標(biāo)限值應(yīng)可以合理剪裁；(2)同一指標(biāo)應(yīng)分等級，分為：a.產(chǎn)品的固有能力指標(biāo)(健康人操作使用時可發(fā)揮的能力)；b.殘疾使用者不同康復(fù)階段對假肢手的操作能力。

3智能化產(chǎn)品性能測試方法

3.1測試方法制定原則

測試方法制定原則如下：(1)對于保留的傳統(tǒng)指標(biāo)，直接引用上級標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的測試方法；(2)對于修訂的傳統(tǒng)指標(biāo)，應(yīng)在上級標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)測試方法基礎(chǔ)上，進(jìn)行合理調(diào)整，形成智能化產(chǎn)品的測試方法；(3)對于產(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)對應(yīng)的測試方法。

3.2新增指標(biāo)測試方法示例

以智能假肢手新增的兩例指標(biāo)為例，接收其對應(yīng)的測試方法。(1)智能學(xué)習(xí)能力，采用定期檢驗方法進(jìn)行檢驗，檢驗內(nèi)容包括：a.檢查假手信號處理APP中的訓(xùn)練恢復(fù)數(shù)據(jù)記錄，比較該段時間內(nèi)使用者運(yùn)動神經(jīng)響應(yīng)數(shù)據(jù)的變化情況，評估其運(yùn)動神經(jīng)康復(fù)進(jìn)展；b.檢查假手APP中的運(yùn)動信息數(shù)據(jù)記錄，比較使用者能完成的動作模式數(shù)量，以及同一動作模式所需完成時間、完成質(zhì)量的變化情況等；c.現(xiàn)場檢查使用者使用情況，觀察和記錄其動作完成情況，對使用者操作能力提升情況進(jìn)行評估。2)動作模式，檢驗時讓智能假肢手處于正常工作狀態(tài)，依次做出以下規(guī)定動作模式，記錄完成情況：a.抓握動作：抓握起三種不同大小、不同質(zhì)地類圓形或圓柱形物體(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.捏取動作：拇指與第2、3手指成功捏取鉛筆；d.托舉動作；托舉不同重量物體(100g、300g、500g、1000g)；e.其他單指或多指組合動作：記錄拇指-食指、拇指-中指的對指動作完成的時間；f.測量三次，取平均值。

4結(jié)語

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，分階段、遞進(jìn)式建立各時期智能化產(chǎn)品的性能指標(biāo)體系和對應(yīng)測試方法，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)體系和測試方法，已在國內(nèi)同行單位推廣，成為產(chǎn)品研制和驗收的技術(shù)依據(jù)，相關(guān)產(chǎn)品測試中心已針對新增指標(biāo)測試方法研究測試平臺改造方案，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