無人智群及其社會融合

一、引言我們的社會因科學(xué)技術(shù)的進步而不斷發(fā)展，并發(fā)生了深刻的改變。然而，在環(huán)境可持續(xù)性、城市基礎(chǔ)設(shè)施、健康醫(yī)療等方面仍然存在著巨大的工程挑戰(zhàn)。如今，高度發(fā)展的無人系統(tǒng)的能力已經(jīng)變得越來越強大，而且成本低廉。此類系統(tǒng)進一步與云計算和邊緣計算、5G、物聯(lián)網(wǎng)（IoT）和大數(shù)據(jù)相融合，可以使網(wǎng)聯(lián)的無人系統(tǒng)作為一個“團隊”協(xié)作運行，以應(yīng)對我們社會的巨大挑戰(zhàn)。正如我們在日常生活中所看到的，無人系統(tǒng)作為人工智能（AI）的具象體現(xiàn)，正在逐步普及。例如，多種無人機系統(tǒng)在國家空域飛行，網(wǎng)聯(lián)的自動駕駛汽車在道路上行駛，外科機器人在醫(yī)院里手術(shù)，服務(wù)機器人走進家庭為老人和有特殊需要的兒童提供健康護理。然而，盡管網(wǎng)聯(lián)無人系統(tǒng)取得了顯著的成就，但它們現(xiàn)有的能力與應(yīng)對重大挑戰(zhàn)所需的能力之間存在差距。我們認為，潛在的原因主要有兩個方面。首先，目前的網(wǎng)聯(lián)無人系統(tǒng)主要是被設(shè)計成適用于范圍狹窄的特定領(lǐng)域任務(wù)。這阻止了無人系統(tǒng)在更大范圍內(nèi)的群智涌現(xiàn)，以應(yīng)對任務(wù)和環(huán)境的復(fù)雜性。其次，“無人化”的趨勢越來越明顯，使得“人性”的部分沒有得到繼承，這使人們在關(guān)鍵任務(wù)上很難信任、接受和使用無人系統(tǒng)。事實上，人類對無人系統(tǒng)的態(tài)度以及無人系統(tǒng)對人類行為的影響研究相對較少，這將最終損害我們使用無人系統(tǒng)的預(yù)期社會和經(jīng)濟效益。事實上，來自智慧社會的需求牽引無人系統(tǒng)離開其典型的結(jié)構(gòu)化和受控環(huán)境，與人類一起工作。換言之，無人系統(tǒng)應(yīng)該達到全面的人類水平的智能，以便在復(fù)雜環(huán)境中與人類一起執(zhí)行不同的任務(wù)。為了實現(xiàn)人類與無人系統(tǒng)之間愉悅和諧的共存，以便使人類更好地生活和工作，出現(xiàn)了以下問題：①如何共同凝聚各種無人系統(tǒng)的力量，為人類提供服務(wù)，以應(yīng)對苛刻的需求以及動態(tài)和不確定環(huán)境中的未知事件？②這些能力強大的系統(tǒng)如何能與人類協(xié)作，被積極正向地感知和評價，并在社會中被廣泛接受？將無人系統(tǒng)融入社會并非易事，因為我們的福祉甚至生命在一定程度上依賴這些無人系統(tǒng)（如自主駕駛汽車的應(yīng)用）。無人系統(tǒng)社會化運行是一個迫切的需求，這將使得多無人系統(tǒng)能夠在未知環(huán)境中識別、理解和建立彼此及與人類或物體（可能先前未知）之間的關(guān)系。為了滿足這一需求并更好地服務(wù)社會，本研究提出的無人智群（UnIC）是由具有社會意識的無人系統(tǒng)組成。無人智群的核心原則是提高無人系統(tǒng)的認知能力，并將人類的需求作為一個不可缺少的部分，從而實現(xiàn)人造的無人系統(tǒng)在交互過程中具有人性化的思維，并在感知、決策和行動上符合人類的偏好。UnIC的“Un”代表了網(wǎng)聯(lián)無人系統(tǒng)的凝聚力，更具體地說，它代表了來自大范圍無人系統(tǒng)的能力聯(lián)合。從廣義上講，關(guān)于無人智群中無人系統(tǒng)的范圍，我們沒有明確區(qū)分在多域運行（空、海、陸和太空）的機器人/機器和自主無人駕駛車輛，原因如下：第一，它們的共同特點包括移動的、自我維持的、自我引導(dǎo)的，并且資源豐富；第二，盡管多域運行，但其在安全關(guān)鍵性或任務(wù)關(guān)鍵性的特征是相同的；第三，它們在合作、認知和社會性方面面臨著高度的挑戰(zhàn)。與智能虛擬智能體不同，UnIC中的無人系統(tǒng)有作為AI的具象化的實體，并在多個領(lǐng)域內(nèi)可以移動。僅舉幾例，UnIC中的無人系統(tǒng)包括航天器、飛艇、無人駕駛飛行器（UAV）、無人地面車輛（UGV）、無人水面車輛（USV）、無人水下車輛（UUV）、仿人、仿人機器人。智能是UnIC的核心，它主要是指協(xié)作、交互和社會智能。這種智能的來源可以是生物啟發(fā)、類腦啟發(fā)和社會啟發(fā)。與現(xiàn)有的無人系統(tǒng)相比，UnIC的智能的內(nèi)涵和來源是不同的。當與其他無人系統(tǒng)、人類、物體和環(huán)境交互時，最先進的無人系統(tǒng)已經(jīng)展現(xiàn)出解決“什么”“什么時候”和“哪里”的問題的能力，但把“誰”“為什么”“如何”和“如果”等基本問題留給人類。由于這些不足的存在，人類偶爾認為機器行為是笨拙、奇怪甚至危險的也就不足為奇。事實上，解決這些深層次的問題要求無人系統(tǒng)擁有強大的匹配人類水平認知能力，如推斷和推理，以及匹配人類水平的社交能力，如關(guān)系理解和建立。為了達到這一目標，UnIC預(yù)計將擁有先進的并且互補的協(xié)作、交互和社會智能。“集群”是應(yīng)對復(fù)雜性的一種基本形式。UnIC中的集群是指一種新的合作模式，可直觀地理解為是無人系統(tǒng)網(wǎng)聯(lián)后產(chǎn)生的團隊、功能和服務(wù)。這里我們主要強調(diào)集群的兩個方面：成員和結(jié)構(gòu)。關(guān)于成員資格，智群的集群模式是開放和動態(tài)的，這意味著集群中的成員可以調(diào)整他們的策略，并在物理、信息和社會空間中產(chǎn)生新集群。因此，一個無人系統(tǒng)可能參與到多個集群中，并扮演不同的角色。關(guān)于結(jié)構(gòu)，集群可以是分層和嵌套的小組形式，也可以是由各種質(zhì)量、規(guī)模和組分形成的無人系統(tǒng)的團隊。值得注意的是，這些特征也不同于衛(wèi)星集群/星座、服務(wù)機器人、無人機編隊或蜂群、網(wǎng)聯(lián)自主汽車和無人機艦隊中的傳統(tǒng)集群。對于傳統(tǒng)的集群，無人系統(tǒng)通常為特定的任務(wù)而固化設(shè)計，并且機器之間或人與機器之間的社會交互規(guī)則往往是逐個任務(wù)設(shè)計的。這種封閉系統(tǒng)的缺點是無法與大規(guī)模網(wǎng)聯(lián)無人系統(tǒng)中的正確參與者建立關(guān)系，因此無法在新情境下為不同的任務(wù)抽象出相應(yīng)的能力。UnIC通過大規(guī)模的社會連接和協(xié)作來區(qū)別于封閉的系統(tǒng)，這些連接和協(xié)作通過以下方式來實現(xiàn)：具有靈活多變的群體成員的可擴展性，具有安全訪問的互操作性，功能和服務(wù)的虛擬化，以及按需重構(gòu)的靈活性。無人系統(tǒng)在傳統(tǒng)上被用于替人執(zhí)行所謂危險、枯燥和骯臟（3D）的任務(wù)。然而，在一個更加數(shù)字化的現(xiàn)代世界中，它們有望作為認知的、協(xié)作的和陪伴的（3C）伙伴，以有組織和網(wǎng)絡(luò)化的方式與人類共存。預(yù)計UnIC將適應(yīng)這種角色的轉(zhuǎn)變和隨之而來的新挑戰(zhàn)。網(wǎng)聯(lián)無人系統(tǒng)是全球范圍的研究熱點。中國在2016年啟動了一項為期8年、耗資兩億美元的國家研究計劃，名為共存-合作-認知（Tri-Co）機器人，目的是探索人-機器和機器-機器的合作。其提出的共存將使機器人無處不在地與人類一起安全地工作，而合作將使機器人與其他智能體（人或機器人）有效地協(xié)調(diào)。在歐洲，H2020項目啟動了“基于陸地、空中和水面的多域未來互聯(lián)網(wǎng)實驗”，重點是協(xié)調(diào)多個跨領(lǐng)域的無人系統(tǒng)；同樣，自主水下航行器的合作認知控制（Co3AUV）項目也已啟動。另一個名為“RoboticUBIquitousCOgnitiveNetwork”的歐洲項目研究了機器人生態(tài)學(xué)概念，目的是使用協(xié)作無人系統(tǒng)來提供日常生活中的普適性服務(wù)。在美國，泛在協(xié)作機器人計劃（NRI-3.0）和全球許多機器人項目都是為了實現(xiàn)類似的目標。在工業(yè)界，SpaceX公司的Starlink系統(tǒng)一直通過大量的合作式低軌道衛(wèi)星提供互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。綜上，上述研究工作都為UnIC的實施打下了堅實的基礎(chǔ)。本文的組織結(jié)構(gòu)如下：第2節(jié)討論了相關(guān)的工作和概念；在第3節(jié)中，我們概述了無人智群的基本概念，強調(diào)了人類和社會交互的作用；第4節(jié)介紹了支持UnIC的關(guān)鍵使能技術(shù)；在第5節(jié)中，我們簡要介紹了一些關(guān)于機器的社會融合的研究；第6節(jié)列出了尚未解決的關(guān)鍵開放問題；最后，第7節(jié)得出了結(jié)論。二、相關(guān)工作和概念現(xiàn)有的與協(xié)作無人系統(tǒng)相關(guān)的研究非常豐富，其中泛在機器人和蜂群是代表性的主題。這兩個主題和UnIC都強調(diào)了多個無人系統(tǒng)的協(xié)作和網(wǎng)聯(lián)。此外，泛在機器人技術(shù)與UnIC的共同點是，都提出將無人系統(tǒng)嵌入日常生活和環(huán)境中。然而，UnIC在集群的形成和組成上與它們有所區(qū)別。與泛在機器人技術(shù)相比，UnIC可以形成具有不同規(guī)模和成員資格的動態(tài)集群。至于蜂群，它通常指的是由一群同質(zhì)化的成員組成，用于執(zhí)行狹窄范圍的任務(wù)。在很多情況下，其成員個體的能力、智能和成本都比較低。與蜂群相比，UnIC允許無人系統(tǒng)在自主水平或社會身份等多個方面實現(xiàn)異質(zhì)性。此外，無論是蜂群還是泛在機器人，似乎都沒有積極考慮人類在系統(tǒng)設(shè)計中的作用，而UnIC概念強調(diào)的是一種開放、可交互操作、可重構(gòu)，特別是對人類有主動意識感知的協(xié)作集群結(jié)構(gòu)。近年來，將“人”引入工程系統(tǒng)是值得注意的新趨勢。相關(guān)的工作包括人與系統(tǒng)之系統(tǒng)和以人為本的多智能體系統(tǒng)（MAS）。在下文中，我們簡要介紹了兩個代表：信息-物理-人系統(tǒng)（CPHS）和人在環(huán)物聯(lián)網(wǎng)（IoT），強調(diào)了與所提出的UnIC概念相比的相似性和差異。（一）信息-物理-人系統(tǒng)信息物理系統(tǒng)（CPS）不僅是一個與UnIC密切相關(guān)的領(lǐng)域，也是UnIC的主要先驅(qū)之一。CPS刻畫了信息系統(tǒng)要素（如通信和計算）與物理系統(tǒng)要素之間的交互作用，范圍廣泛，從飛機上的航空電子設(shè)備到用網(wǎng)聯(lián)自主駕駛車輛。在CPS的基礎(chǔ)上，CPHS進一步認識到“人”是社會人并且具有社會關(guān)系。在這種情況下，人在社會聯(lián)系中移動，增強的信息要素可以疊加在人類活動和行為上。人參與的重要性在工業(yè)CPS、工廠CPS和住宅CPS中也得到認可。這些概念在更大范圍內(nèi)的延伸即信息-物理-社會系統(tǒng)（CPSS）。與CPHS或CPSS相比，UnIC更專注于多種無人系統(tǒng)。它具有高度的異質(zhì)性和移動性，并在傳感和執(zhí)行方面具有突出的能力。此外，UnIC可以通過實時分擔人的物理或認知工作負擔來響應(yīng)人類的社會需求。換言之，在UnIC中，人類在連接物理世界和信息世界方面起著更核心的作用。（二）人在環(huán)物聯(lián)網(wǎng)UnIC和人在環(huán)IoT擁有共同的愿景，即認為人類需求和社會網(wǎng)絡(luò)是與IoT研究相結(jié)合的重要因素。在IEEEIoT委員會中，2018年成立的一個工作組明確考慮了人類在IoT發(fā)展中的作用，特別關(guān)注技術(shù)的日益廣泛使用如何影響人類。UnIC與人在環(huán)IoT的基本理念一致，即我們周圍的“物”應(yīng)該了解人類的意愿、需求和興趣，以便它們能夠提供可靠和值得信賴的解決方案。這種人和IoT集成的優(yōu)勢在于促進服務(wù)發(fā)現(xiàn)、資源可見性、系統(tǒng)聲譽評估和眾包。值得注意的是，機器人也可以被看作是一個特殊的“物”的類別，在這種情況下，研究者提出機器人物聯(lián)網(wǎng)（IoRT）的概念，以進一步融合傳感、執(zhí)行、網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)。與探索一般性的“物”的人在環(huán)IoT相比，UnIC特別關(guān)注人類與智能、移動的實體的交互。盡管人在環(huán)IoT可以通過提供上下文信息與人類交互，但所需的信息可能很容易超出感知范圍、傳感維度和傳感器網(wǎng)絡(luò)的精度。然而，這個問題對于UnIC可能不存在，因為它通過移動性追求信息的豐富性和更廣泛的上下文信息。此外，UnIC可以通過社會連接邀請新的無人系統(tǒng)來形成開放和動態(tài)的集群，這些系統(tǒng)的加入能對任務(wù)做出一定貢獻。三、UnIC的概念本節(jié)詳細介紹了UnIC的概念和智能驅(qū)動的特征。此外，本節(jié)還闡述了UnIC產(chǎn)生的物理、信息和社會空間。（一）UnIC概述UnIC指的是以人為本，通過智能的、社會化協(xié)作實現(xiàn)的網(wǎng)聯(lián)的自主無人系統(tǒng)。這種“人機融合體”通過知識共享和社會意識，優(yōu)化人-機-物-環(huán)之間的協(xié)調(diào)，通過增加相互理解和信任不斷提高個人和人機團隊的能力。其目的是為人類提供一套個性化、多樣化、社會可接受的功能和服務(wù)。這些服務(wù)圍繞人類的需求，聚集必要的虛擬和物理資源。當需要時，可以根據(jù)人類的意圖進行集群以及集群方式的重構(gòu)，從而適應(yīng)動態(tài)的、未知的環(huán)境。以下是UnIC運行的基本特征：?無人系統(tǒng)形成的集群具有足夠的可擴展性來實現(xiàn)對突發(fā)事件的響應(yīng)；?集群既可以形成，也可以被解散，這取決于任務(wù)和人類的需求；?人類的偏好和社會的接受程度起著至關(guān)重要的作用；?UnIC既是服務(wù)提供者，又是服務(wù)消費者；?UnIC可以作為自己和其他系統(tǒng)的移動基礎(chǔ)設(shè)施。UnIC的自主移動性使其具有實現(xiàn)“接近人類的能力”的可能性，這不僅是在感知和認知方面，而且是在行動和行為方面。突出的智能特征包括自感知、自決策、自行動、自學(xué)習(xí)、自修復(fù)、自成長和自治理。UnIC利用無人系統(tǒng)平臺提供4個基本的協(xié)作功能模塊，即感知（UnIC-P）、通信網(wǎng)絡(luò)（UnIC-N）、計算（UnIC-C）和服務(wù)（UnIC-S）。圖1解釋了UnIC的概念。我們將簡要地介紹這4個功能模塊。UnIC-P與IoT等現(xiàn)有系統(tǒng)兼容，但又能為IoT增加價值。UnIC中的集群可以連接到IoT網(wǎng)絡(luò)，對物體、環(huán)境和人類進行合作感知。另外，獲取并提煉的知識是在人-機器和機器-機器兩個層面上共享的。UnIC-N可以提供無處不在的通信網(wǎng)絡(luò)，這使得UnI-C可以以分布式的方式實現(xiàn)，或者將現(xiàn)有的分布式系統(tǒng)重構(gòu)出集群。UnIC-C負責(zé)形成態(tài)勢理解、推理和預(yù)測的上下文感知計算，而UnIC-S管理服務(wù)池并根據(jù)任務(wù)目標組織服務(wù)。這4塊共同使“人機融合體”在服務(wù)和任務(wù)中的能力不斷增強。UnIC的實施涉及多學(xué)科交叉領(lǐng)域：計算機科學(xué)、機器人學(xué)、通信技術(shù)、自動化和社會科學(xué)。一方面，它利用信息和通信技術(shù)（ICT）、IoT技術(shù)和AI的進步來建立智能“頭腦”。另一方面，它受益于能源、材料科學(xué)和制造方面的進步來構(gòu)建物質(zhì)的“身體”?！吧鐣茖W(xué)和生命科學(xué)將‘身體’和‘頭腦’結(jié)合在一起，使機器具有‘靈性’。”這些不可缺少的元素在圖2中得到了說明。人-機-物-環(huán)境之間的交互作用可以在三個空間中進行分析：物理空間、信息空間和社會空間，具體如圖3所示。與其他許多范式相比，社會空間在UnIC中得到充分的重視，并在實現(xiàn)UnIC的益處方面發(fā)揮著獨特的作用。圖1.UnIC概念。Info.：信息。圖2.UnIC的賦能要素。

圖3.物理、信息和社會空間中的人-機-物-環(huán)境交互作用。（二）UnIC的智能來源UnIC的智能來源于三個方面：生物啟發(fā)式智能、類腦啟發(fā)式智能和社會啟發(fā)式智能。研究這三個來源的直觀原因是，自然界中的生物體、大腦中的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和人類社會中的團隊都是通過合作來生存和發(fā)展的。下面介紹一些最近關(guān)于三個啟發(fā)式智能的研究成果，為UnIC智能特征的設(shè)計和實現(xiàn)提供參考。1.生物啟發(fā)式智能UnIC中群智涌現(xiàn)可以從理解自然中得到啟發(fā)。生物啟發(fā)的基本原理能夠在集群信息處理和自組織行為模式等方面指引多無人系統(tǒng)的設(shè)計。生物啟發(fā)的機器人學(xué)和蜂群機器人學(xué)是兩個相關(guān)的研究領(lǐng)域。下面，我們將介紹UnIC在集群運動、感知和決策方面的一些潛在生物啟發(fā)。首先，為了實現(xiàn)集群運動，可以采取自下而上的方式來建立自組織的集體行為。自然系統(tǒng)表明，局部交互會形成全局范圍的模式。例如，鳥類、魚類和細胞可以利用局部交互規(guī)則來形成復(fù)雜的模式或結(jié)構(gòu)。即使局部運動是隨機的，單個個體的隨機運動也會導(dǎo)致集體確定性的行為產(chǎn)生。同樣，形態(tài)發(fā)生原理被用來建立一個錯綜復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，其中每個建造機器人使用相同的規(guī)則。機器人集群表現(xiàn)出對噪聲、損壞的穩(wěn)健性，以及對變化環(huán)境的適應(yīng)性。其次，可以采取自上而下的方法，從期望的宏觀集體行為中推導(dǎo)出對應(yīng)的局部交互規(guī)則?？删幊痰姆淙簷C器人有能力實現(xiàn)所指定的集群形狀，該研究是高度自組織的可設(shè)計行為的一個代表性例子。類似地，為了實現(xiàn)集體感知，個體的局部測量可以使用來自鄰居的社會性線索進行調(diào)制；稀疏知識足夠?qū)崿F(xiàn)動態(tài)群體的高效決策。這樣的知識積累進一步提高了集體智能。再次，研究發(fā)現(xiàn)群體規(guī)模和等級制度對集群決策表現(xiàn)至關(guān)重要。群體規(guī)模越大，決策的準確性就越好，而要達到給定的準確性，需要的知情個體比例就越小。從進化的角度來看，一個明確的層次結(jié)構(gòu)也可能有助于高效的群體決策。例如，能力呈現(xiàn)重尾分布的群體表現(xiàn)出的競爭力更強。使用生物啟發(fā)式智能的優(yōu)勢包括以下幾點：①從簡單的分布式系統(tǒng)的集合中產(chǎn)生更高的全局能力；②提高對個體故障和環(huán)境干擾的復(fù)原力；③提高靈活性和可擴展性。上述發(fā)現(xiàn)給UnIC中多個無人系統(tǒng)的設(shè)計提供基本參照，這些系統(tǒng)在不確定和惡劣的環(huán)境中具有自修復(fù)、自成長和自治理的能力。2.類腦啟發(fā)式智能AI的突破源于對人腦的不斷了解，人腦研究在世界各地的政府資金支持中都得到了極大的關(guān)注。腦研究得益于先進設(shè)備如非侵入性成像儀器，它使我們能夠以前所未有的空間-時間分辨率觀察神經(jīng)元活動。目前，采用兩種方法來研究類腦智能。一種方法是用具有生物學(xué)合理性的模仿對大腦進行逆向工程。這包括通過使用脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來模仿神經(jīng)回路的研究工作。最近，低成本和大規(guī)模的脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)與猴子大腦相當能力的智能模擬。另一種方法以大腦的工作原理為靈感，提供新型的計算模型（表示、抽象和推理）和架構(gòu)。這一研究思路推動了人工認知的發(fā)展，并將認知概念轉(zhuǎn)移到機器人技術(shù)中。腦啟發(fā)的模型包括利用人類位置細胞的空間表征和導(dǎo)航，與人類鏡像細胞相聯(lián)系的適用行動的示能計算，具有神經(jīng)基礎(chǔ)的支持知識生成的語義認知，以及分層結(jié)構(gòu)的運動控制架構(gòu)。最近的神經(jīng)科學(xué)研究也發(fā)現(xiàn)了社會交互的幾個神經(jīng)基礎(chǔ)，其中包括識別他人位置的“社會位置細胞”和支持社會群體交互行為的“身份細胞”。值得注意的是，神經(jīng)科學(xué)與AI之間的啟發(fā)是雙向的，因為AI也為神經(jīng)科學(xué)研究提供了新的視角和工具。一個令人鼓舞的例子是，由深度學(xué)習(xí)構(gòu)造的導(dǎo)航智能體顯示出了類似于人類大腦的網(wǎng)格細胞的結(jié)構(gòu)。值得注意的是，對大腦的更好理解可以激發(fā)出類似人類的發(fā)現(xiàn)知識的能力。盡管概率機器學(xué)習(xí)方法取得了成功，但使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的類腦啟發(fā)的連接主義似乎占了上風(fēng)。通過使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的洞察力，AI能夠發(fā)現(xiàn)知識。目前，例如，AI已經(jīng)被證明可以發(fā)現(xiàn)物理定律及新的數(shù)學(xué)猜想和定理，產(chǎn)生可解釋的心理學(xué)理論，協(xié)助發(fā)現(xiàn)新材料，并找到實現(xiàn)可持續(xù)能源的核聚變途徑。研究人員還研究了如何通過學(xué)習(xí)建立更好的系統(tǒng)。以下三種方法可能有助于指導(dǎo)無人系統(tǒng)如何學(xué)習(xí)：①認知科學(xué)可以闡明人類學(xué)習(xí)什么以及如何學(xué)習(xí)；②可以從嬰兒如何循序漸進地獲得技能的發(fā)育研究結(jié)果中得到啟發(fā)；③運動控制和情緒調(diào)節(jié)方面的腦-機接口已經(jīng)成為研究學(xué)習(xí)的新的科學(xué)工具。3.社會啟發(fā)的智能人類社會為UnIC樹立了一個很好的榜樣，即當成員擁有人類水平的智力時，集體聯(lián)合可以解決復(fù)雜的問題。團隊、小組、社區(qū)或組織是人類社會中解決問題的主要形式。群體工作可以提高生產(chǎn)力，研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)科研團隊比個人產(chǎn)生更頻繁的知識和更高的影響。一般來說，一群有聯(lián)系的人在提高生產(chǎn)力和準確回答復(fù)雜問題方面優(yōu)于單個人。為此，社會啟發(fā)的智能是指從人類社會學(xué)到的解決復(fù)雜問題的方法，其中，社會群體結(jié)構(gòu)和社會智能發(fā)揮著核心作用。相關(guān)證據(jù)表明，由小群體組成的群體可以通過聚集知識而勝過大型非結(jié)構(gòu)化群體。除了效率，對社會網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的探索可以提供對群體行為的預(yù)測。有研究表明，社會關(guān)系密切的人，如朋友，通常擁有類似的感知和行為方式；這種發(fā)現(xiàn)可用于流行病的早期檢測和管理。值得注意的是，社會智能對于維持社會群體關(guān)系至關(guān)重要。什么是社會智能？正如參考文獻[74]所建議的，“社會智能是指在人際關(guān)系中理解包括自己在內(nèi)的人的感受、想法和行為的能力，并根據(jù)這種理解采取適當?shù)男袆印?。有證據(jù)表明，通用智能（由言語和抽象思維定義）和社會智能在以下社會智能的量度方面是獨立的：親社會態(tài)度、情緒化、社會焦慮、社會技能和移情能力。同時擁有通用智能和社會智能是很有好處的。正如報道的那樣，以高通用智能和社會智能為特征的人類群體擁有管理共同資源的非凡能力。更具體地說，這兩種智能顯示了一種高認知能力，即認識到資源和社會關(guān)系的有用性，這使得實際的、一致的和可持續(xù)的集體行動成為可能。隨著無人系統(tǒng)越來越能夠與人類進行社會交互，對它們來說，理解人們在社會環(huán)境中的感受、想法和行為是很重要的。社會科學(xué)中的工具，如社會規(guī)范、判斷、聲譽和信任，可以被借用于調(diào)節(jié)和優(yōu)化多個智能體的社會行為。（三）UnIC和集群空間UnIC中的集群出現(xiàn)在三個空間：物理、信息和社會。物理空間包含交互中的所有物理系統(tǒng)和物體，確保無人系統(tǒng)在多域中的運動安全。信息空間涉及感知、通信網(wǎng)絡(luò)和計算。UnIC在這一領(lǐng)域的活動的高階結(jié)果是知識的產(chǎn)生和共享。在社會空間，UnIC在其他兩個空間的支持下，主體提升可信賴的社會交互。1.物理空間中的集群在物理空間，UnIC在人周圍聚集必要的資源，建立以人的活動為基本情景的集群生態(tài)。物理空間UnIC的主要承載者是無人系統(tǒng)（如UAV、UGV和USV）或UxV，它們可容納有效載荷，如多種模式的傳感器/通信/計算模塊。使用UxV平臺的主要優(yōu)勢是可以進入多領(lǐng)域的物理空間?？臻g進入是通過一系列的協(xié)調(diào)來實現(xiàn)的，從低級組件的驅(qū)動、子系統(tǒng)的行動、平臺的運動到整個系統(tǒng)的行為。由于UxV與人類共享物理空間，UxV平臺之間需要時空協(xié)調(diào)來確保無碰撞運動。一般來說，UnIC被期望作為人類的伙伴或代理，不對人類進行負面干擾，同時密切關(guān)注人類的意圖。2.信息空間中的集群在信息空間中，UnIC圍繞人類的認知需求進行集群，以增強人類的思維能力。UnIC將異質(zhì)的、非結(jié)構(gòu)化的、不完整的、不同步的原始數(shù)據(jù)處理成知識，知識比數(shù)據(jù)和上下文語境更穩(wěn)定。在這個過程中，語義技術(shù)能夠增強針對物體和環(huán)境的以人為本的視角下的互操作性，并允許非專業(yè)的人員積極參與。這是形成學(xué)習(xí)、思考和理解的協(xié)作能力的堅實基礎(chǔ)，產(chǎn)生融合的情境感知。一般來說，人類在UnIC的幫助下會從增強的認知中受益。另一方面，人類也依靠自身攜帶傳感器的移動作為傳感手段，或通過人類的眾包作為計算單元，為知識的產(chǎn)生作出貢獻。3.社會空間中的集群在社會空間中，UnIC的成員對其他機器和人類的行為進行主動理解、建模和推斷。社會空間中的UnIC集群可以圍繞人類建立相互關(guān)系，具體可通過社會身份、偏好、共同所有權(quán)、品牌、目標和位置等。事實上，社會空間的因素可以被耦合到其他兩個空間。例如，可以利用社會線索、社會信號和空間相近性對物理空間進行社會性劃分；也可以建立社會語義地圖，用于信息空間的進一步推理、數(shù)據(jù)共享和互操作。社會空間中的集群要求UnIC擁有高度的社會自主性，并展現(xiàn)出人類社會可接受的行為。目前已經(jīng)實現(xiàn)自動化的社會空間特性包括確定性的禮儀、社會價值取向，以及使用前景理論的其他非理性因素（如框架效應(yīng)、尋求風(fēng)險的行為和損失厭惡行為）。社會規(guī)范和聲譽也可以被用來幫助促進人類對機器的理解。通過機器學(xué)習(xí)技術(shù)手段的使用，也可以自動地獲取社會特征，如利他主義、好奇心、注意力和示能承擔。短期和長期的學(xué)習(xí)都有助于實現(xiàn)社會自主性。社會空間中的集群也要求與人類交互的媒介具有多模態(tài)、交互式和多任務(wù)的個性化特性。這種界面可以是物理的（如服務(wù)機器人）、虛擬的（如軟件助手）、生物物理的（如腦機接口或機器人肢體的身體增強形式）、信息物理化學(xué)的、觸覺和語言（如自然語言解釋）。四、UnIC的使能技術(shù)UnIC采取以人為本的分層結(jié)構(gòu)，如圖4所示。它包括4個核心層：①A1：無人系統(tǒng)平臺層（UxV）；②A2：感知和網(wǎng)絡(luò)層；③A3：計算層；④A4：服務(wù)層。這4層相互影響作用，每一層都嵌入了智能、認知和倫理。這4層的關(guān)鍵使能技術(shù)綜述如下。（一）無人系統(tǒng)平臺層在這一節(jié)中，我們將介紹一些多域運行的無人系統(tǒng)的最新發(fā)展。1.作為一個物理實體的無人系統(tǒng)無人系統(tǒng)（包括機器人）是UnIC的基本構(gòu)建單元。它們有不同的規(guī)模，在不同的領(lǐng)域工作，甚至跨域運行，并以多種模式執(zhí)行不同的任務(wù)，如表1所示。無人系統(tǒng)也經(jīng)常以團組的形式使用，以獲得更好的集群性能。在這種情況下，它們可以自組織、自組裝，并重構(gòu)其物理“身體”形狀。無人系統(tǒng)的最新進展越來越具有小型化和人性化設(shè)計的特點。例如，在納米尺度上，2016年諾貝爾化學(xué)獎授予在分子尺度上率先建造納米機器的研究人員。雖然處于自主性的初級階段，但它們有望被用于宏觀層面的任務(wù)，如藥物輸送。關(guān)于構(gòu)建分子機械更深入的討論可以在參考文獻[109]中找到理論依據(jù)。在一個相對較大的尺度上，關(guān)于無人機的設(shè)計和制造的綜述可以在參考文獻[110]中找到理論依據(jù)。其中，值得注意的是質(zhì)量約為100mg的Robobee無人機，它具有跨域操作和無繩飛行能力。關(guān)于對人友好的設(shè)計，軟體機器人吸引了大量的研究關(guān)注，因為與人安全交互是軟體機器人的一個優(yōu)勢。例如，輕質(zhì)量和低速撲翼無人機具有柔性的機翼和自然的外觀，使其成為室內(nèi)應(yīng)用的理想選擇。一些關(guān)于軟體機器人的研究表明，具有機器智能的傳感、計算、驅(qū)動和能源供給可以與軟體的構(gòu)造材料相結(jié)合，而且像4D打印這樣支持可編程時間-空間行為的技術(shù)可以被用于精細操作。2.無人系統(tǒng)——從身體到心靈無人系統(tǒng)的移動性是通過運動實現(xiàn)的，運動是將無人系統(tǒng)從一個地方運送到另一個地方的過程中與運行環(huán)境的各種交互機制。在宏觀尺度上，交互機制和模式可以是輪式、翼式或雙足式。在微觀上，它們可以非常靈活，智能可編程材料就是一類選擇。這些材料可以是自我折疊的，并可以進一步用于整個系統(tǒng)級的功能。由于單模態(tài)運動在動態(tài)環(huán)境中執(zhí)行復(fù)雜任務(wù)時有其局限性，人們越來越重視無人系統(tǒng)的多模態(tài)運動研究。多模態(tài)運動既可以通過特定領(lǐng)域的分布式無人系統(tǒng)的集合來完成，也可以通過一個具有多模態(tài)能力的單一集成系統(tǒng)來完成，如仿人機器人。圖4.UnIC以人為本的分層架構(gòu)。A1：無人系統(tǒng)平臺層（UxV）；A2：感知和網(wǎng)絡(luò)層；A3：計算層；A4：服務(wù)層。表1異質(zhì)的無人系統(tǒng)平臺

當無人系統(tǒng)自主地在物理空間中移動時，首先要保證的是安全，無論是保障自身安全還是環(huán)境中的人和物體的安全。根據(jù)自主性水平的不同，安全需求往往要求多數(shù)無人系統(tǒng)具有感知和避撞功能。有關(guān)各種無人系統(tǒng)在非結(jié)構(gòu)化環(huán)境中無碰撞運行的綜述可以在以下文獻中找到，包括：UAV、USV、UUV、自主車輛、空間系統(tǒng)和移動機器人。以無碰撞運動為基礎(chǔ)，無人系統(tǒng)能夠廣泛地探索環(huán)境，并以時變的群體編隊執(zhí)行任務(wù)。無人系統(tǒng)的進展還體現(xiàn)在“心智”建設(shè)上，即“看-想-做”循環(huán)（即感知、決策、行動循環(huán)）。鑒于AI方面取得的突破，新近的研究再次倡導(dǎo)具有認知能力的無人系統(tǒng)架構(gòu)。對于無人系統(tǒng)來說，認知不僅促進其主動感知，也促進其實現(xiàn)預(yù)測性決策。例如，無人系統(tǒng)可以設(shè)計成具有社會認知的導(dǎo)航規(guī)劃能力來實現(xiàn)以人為本的穿過人活動區(qū)域。一般來說，通過認知和物理身體的交互作用，無人系統(tǒng)將有能力探索具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)（例如，IKEA椅子的自動組裝是靈巧的操作的一個例子）?？偟膩碚f，目前的無人系統(tǒng)提供了精確性、有效性，甚至安全性，提供了超越人類極限的感知和靈巧操作。然而，它們在以下兩個方面有不足。首先，對于目前的無人系統(tǒng)來說，進行一般性思考和社會性思考仍然是一項具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。參考文獻[151]中確定了機器人技術(shù)未來的巨大挑戰(zhàn)，其中就包括社會方面和倫理方面。其次，人們期望無人系統(tǒng)具有更強的物理損傷復(fù)原能力，在感知和行動方面具有適應(yīng)性，并且在系統(tǒng)規(guī)模上具有可擴展性。當與人類合作時，無人系統(tǒng)應(yīng)擁有更強的自預(yù)測、自修復(fù)和自成長的能力。（二）感知和網(wǎng)絡(luò)層分布式傳感和網(wǎng)絡(luò)化通信技術(shù)正在深入融合。特別是在網(wǎng)聯(lián)無人系統(tǒng)的背景下，感知和通信網(wǎng)絡(luò)是緊密相互依賴的。本節(jié)討論了傳統(tǒng)意義上的感知和通信網(wǎng)絡(luò)，以及它們與人類參與的感知和社會網(wǎng)絡(luò)的耦合。

1.傳感和通信網(wǎng)絡(luò)感知是通過使用本體感知或外體感知的傳感器來實現(xiàn)的。原始傳感器數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后，可以作為對無人系統(tǒng)本身、團隊成員、物體和環(huán)境的態(tài)勢感知的基礎(chǔ)。通過傳感和通信網(wǎng)絡(luò)的融合，可支持本地測量數(shù)據(jù)在靜態(tài)/移動傳感器節(jié)點之間共享和傳輸，從而進一步實現(xiàn)增強態(tài)勢感知。這種來自多個系統(tǒng)的分布式感知可以在更短的時間間隔內(nèi)，在廣闊的空間內(nèi)收集更豐富的信息。一般來說，傳感和通信網(wǎng)絡(luò)共同促進多個無人系統(tǒng)的協(xié)作，確保整個系統(tǒng)的安全、效率和便利。在為無人系統(tǒng)設(shè)計通信網(wǎng)絡(luò)時，我們需要考慮平臺的移動性和開放的架構(gòu)。無人系統(tǒng)的移動性為確保高動態(tài)連接和減輕環(huán)境干擾方面帶來了挑戰(zhàn)。在這個意義上，無人系統(tǒng)在通信可用性、連續(xù)性、完整性、延遲和通信時間方面的要求可能是苛刻的。新興的5G技術(shù)可以為移動無人系統(tǒng)提供廣域通信，具有超低的時間延遲和大規(guī)模連接。5G通信技術(shù)這樣的特點也使新的傳感網(wǎng)絡(luò)成為可能，如觸覺互聯(lián)網(wǎng)，它能為人類提供身臨其境的態(tài)勢感知，以遠程操作無人系統(tǒng)。移動性還允許無人系統(tǒng)提供動態(tài)覆蓋和無縫服務(wù)，因為無人系統(tǒng)能夠攜帶中繼和基站有效載荷進行移動按需通信。綜上所述，無人系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)具有雙重作用：通信促進廣泛的移動性，反之亦然，移動性促進通信鏈接。關(guān)于通信架構(gòu)，通常使用自組織網(wǎng)絡(luò)來擴展多個無人系統(tǒng)。例如，移動自組織網(wǎng)絡(luò)（MANET）、車輛自組織網(wǎng)絡(luò)（VANET）、飛行自組織網(wǎng)絡(luò)（FANET）和海洋網(wǎng)絡(luò)。在UnIC中，無人系統(tǒng)需要一個更加開放和動態(tài)的通信架構(gòu)，以形成一個開放的機器社會，其成員可能代表不同的利益相關(guān)者。關(guān)于誰是通信伙伴，信息需求是什么，以何種速率傳輸什么，以及通信協(xié)議是什么（可能不是固化的），都是具有挑戰(zhàn)性的問題。參考文獻[161]中提出的計算交互框架在這個方向上進行了探索，它可以作為一個候選解決方案，以提升協(xié)作式無人系統(tǒng)所有權(quán)、成員資格、慣例和內(nèi)部設(shè)計的開放性。2.人的參與和社會網(wǎng)絡(luò)新的進展強調(diào)了人類在感知和通信網(wǎng)絡(luò)中的作用。一方面，傳感和通信被用于人類的福祉。從物理和信息空間的社會行為的數(shù)字足跡中感知和收集數(shù)據(jù)成為可能性，然后這些數(shù)據(jù)用于理解人類的行為和活動。以人為本的原則也延伸到了6G這樣的新一代通信網(wǎng)絡(luò)，強調(diào)用戶體驗以及隱私和安全等社會因素。另一方面，傳感和通信也可以通過人類來實現(xiàn)。作為一個通過人類進行通信的例子，人體可以被用作網(wǎng)絡(luò)通道媒體，為人類用戶附近的生物醫(yī)學(xué)傳感器形成安全的體域網(wǎng)絡(luò)。關(guān)于通過人類的感知，參與式感知和機會主義感知是有代表性的例子。它們是讓人類的認知能力和智能參與大規(guī)模社會技術(shù)系統(tǒng)的可能方法。由于參與式傳感和機會主義傳感依賴于人類或人際網(wǎng)絡(luò)來轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，通信模式和傳感性能很大程度上取決于人類的流動性、社會網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和人類的社會偏好，如利他主義。在這個意義上，社會科學(xué)中的機制設(shè)計方法可以提供一個可能的解決方案，以提高社會傳感數(shù)據(jù)的可用性。值得注意的是，社會傳感和通信的概念并不局限于人類，而是可以擴展到網(wǎng)聯(lián)的無人系統(tǒng)（例如，在社會車輛網(wǎng)絡(luò)中，事件的機會性信息共享已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)可以減少排放和緩解交通擁堵）。（三）計算層UnIC的認知和協(xié)作能力需要無人系統(tǒng)具有情境感知下的知識共享、認知計算和泛在計算。本節(jié)簡要綜述了支持UnIC的計算技術(shù)，涉及數(shù)據(jù)、算法和算力。這里省略了計算的目的（如具體的規(guī)劃、決策和控制算法），我們只關(guān)注知識表征、計算架構(gòu)和社會計算。1.知識生成和計算架構(gòu)數(shù)據(jù)、算法和算力是當前AI的核心要素。對于UnIC來說，來自通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的高容量、異質(zhì)和多模態(tài)的數(shù)據(jù)可能會帶來數(shù)據(jù)管理問題。為了解決這些問題，UnIC可以采用語義知識的方法來提煉數(shù)據(jù)。這種方法不僅可以重復(fù)使用舊的數(shù)據(jù)、增加新的數(shù)據(jù)、傳輸無歧義的知識，而且還在數(shù)據(jù)采集、處理和表示過程中有利于用戶更好地觀察。這種透明度為人類的參與提供了先決條件。知識生成的結(jié)果可以用含認知和社會特征的地圖來表示：表示物理空間的時空和主題特征的幾何圖；表示信息空間中人類可解釋的概念的語義圖；表示網(wǎng)絡(luò)關(guān)系和社會接受考慮的社會示能圖。在實踐中，基于本體論的語義技術(shù)已經(jīng)支持了醫(yī)療保健中的可解釋知識表征和柔性制造中的敏捷重構(gòu)。語義知識表示可以是特定領(lǐng)域的，強調(diào)可靠性、安全性和實用性。它們帶來的好處是標準化的情境信息、時空上下文更新和平臺行為的協(xié)作，這增加了平臺的互操作性。算法可以產(chǎn)生機器認知，這增強了UnIC與機器、物體、環(huán)境和人類交互的能力。認知不是機器心智的一個模塊，而是一個包含具有魯棒性和預(yù)見性機器行為的過程。雖然認知的特征可以體現(xiàn)在感知、計算（推理、推斷、決策、意圖解釋）、溝通、行動和目標調(diào)整中，但認知系統(tǒng)需要自我意識到感知的影響并預(yù)測行動的后果。示能的概念很好地體現(xiàn)了這種自我意識。它描述了一種環(huán)境可以提供（或負擔）一種機器的行為的可能性。示能將感知到的對象與適用的行為相關(guān)聯(lián)，將對感知到的事物的理解映射到有后果意識的行為中。相關(guān)研究人員提出，這種映射可以通過端到端學(xué)習(xí)獲得，不需要內(nèi)部模型。由于人類喜歡與具有一定認知能力的系統(tǒng)交互，認知功能可以幫助UnIC理解人類的需求和目標，從而在與人類的交互中保持自主性?！八懔Α狈矫娴淖钚逻M展涉及計算方法和計算架構(gòu)。新的計算方法包含了廣泛的范圍：從量子、DNA和生物化學(xué)計算到神經(jīng)形態(tài)計算等。隨著移動計算變得越來越普遍，泛在計算被分散到環(huán)境、設(shè)備和無人系統(tǒng)中。關(guān)于計算架構(gòu)，主要有三種不同的類型：云架構(gòu)、霧架構(gòu)和邊緣架構(gòu)，后兩者對于UnIC作為移動基礎(chǔ)設(shè)施的作用尤為重要。UnIC可以作為霧計算中心。例如，緩慢行駛和停放的車輛可以被用作移動計算基礎(chǔ)設(shè)施。對于無人機系統(tǒng)來說，霧計算架構(gòu)還享有更大的時間空間優(yōu)勢，因為它具有高移動性和快速的地理分布覆蓋、在信息空間進行延遲敏感的知識生成、在社會空間增強對行為敏感的自我意識三方面的能力。邊緣計算架構(gòu)的最新進展促進了邊緣設(shè)備以數(shù)據(jù)為中心的計算，即接近數(shù)據(jù)源（如在傳感器或存儲器中）。在UnIC中，三種類型的計算架構(gòu)可以聯(lián)合使用，并可在通信連接和安全約束下，以完成任務(wù)為目標，進行平滑的自我切換。2.社會計算從進化的角度來看，人們認為社會學(xué)習(xí)在靈長類動物的智能進化中起著關(guān)鍵作用。同樣地，實現(xiàn)社會學(xué)習(xí)的計算方法對于獲得智能無人系統(tǒng)的預(yù)期能力至關(guān)重要。無人系統(tǒng)可以從人類使用的信息中學(xué)習(xí)（例如，世界范圍內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)或人類/同伴系統(tǒng)進行的演示）。在這方面，Sensorpedia平臺可以連接不兼容的傳感器系統(tǒng)并在它們之間共享信息。出于同樣的目的，Roboearth和Robobrain平臺可以在無人系統(tǒng)之間分享知識。事實上，分享信息或知識，無論是從人到機器還是從機器到人，都可以提供技能轉(zhuǎn)化的機會，最終提高解決問題的成功率。利用社會計算完成復(fù)雜任務(wù)的一個例子在“百萬物品挑戰(zhàn)”中得到了證明。

（四）服務(wù)層UnIC在融合三個空間的基礎(chǔ)上為人類提供服務(wù)。本節(jié)介紹了在提供以人為本的服務(wù)中的一些基本方面。1.人類行為模式提供個性化、精確和創(chuàng)新的服務(wù)需要了解人類行為模式。這些行為模式可通過計算模型來建立全面圖像。例如，人類的行為模式在物理空間可以被描述為運動/人群動力學(xué)，在信息空間可以被描述為言論動力學(xué)和溝通模式，在社會空間可以被描述為友誼網(wǎng)絡(luò)和社會偏好。一些研究進一步表明：①在物理空間中，人類的流動在區(qū)域遷徙、城市通勤和人群中的移動中表現(xiàn)出高度的規(guī)律性和可重復(fù)性；②在信息和社會空間中，人類的信念和決策與他們的社會網(wǎng)絡(luò)相耦合，導(dǎo)致這兩個空間的相互依賴的動態(tài)變化。在社會上感知、思考和工作的UnIC，在安排服務(wù)時可以利用這些行為模式。2.服務(wù)虛擬化和管理在IoT網(wǎng)絡(luò)的支持下，UnIC有望在災(zāi)害響應(yīng)、智能家居、城市服務(wù)、智能制造和智能農(nóng)業(yè)等任務(wù)中提供豐富、個性化和按需的服務(wù)。這些服務(wù)可以通過使用面向服務(wù)的范式來提供，其中無人系統(tǒng)的功能在三個層面上被虛擬化。在子系統(tǒng)層面，例如，傳感的虛擬化促進發(fā)展出傳感即服務(wù)。在單個系統(tǒng)層面，虛擬化的子系統(tǒng)服務(wù)可以打包成系統(tǒng)級服務(wù)。例如，無人機可以提供多種服務(wù)，如數(shù)據(jù)管理、分布式計算、與人類交互、安全和隱私。此外，無人系統(tǒng)可以被虛擬化為無人系統(tǒng)自主服務(wù)（UxAS），在此基礎(chǔ)上，研究人員提出了一個任務(wù)級自主的軟件框架。在系統(tǒng)層面，使用任務(wù)調(diào)度作為服務(wù)管理是可行的，即使對于自主性較低的單個智能體。通過動態(tài)的服務(wù)匹配（例如，基于相似性的聚類）、發(fā)現(xiàn)、替換和合成，可以有效地管理在不同層次上虛擬化的服務(wù)。總的來說，服務(wù)虛擬化和管理能夠?qū)崿F(xiàn)功能的重復(fù)使用，并支持UnIC的開放性。五、機器的社會融合盡管無人系統(tǒng)的能力在某些情況下已經(jīng)達到了與人類相匹配甚至超越人類的程度，但將多個無人系統(tǒng)與AI整合到社會中，仍然是發(fā)揮UnIC的全部社會和經(jīng)濟效益的巨大挑戰(zhàn)之一。本節(jié)簡要介紹了一些關(guān)于一般意義上機器如何影響與人類的協(xié)作和社會對機器的接受性的研究。強調(diào)了通過建立對機器的信任來促進接受的有前途的方法。這樣的研究為UnIC的社會融合提供了一個新的思路。（一）機器對協(xié)作的影響與機器協(xié)作已被證明可以大大減少人類在體力和認知上的負擔。來自不同領(lǐng)域的學(xué)者，如人機交互（HMI）和社交機器人，都致力于識別人機協(xié)作的影響因素。正如參考文獻[217?219]所報道的，“任務(wù)類型、操作環(huán)境和機器行為如何影響人機團隊協(xié)作”的問題已經(jīng)在人機交互領(lǐng)域得到了深入研究。與人機協(xié)作相比，人類通過機器進行協(xié)作的探索要少得多。據(jù)相關(guān)研究表明，使用機器作為人類的代理可以增強人類的協(xié)作。例如，相對于人與人之間的直接交互，人與人之間共同使用預(yù)編程的自主車輛可以促進合作。換言之，當人類通過自主機器進行交互時，人類的合作會得到加強。此外，研究人員發(fā)現(xiàn)機器的參與可以改善人類在對話參與和沖突調(diào)解方面的協(xié)作。例如，在團隊中擁有一臺表達脆弱的機器，可以誘導(dǎo)人們更高水平地參與團隊對話，并改善對團隊交互體驗的感知。

（二）社會對機器的接受度如果機器不能被正確接受和應(yīng)用，那么機器為協(xié)作帶來的好處就不會實現(xiàn)。關(guān)于社會接受的文獻主要涉及三個方面：①積極的評價和信念，作為態(tài)度維度上的接受；②意愿或計劃行動，作為意向維度上的接受；③使用的行動，作為行為維度上的接受。盡管這三個維度之間的區(qū)別很重要，但在本節(jié)中，我們從一般意義上討論社會對機器的感知。現(xiàn)有的關(guān)于接受機器的研究涉及無人機、個人機器人、工作中的機器人、家庭環(huán)境中的機器人、自主車輛、網(wǎng)聯(lián)車輛等。研究接受度的方法包括調(diào)查、問卷、接受度模型、現(xiàn)場實驗或受控實驗室實驗。一般來說，人們在接受智能機器方面存在障礙。例如，在德國進行的一項調(diào)查中，大多數(shù)被詢問的人不同意將無人機用于廣告和包裹運送等任務(wù)。典型的擔憂包括安全和隱私。那些與無人系統(tǒng)打交道的人更看重安全而不是隱私，而那些不看重安全的人則更關(guān)心隱私。然而，只要考慮到自己的隱私，兩者似乎都關(guān)心隱私問題。對機器接受度不夠的另一個重要原因是對機器的低水平情感的感知。另外，即使在意愿上接受與無人系統(tǒng)共處的概念方面不存在障礙，也存在不采取相應(yīng)行動的風(fēng)險。例如，對于那些認為自動駕駛汽車在發(fā)生車禍時乘客的生命重于行人的生命的人來說，他們也不會購買這種汽車。（三）以接受度指標來判定信任度顯然，對機器的合理接受和社會融合遠遠不夠。一個關(guān)鍵因素是人類對機器的信任不足。信任被認為是接受機器的關(guān)鍵決定因素，包括技術(shù)上（如功能的可靠性和依賴性）和社會上（如情感、滿足感和偏好）。對機器的信任可以受到很多因素的影響，包括任務(wù)特征、人口統(tǒng)計背景、經(jīng)驗等。在這一節(jié)中，我們將簡要地強調(diào)三個重要的因素，它們有可能增加人們對機器的信任，并可以在機器設(shè)計中加以考慮。第一個因素是身份建立，這一直是促進人類社會內(nèi)部信任和合作的重要工具。事實上，人類對具有相似身份的機器也表現(xiàn)出相當大的組內(nèi)偏愛。因此，讓機器與被交互的人建立相同的身份或群體成員關(guān)系，有助于增加人類對機器的信任。操縱團隊結(jié)構(gòu)，承認機器是伙伴而不是工具，也可以提高主觀滿意度和團隊績效。第二個因素是可解釋性。人們發(fā)現(xiàn)，機器行為的可解釋性，如來自機器的解釋，可以增加對機器的信任。然而，人類推理的局限性也帶來以下問題：解釋的內(nèi)容和層級程度，因為無意識地選擇與人溝通的信息可能有造成信息過載的風(fēng)險。為了應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，研究人員提出用實驗設(shè)計的方法來檢查可解釋性的有效性。第三個因素是類似人的行為。人類對機器沒有太多的信任，或者在情感上對機器與人類的信任不同，一個重要的潛在原因在于，機器一直被認為沒有或很少