解析AI测试的三重含义，千万别产生歧义
随着AI影响力的日益扩大，AI与软件测试的交叉领域，即AI测试，成为热门方向。然而，这里存在一个陷阱：对于AI测试来说，如果不结合上下文，是很容易产生歧义的。换句话说，AI测试是个多义词。今天，我们就来说文解字，解析AI测试背后的三重含义。对于每一种含义，我们从what(是什么)，why(为什么)和how(怎么做)这三个角度进行解析。
AI测试的第一种含义是AI驱动的测试(AI-driven testing)，即testing by AI。
顾名思义，AI驱动的测试，就是运用AI技术来赋能软件测试。这里，赋能的含义既可以是替代人工，也可以是辅助人工。与传统测试相比，测试的对象仍然是常规软件，但是由于AI的运用，测试的方法和技术发生了改变。
为什么需要AI驱动的软件测试呢？有两方面原因。
一方面，AI的能力十分强大。AI已经在机器翻译，语音识别，图像理解，疾病诊断，智能助手等众多领域有优秀的表现。AI之所以应用广，能力强，其背后是有数学原理支撑的，例如万能近似定理。从理论上说，AI能承担任何工作，软件测试也不例外。
另一方面，软件测试存在巨大痛点。一直以来，测试都是软件研发过程中耗时长，成本高，又不得不做的工作。人们曾经寄希望于自动化测试来改善这一状况。然而，自动化测试不仅带来额外的开发和维护成本，而且已有的自动化技术基本只能让局部测试工作自动化，大量测试工作仍然是人工的。
既然AI有能力，测试也有需求，那么"一拍即合"，AI驱动的测试也就应运而生。然而，如何实现AI驱动的测试呢？
面向AI驱动测试的创业公司。调研发现，目前大部分AI测试创业公司聚焦于系统级UI测试这一领域。它们致力于打造智能化的测试机器人，使之完成对UI的学习，建模，测试和错误定位。
这些创业公司提供的典型服务包括：1) 基于强化学习技术，让测试机器人与UI进行交互，引导机器人发现链接失效，页面响应慢等问题。2) 基于图像识别技术，定位UI中功能异常或影响用户体验的元素。3) 基于自然语言处理技术，根据测试意图或产品需求文本，自动生成测试用例，并执行。
在软件测试的部分环节和局部领域，一批AI落地并辅助测试工作的案例。
这些案例包括：1) 根据用例内容和历史执行记录，动态估计用例失败概率，并依此来编排用例执行顺序。2) 根据持续测试失败日志，自动对失败原因进行分类。3) 根据缺陷描述，自动将其分配给对应的开发组。
从这两份调研报告可以发现，AI驱动的测试是个大领域，既涉及强化学习，自然语言处理，图像识别等多种AI技术，也涉及用例生成，用例执行，缺陷管理等多方面测试工作。总的来看，AI驱动的测试仍然处于前期发展阶段，距离产生成熟的通用智能测试工具还有很长一段路要走。
AI测试的第二种含义是面向AI的测试，即testing for AI。相对来说，测试AI比AI测试更能表达这种含义。注意到，此时的测试对象不再是常规软件，而是具有AI能力的软件。
那么，为什么需要测试AI呢？在我看来，也有两方面原因。
首先，任何应用软件都是为了满足需求而产生的，AI软件也不例外。检验软件的实际行为是否符合需求描述的过程，就是测试的过程。针对AI应用的测试，也就不可避免。随着具有AI能力的智能化软件越来越普及，测试AI软件也就成为普遍需求。
其次，测试AI与测试常规软件存在一个根本不同，即测试预言(test oracle，软件的期望输出)无从知晓，因此我们难以运用传统测试长期积累的(依赖于测试预言的)经验与技术来测试AI，需要新的测试理论和测试技术。
基于这两方面原因，如何测试AI成为一个重要的新课题，逐渐引起软件测试界的关注。那么，究竟应该如何测试AI呢？这个领域正在开拓之中，已经浮现出来的方法包括：
1) 单元测试。AI软件内部有许多功能性模块，例如数据集加载，数据清洗，特征变换等。这部分模块与传统软件是类似的，即期望输出可知。因此传统的单元测试框架，以及代码覆盖率度量工具，在面向这部分模块时仍然适用。
2) 数据测试。对于基于监督学习的AI应用来说，AI的准确性很大程度上取决于训练数据的质量。因此，我们需要对训练数据进行测试，以保障数据质量。数据测试的内容包括标记的正确性，样本数量的充分性，样本结构的合理性等。
3) 模型测试。对于训练得到的模型，我们需要在新的数据集上测试它的性能。很多时候，新的数据集是没有标记的，这给模型测试带来巨大挑战，已知的针对性技术有蜕变测试，覆盖引导的模糊测试等。
4) 集成测试。AI模块往往不是孤立存在的，而是与一些非AI模块存在交互。此时，我们需要对AI模块与非AI模块之间的接口进行测试，以保障AI模块能够正确处理接口可能出现的各种边缘和异常情况。
事实上，除此之外，训练模型的过程，也是一个不断进行测试的过程。对于AI工程师来说，模型训练和参数调整往往是其主要的工作内容。因此，从广义上说，每个AI工程师同时也是测试工程师。
然而，鉴于传统软件由开发工程师自己保证质量往往不够，AI软件仅靠AI工程师自己来保证质量可能也只是权宜之计。随着AI逐渐应用于金融和安全等关键领域，用户对AI软件质量的要求会越来越高，可能会对独立的AI测试工程师提出要求。
AI测试的第三种含义是AI自测试，即self-testing of AI。
对于一部分AI软件(例如，基于强化学习的游戏机器人)来说，它们有个重要特点是能够动态自适应环境变化。那么，如何在运行时(runtime)检验AI软件的自动适配是否正确或符合预期呢？这就需要AI自测试。
目前，对于AI自测试主要有两种思路。一是异地自测试，即在另外一台机器上复制当前应用，并在副本上测试适配效果；二是原地自测试，即在当前机器之上，运用事件溯源(event sourcing)等技术对应用适配进行测试。当然，AI自测试还是一个很新的方向，暂无工业界落地案例。
以上就是AI测试的三种不同含义，即AI驱动的测试，面向AI的测试和AI自测试。鉴于AI测试的多义词性质，大家在谈论AI测试时，应当限定具体语境，以避免产生歧义。
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