智能化產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品新增智能化相關指標,探討如何建設智能化產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品的傳統性能指標和新增指標，結合技術發展對傳統基本性能指標進行合理保留、改進或刪除處理，對產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)是一門快速發展的新興技術，目前已在多領域廣泛應用。采用AI技術的產品稱為智能化產品，該類產品在保留產品傳統性能的基礎上，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，實現了升級換代，性能遠超原有產品標準規定。原標準無法檢驗產品新增的智能化相關指標，不利于推動行業有序發展和良性競爭，因此急需針對智能化產品制定新標準。本文結合智能假肢手產品研制和國家標準《智能假肢手通用要求》編制經驗，探討智能化產品標準核心內容——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品標準提供參考。

2智能化產品指標體系的建立

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

2.1產品基本性能指標

2.1.1指標選取依據產品基本性能指標反映了產品的傳統性能，表征了產品的典型能力特征。這類指標主要由現有產品標準規定。智能化產品是采用AI技術的產品，借助了新的技術手段來實現產品的基本功能，并進行了擴展和提升。所以智能化產品算是傳統產品的一個新分支，應滿足該領域傳統產品標準的基本要求。智能化產品的標準也應與傳統產品標準相協調，并可在原有基礎上進行升級和優化。以智能假肢手為例，該產品是電動假肢手的一個新分支，在假肢產品領域的位置如圖1所示。根據圖1，智能假肢手的上級產品依次包括：電動假肢手、電動上肢假肢、上肢假肢、假肢等。智能假肢手產品標準應與以上產品標準相互協調，其中電動假肢手尚未單獨制定產品標準，其要求合并在GB/T18027《電動上肢假肢部件》第4.2.1節(電動假手)、4.2.2節(電動腕關節)，所以智能假肢手應符合GB/T18027中對傳統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。因為傳統假手產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。這樣也可節約機械驅動能耗，降低產品質量，使產品更輕巧靈活；(2)表1中序號12“可靠性要求”，GB/T18027中考慮的主要是機械驅動的可靠性，并將環境適應性內容放入可靠性。新一代智能假肢手包含了數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，環境適應性要求應與可靠性要求分開，將電子設備的環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)根據產品的應用場景和新產品的作用機理，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，經協調后確定行業認可的標準限值。

2.2采用AI后新增的使用性能指標

使用人工智能技術后，可以擴展產品的使用性能，因而衍生出與產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，可分為外旋轉和曲彎兩種模式，并規定其組合使用要求；b.手指主動自由度，可分別規定拇指、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的其他單指或多指組合動作。具體指標可根據用戶需求進行定制。

2.3產品智能化特征指標

智能化產品還應增加描述產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：運動神經康復學習能力；動作模式學習能力；對新產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.產品的固有能力指標(健康人操作使用時可發揮的能力)；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)對于保留的傳統指標，直接引用上級標準規定的測試方法；(2)對于修訂的傳統指標，應在上級標準基礎測試方法基礎上，進行合理調整，形成智能化產品的測試方法；(3)對于產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，檢驗內容包括：a.檢查假手信號處理APP中的訓練恢復數據記錄，比較該段時間內使用者運動神經響應數據的變化情況，評估其運動神經康復進展；b.檢查假手APP中的運動信息數據記錄，比較使用者能完成的動作模式數量，以及同一動作模式所需完成時間、完成質量的變化情況等；c.現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，依次做出以下規定動作模式，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，是保證智能化產品研制質量和市場管理秩序、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，已在國內同行單位推廣，成為產品研制和驗收的技術依據，相關產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，為產品的規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