計算機云端助理的研究與設計

陳栩聰 鄭宇煜 唐鈺霖 丘洪偉

摘要：在計算機普及的現在，仍有著一定數量的人們不懂如何使用計算機，且現今計算機操作的步驟繁多，暫時找不到一種人機交互的簡單方式，現市場上也出現了用于提高人機交互效果的軟件，但是，均存在功能不完善、設計不夠人性化等問題，該文將介紹計算機云端助理的研究與設計，幫助更多的用戶輕松愉快的使用計算機。

關鍵詞：精簡操作;人機交互;語音操作

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）31-0029-04

1概述

1.1項目可行性分析與應用前景

隨著計算機滲入到我們生活中，計算機的操作逐漸簡化，但目前智能語音操作的交互模式還存在著一些缺陷，為了解決這一問題，我們把日常生活中的人機交互歸納成多種情景或者模式，為了使人們的計算機操作能夠進一步簡化，減少人們使用電腦的時間成本，我們設計了計算機云端助理軟件。

本軟件所屬的領域是計算機輔助操作系統，是一種附帶電腦精靈情緒表達程序，一種新型電腦互動模式、一種游戲娛樂和生活工作相結合的計算機輔助操作系統。

本作品使用c#言基礎編寫，unity3D作為基本引擎，人物形象使用Live 2D軟件制作，數據庫使用SQL數據庫，語音識別使用訊飛API進行輔助。

為了更好地了解市場，我們專門做了市場調研和需求分析。此次調查的對象共有247人，其中大部分人群的職業是學生。

1）超過55%的人群對自己的日常生活沒有較為系統的規劃，而在此人群中有59%的人愿意使用能夠規劃日程的軟件。

2）有51%的人表示沒有養過桌寵或使用過此類軟件，但在養過桌寵的121人中僅有32%的人表示厭惡，其主要原因是在于桌寵的占屏問題，選擇了此選項的人數占據了84%的比例。

3）此次調查玩游戲的情況，僅有16%的人不怎么接觸游戲，而玩游戲的人群中以悠閑類游戲居多，占據了43%的比例。

4）在此軟件盈利的問題上，占了44%的人表示不會為游戲裝扮氪金，還有34%的人覺得只要做得好看，就會為游戲氪金，而有高達58%的人群會為一款好用的軟件付費。

通過以上數據得出人們想擁有一款計算機桌面寵物可愛的外表的計算機輔助軟件。其中有9%的人完全不用語音功能進行交流，有46%希望能夠通過語音指示完成自己想要完成的操作，也有14%的人認為用語音指示，比自己動手操作會更快速、便捷。大部分人都有過為收集各路資源到處奔波各種軟件的煩惱，僅有21%的人群沒有這個煩惱。

在計算機常常遇到的問題方面，有55%的人常因為電腦故障無法自修，有51%的人對計算機的使用并沒有完全了解，認為計算機使用操作過于冗雜的人占了34%。

在軟件功能方面，占了77%的人認為當今人工智能應該具有智能協助操作的功能，而認為需要具有智能語音聊天和自我成長學習功能的人均占了50%左右。82%的人認為人工智能應該在生活中幫助我們收集資料，日程計劃安排和聊天娛樂的分別占據了63%和52%的比例。

通過本次調查，目前社會上存在的此類軟件應用，均存在功能不完善或不好用，一部分用戶不知道如何操作此類軟件應用，此類軟件應用解決計算機操作問題的范圍小，如：微軟小娜對計算機的操作雖然可以解決一部分的問題，但不支持應用功能拓展，沒有開放模塊拓展給用戶，導致其他軟件不能對接，造成了操作局限。導致這種操作局限的問題，一是沒有開放模塊功能;其次是人機交互方式還做不到很自然的交互。

用戶對計算機各種操作量日益增長，故現在社會急需一款能簡化計算機操作和一款屬于自己的桌寵的軟件應用。我們設計本軟件的目的是讓電腦操作進一步進行簡化，減少人們使用電腦工作的時間成本，并且提供一款擁有可愛外表的計算機桌面寵物的計算機輔助軟件。

1.2當前國內外同類課題研究水平概述

國內：小愛同學，天貓精靈

以天貓精靈的硬件產品“天貓精靈x1”為例，它內置AliGe-nie系統，通過中文普通話語音指令，目前可實現智能家居控制、語音購物、手機充值、音樂音頻播放等功能，帶來人機交互的體驗。

我們的作品Juli是以unity為制作工具，使用Live2D技術和c#編寫的一個以電腦為平臺精簡電腦操作的軟件，目前已實現語音控制該軟件、語音控制電腦、使用自主打包的精簡操作包、場景對話功能、快捷搜索功能等。

天貓精靈與我們的作品相比，天貓精靈現在以語音控制智能家居并實現相關功能為主，而我們的作品是建立在windows平臺上的一個可以使用語音控制電腦操作并可實現自己編譯的操作流程的便利化電腦操作的功能性軟件。

國外：微軟小娜，Siri

以微軟小娜為例，小娜在windows中幫助人們使用電腦。她雖然擁有微軟團隊的技術保證，和擁有高語音識別的性能，但平臺拓展性不高，功能受限，例如：遇到不懂的問題就直接打開必應搜索等等。

本軟件與小娜相比，在持續發展上擁有優勢，雖然目前擁有功能不完善的相同缺點，但本軟件使用unity引擎編寫，可以在多平臺發布版本，建立服務器。與小娜不同的是，本軟件有具現化表情和動作，可以拓展使用更多的電腦操作，并且能作為一個共享電腦自動化操作集成平臺進行免費共享集成操作。

2軟件的設計與實現

2.1主程序架構設計思路與流程圖

軟件各功能通過主菜單進行使用，用右鍵打開菜單或用語音打開菜單。一共設置19個功能，分別是新聞，世界，附加系統，日程，商店，賬號信息，任務，活動，每日獎勵，倉庫，好友，收件箱，設置，juli的家，呼喚iuli，精簡操作，文件分類，數據搜索，時間規劃，如圖1所示。

菜單界面主要顯示新聞，世界，附加系統，日程，商店，賬號信息的界面人口，其余功能收錄在一個更多功能界面里面。

使用戶可以用鼠標直接操作需要的功能，或者使用語音操作對應的功能，實現語音輸入+鼠鍵輸入的多輸入模式控制框架。

客戶端使用stock協議通信與服務端進行交互，打開軟件彈出商標視頻，進入到登錄界面，判斷用戶的賬號密碼是否正確，在服務端進行驗證，驗證成功就進入日期變量判斷，驗證失敗就返回登錄界面。進入日期變量判斷，判斷今天是否打開過新聞公告，若無則打開新聞界面，若有則進入主界面。

在主界面中進行功能操作，執行對應的功能，點擊關閉按鈕，則軟件關閉。

2.2數據設計思路與流程圖

數據儲存在自主搭建的服務器，使用SQL數據庫，如圖2所示。

2.3服務端設計思路與流程圖

使用VS軟件的c#言編寫服務器界面功能，使用stock協議通信與客戶端進行交互。

2.4功能開發

2.4.1情緒表達

計算機云端助理會通過服務器數據庫中的記錄的心情值來進行情緒表達和動作體現;

原理：情緒表達→讀取數據庫→進行算法演變選擇已經設置好的表情動作程序→通過動畫人物表情和動作來表現給用戶→進而達到與人的情緒相似。這方法用來解決一個人類不理解電腦AI情緒的問題，如圖3所示。

2.4.2計算機助理互動模式

1）語音互動模式

用戶可以通過語音喚醒軟件，告訴軟件執行已經制作好的精簡的計算機操作包，或者進行場景對話一邊與計算機助理聊天，一邊自然地告訴計算機助理，要執行的操作。

2）文字互動模式

用戶可以通過點擊動畫形象來喚醒軟件，進行文字輸入，發送文字給軟件執行相應的計算機操作包，點擊文字選項進行與助理互動。如圖4所示。

2.4.3數據搜索

以每個標簽為一塊的內容展示在搜索結果的窗口上，實現資源搜索整合，信息精簡，不用打開每個標簽網站上進行搜索，即可看到每個標簽網站的與搜索內容相關的內容。

2.4.4精簡操作

將編寫好的日常電腦操作集合成一個操作包，可以通過語音和文字與人物進行對話執行，可以添加操作包和編輯操作包，添加或編輯操作包使用模塊圖形來修改代碼，每一個模塊就是一種可編輯的簡單計算機操作，將組合好的圖形層序通過內置編譯器進行編譯，編譯出一個操作包dll程序，這個操作包就可以接入本軟件進行模塊化功能擴展，如圖5所示。

3結論

在語音識別之后的操作匹配功能已經完成，對應檢測到的文字可以執行特定的操作。語音識別的精確度進行優化，在一定的噪聲環境下能比較準確地識別。關鍵詞的提取進行了優化，將網上檢索到的資源進行過濾，再存入數據庫。云端助理的屬性參數則是參考現階段自己設計的算法流程圖，進行心情實時演算。