想象一下您開(kāi)車的情形,前面不遠(yuǎn)處就是人行橫道。您會(huì)觀察交通標(biāo)志,也許還會(huì)留意路口是否有交警指揮。如果您的前面還有一輛車,您會(huì)想它可能會(huì)剎車。開(kāi)到路口后,您會(huì)快速掃一眼是否有行人要過(guò)馬路。您會(huì)看看人行橫道上是否有行人,做好禮讓正在過(guò)馬路或準(zhǔn)備要過(guò)馬路行人的準(zhǔn)備。您要在保證安全的前提下開(kāi)過(guò)路口。
這種場(chǎng)景展示的就是情境意識(shí),這是人類智慧的特征之一,指意識(shí)到周圍環(huán)境并對(duì)其做出反應(yīng)的能力。在自動(dòng)駕駛汽車 (AV) 領(lǐng)域,視覺(jué)系統(tǒng)、高端處理和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)使汽車能夠感知周圍環(huán)境、規(guī)劃行動(dòng),并對(duì)不斷變化的刺激進(jìn)行響應(yīng),但是這些系統(tǒng)能達(dá)到人類級(jí)別的情境意識(shí)嗎? 看一下神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,就可以發(fā)現(xiàn)達(dá)到這個(gè)目標(biāo)的潛力和局限。
人類的情境意識(shí)
繼續(xù)上面駕駛汽車的場(chǎng)景。人類司機(jī)首先要感知情境,這需要了解所涉及的對(duì)象和人員,以及他們的情景和潛在的運(yùn)動(dòng)。我們會(huì)感知人行橫道標(biāo)志和信號(hào)、前方和后方的汽車、行人以及場(chǎng)景中的其他變量。此外,我們還會(huì)注意到一些更微妙的線索,例如行人的類型和風(fēng)格(例如年齡是大是小、是否好勇斗狠、是否醉酒、走得是否很急),他們的活動(dòng)情況(例如單獨(dú)或結(jié)伴還有其他活動(dòng))以及他們過(guò)馬路的意圖。在整個(gè)過(guò)程中,人類司機(jī)會(huì)忽略與情境無(wú)關(guān)的輸入,例如落在停車標(biāo)志上的小鳥(niǎo)或路邊的垃圾。
在人類的情境意識(shí)中,感知和行動(dòng)之間的延遲使得人們借助更廣泛經(jīng)驗(yàn)而做出選擇:這是預(yù)期結(jié)果與實(shí)際結(jié)果之間的差異。以經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ),我們可以想象出多種場(chǎng)景,幫助我們?cè)u(píng)估潛在風(fēng)險(xiǎn)并確定當(dāng)前情況下的行動(dòng)。換句話說(shuō),人類不僅能記住先前行動(dòng)的結(jié)果與期望,而且還可以想象出多種可能的場(chǎng)景。在駕駛場(chǎng)景中,人們可能會(huì)想象出在這種情況下可能出問(wèn)題的地方,并將行人的視角考慮在內(nèi),作為決策過(guò)程的一部分。
想象潛在結(jié)果和觀點(diǎn)的能力證明了研究人員正在探索的東西——即,需要一套由感覺(jué)、知覺(jué)和大腦不同部分組成的完整集成系統(tǒng),它們共同發(fā)揮作用以適應(yīng)各種情況,才能稱之為智能。人類智能的血肉基礎(chǔ)作為認(rèn)知的媒介,為感知、決策和行動(dòng)提供了背景并指明了方向。
人工智能中的情境意識(shí)
有多項(xiàng)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)人工智能 (AI) 系統(tǒng)中情境感知的某些方面。例如,在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域,傳感器、傳感器融合和高端處理使車輛能夠感知場(chǎng)景,并產(chǎn)生交通情景的語(yǔ)義描述。它們構(gòu)造出車輛周圍環(huán)境的表示形式,然后將這種表示形式分為多個(gè)單元,由此來(lái)實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。隨后,通過(guò)混合傳感器方法、基于知識(shí)的推理、啟發(fā)式算法、貝葉斯推理、模糊邏輯和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等手段,總體模擬人類司機(jī)的感知。
為了復(fù)現(xiàn)出情境意識(shí)中的決策,可以通過(guò)局部?jī)?yōu)化、近似推理和基于先前訓(xùn)練的模擬預(yù)期的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)增強(qiáng)AI系統(tǒng)。就復(fù)現(xiàn)人類智能而言,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)體現(xiàn)了大腦的結(jié)構(gòu)連接,并實(shí)現(xiàn)了輸入特征及其隨時(shí)間變化的連續(xù)性。
在模仿人腦的功能連接方面,我們?nèi)〉玫倪M(jìn)步能夠?qū)崿F(xiàn)大腦不同部分進(jìn)行的動(dòng)態(tài)協(xié)作,包括“高級(jí)”復(fù)雜結(jié)構(gòu)與相連接神經(jīng)結(jié)構(gòu)之間的動(dòng)態(tài)協(xié)作。實(shí)現(xiàn)了高等級(jí)神經(jīng)結(jié)構(gòu)之間的這種協(xié)作,就形成了一個(gè)意義創(chuàng)造和推理的開(kāi)放系統(tǒng),與情境意識(shí)中的人類決策類似。但是,不同大腦結(jié)構(gòu)之間的協(xié)作需要上層結(jié)構(gòu)的連接,也就是所謂的效應(yīng)連接,以捕獲一個(gè)神經(jīng)系統(tǒng)隨時(shí)間推移對(duì)另一個(gè)神經(jīng)系統(tǒng)施加的影響。沒(méi)有效應(yīng)連接,AI系統(tǒng)將無(wú)法根據(jù)各種輸入的重要性來(lái)確定它們的優(yōu)先次序,而這正是決策和采取正確行動(dòng)所需的先決條件。
結(jié)論
人類情境意識(shí)是指我們對(duì)周圍環(huán)境的意識(shí)以及對(duì)其作出的反應(yīng),這一切基于我們對(duì)整體場(chǎng)景的感知,以及對(duì)一系列相互聯(lián)系的經(jīng)驗(yàn)(包括確實(shí)經(jīng)歷過(guò)和沒(méi)有經(jīng)歷過(guò))進(jìn)行決策的能力。即使神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展到能捕捉到情境意識(shí)中更復(fù)雜的方面,它們也永遠(yuǎn)無(wú)法真正媲美人類的智能。通過(guò)與人工智能之間的適當(dāng)協(xié)同,即利用人工智能的優(yōu)勢(shì),人類可以增強(qiáng)自身的情境意識(shí)并對(duì)情境控制加以影響,使機(jī)器(以它們的方式)變得更加智能的同時(shí),讓人類將注意力和精力集中在更具創(chuàng)造性的任務(wù)上。
審核編輯:郭婷
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