智能化產(chǎn)品指標體系及測試方法分析

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摘要：針對原標準無法檢驗智能化產(chǎn)品新增智能化相關指標,探討如何建設智能化產(chǎn)品的技術指標體系并確定各類指標的測試方法。以智能假肢手為例，建設指標體系應考慮產(chǎn)品的傳統(tǒng)性能指標和新增指標，結合技術發(fā)展對傳統(tǒng)基本性能指標進行合理保留、改進或刪除處理，對產(chǎn)品智能化后的新增性能指標及智能化特征評估指標則審慎確定其名稱、類別及具體要求；測試方法應與指標體系相對應，分析每個指標的測試方法現(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。

關鍵詞：智能化；產(chǎn)品；指標體系；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，目前已在多領域廣泛應用。采用AI技術的產(chǎn)品稱為智能化產(chǎn)品，該類產(chǎn)品在保留產(chǎn)品傳統(tǒng)性能的基礎上，利用AI技術進行性能改進和擴展，具備智能感知、識別、記憶等能力，實現(xiàn)了升級換代，性能遠超原有產(chǎn)品標準規(guī)定。原標準無法檢驗產(chǎn)品新增的智能化相關指標，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)品制定新標準。本文結合智能假肢手產(chǎn)品研制和國家標準《智能假肢手通用要求》編制經(jīng)驗，探討智能化產(chǎn)品標準核心內(nèi)容——指標體系及其測試方法——建設過程中的共性問題及解決方案，為制定其他智能化產(chǎn)品標準提供參考。

2智能化產(chǎn)品指標體系的建立

智能化產(chǎn)品指標由以下3類指標組成：產(chǎn)品基本性能指標、產(chǎn)品新增AI相關性能指標、產(chǎn)品智能化特征指標。

2.1產(chǎn)品基本性能指標

2.1.1指標選取依據(jù)產(chǎn)品基本性能指標反映了產(chǎn)品的傳統(tǒng)性能，表征了產(chǎn)品的典型能力特征。這類指標主要由現(xiàn)有產(chǎn)品標準規(guī)定。智能化產(chǎn)品是采用AI技術的產(chǎn)品，借助了新的技術手段來實現(xiàn)產(chǎn)品的基本功能，并進行了擴展和提升。所以智能化產(chǎn)品算是傳統(tǒng)產(chǎn)品的一個新分支，應滿足該領域傳統(tǒng)產(chǎn)品標準的基本要求。智能化產(chǎn)品的標準也應與傳統(tǒng)產(chǎn)品標準相協(xié)調(diào)，并可在原有基礎上進行升級和優(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)品標準應與以上產(chǎn)品標準相互協(xié)調(diào)，其中電動假肢手尚未單獨制定產(chǎn)品標準，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)(電動腕關節(jié))，所以智能假肢手應符合GB/T18027中對傳統(tǒng)假肢手的基本指標要求，并在此基礎上進行拓展。GB/T18027是智能假肢手產(chǎn)品標準編制時需要參考的主要上級標準。提取GB/T18027的4.2.1、4.2.2中電動假手和電動腕關節(jié)的主要性能要求，具體見表1左邊3列：

2.1.2指標采納情況按照表1規(guī)定的各項性能要求，對智能假肢手進行逐項分析和測試。針對新產(chǎn)品的特點，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”兩項指標限值，建議在GB/T18027基礎上適當降低要求。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，單指力量要求適當降低，不影響整只手的力量。這樣也可節(jié)約機械驅(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中考慮的主要是機械驅(qū)動的可靠性，并將環(huán)境適應性內(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，需要補充這兩部分的可靠性要求。另外，環(huán)境適應性要求應與可靠性要求分開，將電子設備的環(huán)境適應性要求單列出來；(3)表1中其他要求項目可直接采納。

2.1.3待修訂指標的新限值確定應采用以下兩種方法來確定待修訂指標的新限值：(1)根據(jù)產(chǎn)品的應用場景和新產(chǎn)品的作用機理，進行合理分析，提出指標限值的理論值；(2)征求同行單位意見，結合實際情況，經(jīng)協(xié)調(diào)后確定行業(yè)認可的標準限值。

2.2采用AI后新增的使用性能指標

使用人工智能技術后，可以擴展產(chǎn)品的使用性能，因而衍生出與產(chǎn)品使用特性密切相關的新性能指標。如智能假肢手增加了運動自由度、動作模式兩類新指標。(1)運動自由度可分為：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、抽取等動作以及運動自由度范圍內(nèi)的其他單指或多指組合動作。具體指標可根據(jù)用戶需求進行定制。

2.3產(chǎn)品智能化特征指標

智能化產(chǎn)品還應增加描述產(chǎn)品智能化特征的相關指標。例如智能假肢手，其智能化特征指標包括智能學習能力、智能控制能力、感覺能力等。(1)智能學習能力，包括：運動神經(jīng)康復學習能力；動作模式學習能力；對新產(chǎn)品或新算法的適應能力等。(2)智能控制能力，包括：動作判別準確率；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時，還應考慮以下因素：(1)具體指標項目和指標限值應可以合理剪裁；(2)同一指標應分等級，分為：a.產(chǎn)品的固有能力指標(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，直接引用上級標準規(guī)定的測試方法；(2)對于修訂的傳統(tǒng)指標，應在上級標準基礎測試方法基礎上，進行合理調(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和智能化指標，應增加與新指標對應的測試方法。

3.2新增指標測試方法示例

以智能假肢手新增的兩例指標為例，接收其對應的測試方法。(1)智能學習能力，采用定期檢驗方法進行檢驗，檢驗內(nèi)容包括：a.檢查假手信號處理APP中的訓練恢復數(shù)據(jù)記錄，比較該段時間內(nèi)使用者運動神經(jīng)響應數(shù)據(jù)的變化情況，評估其運動神經(jīng)康復進展；b.檢查假手APP中的運動信息數(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結語

智能化產(chǎn)品研制和標準編制都是全新的領域，在AI技術快速前進的同時，分階段、遞進式建立各時期智能化產(chǎn)品的性能指標體系和對應測試方法，編制并相關標準，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依據(jù)，相關產(chǎn)品測試中心已針對新增指標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：南京電子技術研究所