行为模型:认知、动作与形态



章节内容

Chapter Content

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内部机器行为

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 外部机器行为

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静态机器行为

从行为科学的角度,人类行为至少可以分为内部“认知”的行为和外部“行动”的行为。对应到机器行为上可以理解为:“机器怎么思考”和“机器怎么执行”。同时,智能机器的形态也是一种可能对人产生影响的静态行为。因此,从设计的角度看,机器内部行为主要是机器的内部过程;外部机器行为则包含机器的动作、流程、交互以及机器形态、信息显示等因素;静态机器行为主要是机器的形态等静态要素。

图1 行为模型图

1.内部机器行为

从机器行为本身的角度看,机器内部行为和人的信息加工过程的差异主要源于机器和人在属性上的差异。智能科学领域通常把机器内部认知行为定义为识别、求解和预测三个不同阶段。

图2 个体机器行为框架

(1)识别

识别是机器行为的基础。和人的行为一样,机器行为本质是对外部刺激的反应。因此,以识别为基础的信息感知是机器行为的首要任务。所谓识别就是人工智能算法或者其他智能主体对物体的类别、属性以及环境进行判断,以便决定后续的机器行为,这对于机器行为具有决定性的意义。

目前,比较有代表性且比较成熟的识别行为是人脸识别技术,其在身份认证、监控、娱乐领域都有着广泛的应用。一个完整的人脸识别系统包含图像采集、人脸检测、图像预处理、特征提取和识别匹配等关键步骤。

在人工智能领域,一种常见的识别算法称为“懒惰学习”。懒惰学习中,机器要识别一个样本,就需要从历史数据中寻找最相似的示例,并将其共有类别或属性作为识别结果,其识别过程本质上是寻找相似样本。例如K最相邻(k-nearest neighbour)算法就是一种典型的懒惰学习算法。

除了对后续的机器行为产生决定性作用以外,识别行为还涉及机器行为学的一个核心问题就是对人的隐私的影响,这也是机器识别行为在设计过程中需要考虑的问题。

(2)求解

求解是机器算法在给定约束之下找到特定问题的可能答案的过程。求解过程就是内部机器行为的本体。一个标准的求解行为首先需要对问题、约束、变量、条件等进行形式化,然后按照一定的算法寻找到该问题的答案。这是经典的策略求解的过程。从机器行为的角度而言,求解的核心是求解的结果需要考虑人和社会的因素,也就是说,从机器行为的角度来看,求解的结果除了考虑计算机领域的最优解或者最合理解以外,还要将其对人与社会的影响作为重要的要素考虑进去,或者要考虑对人与社会“满意的(satisfied)”或者“合理的(rational)”解。

以典型的求解方法——搜索来看,搜索的过程和方法有很多种,但是搜索的结果如何得到一个满意的解,是机器行为学关注的重点。事实上,与前面定义“合理”类似,定义“满意”的概念对于机器行为学本身也不是一个容易的话题。从行为科学的角度来看,人可能在某个时候是满意的,但是过后又不满意了。这在行为科学里称为短期情绪与长期情绪。

在机器行为求解过程中,还会遇到一些所谓的病态结构(ill-structured)的问题,这些问题的本质就是其问题本身都是不明确的,例如设计、写作文都是这样的情况。因此,针对这些问题的求解是机器行为学进一步深入发展的重要方向。

总的来说,从机器行为学的角度来看,机器的求解过程是对人与社会产生最大影响的行为,因此,需要特别小心地处理机器行为产生的结果对人与社会的影响和作用。在具体的操作层面上,需要将其作为人工智能求解的目标函数之一。

(3)预测

预测是机器行为的高级阶段,一般指智能体根据以往经验对未来状态给出事先估计。预测一般采用类比问题求解的策略,未来的状态如果和过去某个样本接近,那就以过往的例子作为参考。最为典型的预测机器就是在线购物的推荐系统,可根据人们过去的购买习惯和偏好来推荐相关的商品。从机器行为学的角度看,机器的预测行为可能对人类社会产生巨大的影响。例如网上约会和在线择偶平台,根据每人的基本信息,对人和人之间未来的伙伴关系进行预测,推荐合适的人选。

预测最大的挑战是未来不确定性导致的概念边界的模糊性。一种常见的预测工具是模糊数学中的模糊集合论。模糊集合论最大的优点就是除了规定某个要素是不是属于另外要素外,允许使用某规定元素的集合程度,并可以在一个时间范围内开展预测。

从机器行为的角度来说,一旦智能机器可以进行预测的话,就可以构建一个比较清晰的智能系统对人类带来的影响的模型,这也正是机器行为学关注的核心问题之一。

2.外部机器行为

外部机器行为就是所谓的行动行为(action behaviour),是一种外在的行为。一般情况下,外部行动是内部认知活动的表现。但是,这种表现并不是一一对应的。很多时候,内部算法和行为需要用外部行为表达出来,甚至需要增强才能让人们所感知,这对于机器行为学而言非常重要。人类对机器行为的感知,特别是认知行为的感知,除了内容层面外,在形式层面是通过外部机器行为表达出来的。
 
外部机器行为在行为科学里一般被称为“行为”,并与“认知”相对应。与认知心理学的成功不同,心理学领域以“华生”为代表的行为学派因为简单地将人类行为当作“刺激-反应”的联结,难以形成较为良好的行为理论,已经不再是心理学的主流模型。反而在动物行为学领域,这种观察外部动物行为的科学归纳的方法取得了巨大的成功。机器的外部行为和人和动物行为学类似,侧重于研究内部算法机制等背景下的外在的机器行为的形式,其研究内容与机器的动作、交互和界面有关。例如关于无人驾驶汽车的驾驶风格(driving style)、机器人动作的拟人程度等,都是外部机器行为行为研究的代表。与之相对应的,人的外部行为包含很多方面,人的动作、表情、言语……从机器的角度看,这些都是机器可能影响人与社会的重要要素。

3.静态机器行为

在机器行为学中,有的机器是有造型的,这一般被称为“形式(style)”,是一种静态机器行为。“形式”是一个使用频率很高的词,英文的style译成中文时也是一个多义词,如式样、造型、风格、款式、时尚等。但是不管怎么定义,形式是一个与“艺术”、“文化”密切相关的概念。式样是一种视觉语言,它表达的是文化的诉求。式样的成就是为文化提供一种秩序,以便规范人的工作、休闲和风俗。秩序维系文化,使文化得以延展。
 
机器形态也反映机器的内在行为的属性。形态作为静态的外部造型,不是随心所欲的艺术创作,而是包含了设计者对于人与智能机器、人与人造物关系的深层次思考与看法。例如德国的布劳恩(Braun)家用电器产品的设计原则就是所谓的简洁、功能、理性,也就是所谓的“形副其实”(an honest design)或者叫做“形式追随功能(Form follows functions)”。形式追随功能是机器行为在产品形态上最为重要的观念,也是智能产品设计的重要准则。
 
但是,从产品造型的趋势来看,形态虽然遵循功能,但是,并不一定完全遵循功能。很多时候,形式追随情感(Form follows emotion),其本质就是所谓的“以人为中心的设计”。从造型流行趋势看,设计潮流一次又一次地回到了色彩绚丽的个性与时尚风格。在这种情况下,造型并不一定反映机器内部的认知过程,而是让位于人的体验和审美。个性设计为大众提供了识别和认同的目标,为时尚的形成和发展提供了源源不断的动力。而时尚的真正意义是探索、追求和创新,满足人的生活品质更高的要求。
 
在智能机器的设计中,还有一类特别的机器形态就是“拟人”,特别是在机器人设计领域,各种各样的人形机器人的造型直接决定了人和智能机器未来的关系。从这个意义上说,作为静态机器行为的形态和内部、外部机器行为共同构成了人们所能接触到的智能机器的感知与印象,也初步定义了未来人和智能机器的关系。