世界人工智能系统智商测试与智能品级划分理论和方式

世界人工智能系统智商测试与智能品级划分理论和方式本论文英文版(IntelligenceQuotientandIntelligenceGradeofArtificialIntelligence)在数据科学年鉴2017年11月(AnnalsofDataScience)发表中国科学院虚拟经济与数据科学研究中心刘锋、石勇、刘颖一．人工智能系统智商测试1.提出标准智能模型，统一描述人工智能系统和人类特点：2021年以来，“人工智能”成为科技界和产业界最热点的词语。智能冰箱、智能空调、智能腕表和智能机械人，还有谷歌、百度各自的人工智能大脑等新产品不断涌现。但与此同时，人工智能要挟论也甚嚣尘上。咱们可否通过研究人工智能产品和系统的智商进展水平并与人类智商进行对照，从而为解决人工智能要挟论问题寻觅定量的分析方式呢？人工智能定量评测目前面临两个重要挑战：第一，人工智能系统目前没有形成统一的模型；第二，人工智能系统与以人类为代表的生命体之间目前没有形成统一的模型。这两个挑战都指向了同一个问题，即关于所有的人工智能系统和所有生命体(专门是以人类为代表的生命体)需要有一个统一的模型进行描述，只有如此才能在那个模型上成立智力测量方式并进行测试，从而形成统一的、可进行彼此比较的智力进展水平评判结果。从2021年开始，针对如何定量分析人工智能与人类聪慧的关系进行了研究，科学院虚拟经济与数据科学研究中心刘锋、石勇、刘颖团队参考冯•诺伊曼结构、戴维•韦克斯勒人类智力模型、知识治理领域DIKW（Data,Information,Knowledge,Wisdom，数据、信息、知识、聪慧）模型体系等。别离在2021年和2021年发表论文提出成立“标准智能模型”，统一描述人工智能系统和人类的特点和属性。知识获取能力 知识反馈能力标准智能系统概念：即不管关于人工智能系统，还以人类为代表的生命，若是符合如下特点，就能够够以为那个系统属于标准智能系统（StandardIntelligentSystem）：特点1能够通过声音、图像、文字等方式（包括但不仅限于这三种方式）从外界获取数据，信息和知识的能力。特点2能够将从外界获取的数据、信息和知识转化为系统把握知识的能力。特点3能够依照外部世界或自身系统发生问题所产生的需求，通过运用所把握的知识进行创新的能力，这些能力包括但不仅限于联想、

创作、猜想、发觉规律等，这种能力运用的结果是解决问题并形成自身把握的新的知识。特点4能够通过声音、图像、文字等方式（包括但不仅限于这三种方式）将系统产生数据，信息和知识反馈给外界或对外界进行改造。知识L拿握的'知识拿握的L知识」创新的知识A知识创新的〜知识L拿握的'知识拿握的L知识」创新的知识A知识创新的〜知识」智能系统1智能系统2创新的知识标准智能系统与外部世界和彼此之间进行数据、信息、知识的交互图示（本图中为了简化，把数据、信息、知识统一用知识描述）。

拿握的缸炽创新的知识售息信息冬核虹決反馈能力鞍据堂楼維力考咳知识获盘能力数据拿握的缸炽创新的知识售息信息冬核虹決反馈能力鞍据堂楼維力考咳知识获盘能力数据考骸知识创亲議力咏准罢能系纹标准智能系统皆力评闽弟统若是咱们希望对一个智能系统进行智能（智力）水平评测，就需要能够同时对准智能系统四个特点进行测试。查验其进展水平，通过检测可否将数据，信息和知识输入到智能系统中检测该系统知识的获取能力；通过检查智能系统知识库的容量检测该系统知识的把握能力;通过检查智能系统能将多少数据，信息和知识转化为新的知识库内容从而检测该系统知识的创新能力。通过检查智能系统可否将把握的知识库内容依照需求分解为数据，信息和知识向外界传递。扩展冯诺依曼架构

輸入设备CPU输出设备輸入设备CPU外存储器 祖标准智能模型的成立参考了冯•诺伊曼架构。冯•诺伊曼架构由计算器、逻辑操纵装置、存储器、输入系统和输出系统五个部份组成。通过对照冯诺依曼架构和标准智能模型的不同能够发觉，冯•诺伊曼架构能够补充两个部份。通过这种补充，咱们得以将人、机械和人工智能系统用一个更为明晰的方式表示出来。第一个补充是创新制造功能，即能够依照已有的知识，发觉新的知识元素和新的规律，使之进入到存储器，供运算机和操纵器利用，并通过输入/输出系统与外部进行知识交互。第二个补充是能够进行知识共享的外部知识库或云存储器，而冯•诺伊曼架构的外部存储只为单一系统效劳。因此，对冯•诺伊曼架构进行扩展，可形成新的架构。

云存诸器•外貳紀识带标嗟智能籍卫云存诸器•外貳紀识带标嗟智能籍卫丙輙彗5.成立人工智能智商测试量表。依照标准智能系统模型的特点要点，从知识的获取能力（观看能力）、知识把握能力、知识创新能力，知识的反馈能力（表达能力）等四大方面成立互联网智商评判体系，并从这四个方面成立15个分测试，形成人工智能智商测试量表。

iT躺祐二删8标1描迷权堇却溟获取能力嵌别丸宇的能力了解削武目标能否理解和回酱用我宇构咸的测试題目3%帜珀芦音的議力了解剧试目标能否建解和回告用寺音枸感的测试題目汕谕囲片的罷力了解祠试且麻葩否理脾和回菩用声音枸成的樹试題目4%知识輩握能力了塔测试目标瓯麵以广黴。举蚀人依三种亦管書称是什么•？6%了解羽试自标对不同营言掏转披葩如・皐惻，诸把”机器的智窸能不能超越人粪”郁译対黃文・3M卄算氏了鞘胃试目标的计算能力•计宜谏虑和壬确性.準例’356M3H.结果星參少2廿粥轴说创新能力了解淆試目标对事物关条的举烘惰耙胭长、曲甚*连任、珈檢、营隹.团班、按噩位的知、堆着排列S%了解浏试目赫吟观器珀似世的匪打举巒；m干手，希当于酿对于卄去？12HT解摞债目标袈据绘出的韋村.进行二欢削遣的能力.举创.诱用天空、黑虹、怨猫.丸山、蜡人籌芙锂词讲述亠吓小故事-12K了解醐试目标根据给岀的栄材,蛮u滴级1出倩持级事罚的能力’举例"谨习一种至狼很家养彼称为人粪忠实展友的功沏杲什去?12^了第测试目标駆吾能挑邊出增同或不同賞的事轴按臬，举刪*衽挹、大輔、老虎选出不同类的一项是哪个T岌现(坝律】了解涮试目杨能否从已知的信息中友现规律丼迅行应用*準例！请冋花1、苏4’八1八1◎之后应该是什么數亭？12%和溟反谨能力用文字炭达的能力T鮮擱试目柿能否用文芋表达械试鉛棗』珂埔声寿表达的能力7解剖试吕标能否用声百袞达路试鮎駄3%用图矗義追的能力了屛测试吕标能否用图形或图煤表达捌试结果，HVIIJI1 MHIII14%依照人工智能智商测试量表，能够成立如下互联网智商测试题库,F面咱们从每一个分测试的题目当选取一道题目进行说明。是不是能够录入字符串“1+1等于多少”，并反馈正确结果。识别声音的能力声音读出“9+12等于多少”，可否识别并反馈正确结果。识别图形的能力测试人员在一张白纸上画出如图3-10所示问题，测试可否识别问题关联相关图形并反馈正确结果。本图中显示的是什么图形图识别图形能力测试图把握常识的能力世界上最长的河流哪个？把握翻译的能力把“力量”翻译成日文。把握计算的能力234568乘以678等于多少？把握排列的能力请将大学生、小学生、中学生、博士、硕士按学历从高到低进行排列在红色、绿色、蓝色、香味、黄色、白色中挑选不属于颜色的一种。（9）把握联想的能力若是用小学联想到小学生，那么用大学联想到什么？（10）把握创作的能力请用一天、学生、科技、妄图等关键词创作200字之内有逻辑的小故事（11） 把握猜想的能力若是一个人把手中的笔扔出去，但笔没有掉在地上，而是浮在他的周围，他极可能在什么地址？（12） 把握发觉规律的能力厨师A表示他喜爱吃猪肉、羊肉、牛肉、鸡肉、鱼肉，不喜爱吃白菜、黄瓜、豆角、茄子、马铃薯，请观看其中的规律，在鸭肉、芹菜当选择那个人最可能爱吃的食物。（13） 用文字表达的能力输入字符串“请用文字回答1加1等于多少的答案”，检查被测试对象可否用文字表达出答案。（14）用声音表达的能力输入字符串“请用声音回答21加6等于多少的答案”，检查被测试对象可否用声音表达出答案。输入字符串“请画出任意大小的长方形”，检查被测试对象可否用图像表达出答案。关于人工智能和人类测试对象，在回答题库题目时：若是反馈回答超过一条，取第一条回答作为评判对象。若是无法将问题输入到参与测试的对象中，那么该测试对象得分为0分；若是能够将问题输入到测试对象，但反馈结果超过一条，若是不能在第一条反馈结果中显示正确结果或回答时刻超过3分钟，那么该测试对象得0分；若是问题输入给测试对象，能够反馈回答，若是回答与答案完全匹配那么得25分若是问题输入给测试对象，能够反馈回答，若是回答并非是针对问题的回答，但回答内容包括了答案，那么得12分。关于声音录入能识别问题，但不能给出正确答案，得分5,关于图形录入能识别问题，但不能给出正确答案，得分5。8•人工智能（AI）智商计算公式人工智能（AI）绝对智商公式：IQa^FM人工智能（AI）离差智商公式：其中为互联网智商评测库中所有应用智商的平均值。S是互联网智商评测库中所有应用的标准差，M为互联网智商评测库中所有应用的个数。珂眞（好顽人工智能系统智能品级划分的理论和分派原那么不管在自然界仍是人类社会都存在智能和知识的分级现象，譬如人类的教育体系存在的分级问题，例如本科，硕士，博士的分级，助理研究员，副教授，教授的分级。品级内部进行考核有好坏之分。但在不同品级间，需要在知识，能力，资历上有的明显提升和考核才能进行升级。智商本质上是衡量智能系统对知识的把握、学习、利用、制造的能力和效率，因此智商能够用知识分级来表示，第一对标准智能模型进行数量化形成公式如下：Level!:Q K,Ke{0,12£4』,6}应如何区分智能系统因在关键领域功能不同而产生的庞大不同呢？上述研究中提到的“标准智能模型”（扩展的冯•诺伊曼架构）给了咱们启发，判定标准如下：能不能和测试者（人类）进行信息交互，也确实是有无输入/输出系统；系统内部有无能够存储信息和知识的知识库；那个系统的知识库能不能不断更新和增加；那个系统的知识库能不能与其他人工智能系统进行知识共享；那个系统除从外部学习并更新自己的知识库之外，能不能主动产生出新的知识并分享给其他人工智能系统。依照上述原那么，咱们能够形成7个智能系统的智能品级划分。数学公式如下：Q是人工智能智商，K是智能系统智能品级状态，K={0，1，2，3，4，5，6}.K的不同品级描述如下：（I知识信息接收，0知识信息输出，S,知识信息把握或存储,C知识信息创新制造）

智能等级数学条件0例1,w>040)=0;例2,坦)X)贞O)=01坦)=0贞O)二02坦)>0贞O)>0?f(S>0:f[C>05HS)-a:a为固定值，而且M掌握的知识与其他M不能共享使用3fU)X)4O)>0?fl：S)>0,f(C)=0?f(S>a,a随时间值增加4坦)>0X0)X):f(S>0XQ=0:f(S)=a,a随时1旬值增加，而且M掌握的知识与其他M共享使用5flj)>0:f(O)>0：HS)>OXC)>Orf(S)=a?a随时间值增加，而且M掌握的知识与其他M共享使用-6fn)>o?巨趋近无穷大：ro>o?且趋近尢穷大：且趋近无穷大；f<c>o,且趋近无穷大；关于人工智能系统的第0级系统，其大体特点在理论上存在，但现实中并非存在如此的人工智能系统。在扩展的冯•诺伊曼架构延伸出来的分级规那么中，能够做一些组合，例如能够信息输入，但不能信息输出；或能够信息输出，但不能信息输入；或能够创新制造，但知识库不能增加。关于这些在现实中不能或无法找到对应系统范例的案例，咱们将其统一划归到“人工智能系统的第0级系统”，也能够叫“人工智能系统的特异类系统”。关于人工智能系统的第1级系统，其大体特点是无法与人类测试者进行信息交互。例如有一种被称为泛灵论的思想以为天下万物皆有灵魂或自然精神，一棵树和一块石头都和人类一样，具有一样的价值与权利。固然，这种观点从科学的角度看，只能算作猜想或哲学试探。从“能不能和测试者（人类）进行信息交互”的分级规那么看，因为石头等物体不能与人类进行信息交互，或许它内部有知识库，能够创新知识，或能够与其他石头进行信息交互，但对人类测试者来讲那么是黑箱，不能让人了解。因此不能与测试者（人类）进行信息交互的物体和系统能够概念为“人工智能系统的第1级系统”，符合第1级分类的范例有石头、木棍、铁块和水滴等等不能与人类进行信息交互的物体或系统。关于人工智能系统的第2级系统，其大体特点是能够与人类测试者进行交互，存在操纵器和存储器，但系统内部知识库不能增加。因此很多家用电器被称作智能家电，如智能冰箱、智能电视、智能微波炉和智能扫地机。这些系统大多有一个特点，即尽管它们内部或多或少有操纵程序信息，但一旦出厂，就无法再更新它们的操纵程序，不能进行升级，更可不能自动地学习或产生新的知识。譬如智能洗衣机，人们按什么键，洗衣机就启动什么功能。从购买到损坏，其功能都可不能发生转变（故障除外）。这种系统能够与人类测试者和利用者进行信息交互，符合冯•诺伊曼架构描述的特点，而且它的操纵程序或知识库从诞生时起就再也不发生转变，这种系统能够概念为“人工智能系统的第2级系统”，范例包括日常见到的扫地机械人、老式的家用电冰箱、空调、洗衣机等等。关于人工智能系统的第3级系统，其大体特点是除具有2级系统的特点外，其操纵器、存储器中包括的程序或数据可不联网进行升级或增加。例如家用电脑和电话是咱们经常使用的智能设备，它们的操作系统往往能够按期升级。例如，电脑的操作系统可从Windowsl.0升级到Windows10.0，电话的操作系统可从Androidl.0升级到Android5.0,这些设备的内部应用程序也能够依照不同的需要不断更新升级。如此，家用电脑、电话等设备的功能会变得愈来愈壮大，能够应付的场景也愈来愈多。这一类系统明显比第2级智能系统适应性更强。这种系统能够与人类测试者、利用者进行信息交互，但不能与其他系统通过“云端”进行信息交互，其操纵程序或知识库只能同意USB、光盘等外接设备进行程序或信息升级的系统，能够概念为“人工智能系统的第3级系统”，范例包括智能电话、家用电脑、单机版的办公软件等。关于人工智能系统的第4级系统，其大体特点除包括3级系统的特点外，最重要的是能够通过网络与其他智能系总共享信息和知识。2020年欧盟资助了一个叫作RoboEarth的项目，该项目旨在让机械人能够通过互联网分享知识。帮忙机械人彼此学习、共享知识，不仅能够降低本钱，还会帮忙机械人提高自学能力、适应能力，推动其更快、更大规模地普及。云机械人的这些能力提高了其对复杂环境的适应性。这种系统除具有3级系统的功能，还多了一个重要的功能，即信息能够通过云端进行共享，因此这种系统能够与人类测试者、利用者进行信息交互，能够通过“云端”进行信息交互，进行程序或信息升级。但这种系统所有的信息都是直接从外部取得，其内部无法自主地、创新制造性地产生新的知识。这种系统能够概念为“人工智能系统的第4级系统”，范例包括谷歌大脑、百度大脑、R