想象一下您開車的情形，前面不遠(yuǎn)處就是人行橫道。您會觀察交通標(biāo)志，也許還會留意路口是否有交警指揮。如果您的前面還有一輛車，您會想它可能會剎車。開到路口后，您會快速掃一眼是否有行人要過馬路。您會看看人行橫道上是否有行人，做好禮讓正在過馬路或準(zhǔn)備要過馬路行人的準(zhǔn)備。您要在保證安全的前提下開過路口。

這種場景展示的就是情境意識，這是人類智慧的特征之一，指意識到周圍環(huán)境并對其做出反應(yīng)的能力。在自動駕駛汽車 (AV) 領(lǐng)域，視覺系統(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，并對不斷變化的刺激進(jìn)行響應(yīng)，但是這些系統(tǒng)能達(dá)到人類級別的情境意識嗎？ 看一下神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，就可以發(fā)現(xiàn)達(dá)到這個目標(biāo)的潛力和局限。

人類的情境意識

繼續(xù)上面駕駛汽車的場景。人類司機(jī)首先要感知情境，這需要了解所涉及的對象和人員，以及他們的情景和潛在的運(yùn)動。我們會感知人行橫道標(biāo)志和信號、前方和后方的汽車、行人以及場景中的其他變量。此外，我們還會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），他們的活動情況（例如單獨(dú)或結(jié)伴還有其他活動）以及他們過馬路的意圖。在整個過程中，人類司機(jī)會忽略與情境無關(guān)的輸入，例如落在停車標(biāo)志上的小鳥或路邊的垃圾。

在人類的情境意識中，感知和行動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景，幫助我們評估潛在風(fēng)險(xiǎn)并確定當(dāng)前情況下的行動。換句話說，人類不僅能記住先前行動的結(jié)果與期望，而且還可以想象出多種可能的場景。在駕駛場景中，人們可能會想象出在這種情況下可能出問題的地方，并將行人的視角考慮在內(nèi)，作為決策過程的一部分。

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、知覺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、決策和行動提供了背景并指明了方向。

人工智能中的情境意識

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景，并產(chǎn)生交通情景的語義描述。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單元，由此來實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。隨后，通過混合傳感器方法、基于知識的推理、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)出情境意識中的決策，可以通過局部優(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)行的動態(tài)協(xié)作，包括“高級”復(fù)雜結(jié)構(gòu)與相連接神經(jīng)結(jié)構(gòu)之間的動態(tài)協(xié)作。實(shí)現(xiàn)了高等級神經(jīng)結(jié)構(gòu)之間的這種協(xié)作，就形成了一個意義創(chuàng)造和推理的開放系統(tǒng)，與情境意識中的人類決策類似。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，以捕獲一個神經(jīng)系統(tǒng)隨時間推移對另一個神經(jīng)系統(tǒng)施加的影響。沒有效應(yīng)連接，AI系統(tǒng)將無法根據(jù)各種輸入的重要性來確定它們的優(yōu)先次序，而這正是決策和采取正確行動所需的先決條件。

結(jié)論

人類情境意識是指我們對周圍環(huán)境的意識以及對其作出的反應(yīng)，這一切基于我們對整體場景的感知，以及對一系列相互聯(lián)系的經(jīng)驗(yàn)（包括確實(shí)經(jīng)歷過和沒有經(jīng)歷過）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中更復(fù)雜的方面，它們也永遠(yuǎn)無法真正媲美人類的智能。通過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，人類可以增強(qiáng)自身的情境意識并對情境控制加以影響，使機(jī)器（以它們的方式）變得更加智能的同時，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