基于人工智能的質量科普傳播智能平臺設計

張婧瑜 李耀東 解 楠/ 文

0 引言

質量是民生之重、興國之道、強國之策。為實現質量強國戰略目標，必須全面提高全民質量意識，全民重質量，共筑中國夢[1]。《關于進一步深化科技體制機制改革增強科技創新中心策源能力的意見》提出要加強科學普及，營造懂科學、愛科學、講科學、用科學的社會風尚[2]。《質量發展綱要（2011-2020年）》中明確要求[3]：通過質量知識普及教育、職業教育和專業人才培養等措施，提升全民質量素養。特別是對涉及關系國計民生、健康安全的重點產品加強質量安全宣講，倡導科學理性、崇尚質量、重視質量的社會主義先進質量文化建設，努力形成政府、企業追求質量，社會、人人關心質量的良好氛圍，提升質量文化軟實力。

目前我國質量發展的基礎還較為薄弱，產品質量水平仍滯后于人民需求，民眾對產品質量安全的關注度逐年提升，與此矛盾的是民眾對產品質量安全的相關知識較為匱乏，社會對質量科普的宣傳力度、宣傳方法和宣傳成效有待進一步提高。隨著人工智能時代的來臨，以“人工智能+質量科普”的創新方式來解決質量科普傳播的難點問題成為可能，能有效提高全民質量安全意識，提升全民質量素養。

本文簡要介紹質量科普的重要意義，總結目前質量科普存在的難點問題，闡述基于人工智能的質量科普傳播理念的應用優勢和特點。質量科普傳播智能平臺在技術選型上綜合考慮了質量科普傳播的特點，以某國產機器人的軟硬件配置為基礎，結合質量科普實際工作經驗，設計開發了一套模塊化、高效率的人工智能質量科普傳播系統。基于機器人已有的運維數據（關鍵詞導引、應用信息等）并通過對機器人的AI訓練，總結人工智能應用于質量科普傳播工作中的經驗，為“人工智能+質量科普”這一創新方式提供經驗參考和數據支持。

1 質量科普的意義及分類

產品和服務質量關系到百姓的安全健康，關系到企業生存發展。近年來，質量問題受到全社會的日益關注，在食品農產品、家居建材、文教玩具等方面出現了一批民眾關注的熱點問題。這些產品質量安全問題不但危害人民群眾生命健康安全，還導致質量謠言盛行，降低國家信譽和形象，中國產品質量信譽一次次受到沖擊。對產品質量安全知識進行科普是提高公眾產品質量安全認知水平的重要途徑，也是應對和平息產品質量安全輿情事件的重要手段之一。

根據科普的目的和方式，可以將產品質量安全科普分為長期科普、短期科普和應急科普模式[4]。長期科普是一項長期的、需要持之以恒的工作。各級政府及相關部門要發揮主導作用，制訂開展質量科普計劃，通過專家解讀、學校教育、科普信息庫、專業網站、微信號、公眾號及進社區、進基地等多種形式，充分發揮政府職能部門、專業機構及專家學者、社會團體等多方面作用，使質量科普工作持續、有序、有計劃地開展下去。短期科普是一段時間的集中科普。比如為提高生產者的安全生產意識和技能舉辦的各類培訓(科普)班，以及面向公眾開展的質量安全科普宣傳周、知識競賽、主題活動以及進社區、進學校、進基地等科普活動。應急科普是指為了應對產品質量安全輿情事件而緊急開展的科普，應急科普是事中科普的一種主要模式。

質量科普根據其知識傳播對象的不同，可分為學生質量科普教育、消費者質量科普培訓、企業質量科普預防。針對這三種對象的質量科普既可以通過長期科普模式，開展長期質量科普計劃完成，也可以通過短期科普的集中科普加以實現。例如，通過舉辦研學活動邀請中小學生對質量科普基地進行參觀，感受質量文化，深入探索質量檢測實驗室；在社區、商場定期舉辦質量科普安全講座，為消費者播放質量安全知識宣傳視頻；深入企業，為產品生產和經營者普及質量安全知識，防微杜漸，從源頭上預防質量安全事故的發生。無論何種模式、針對哪些傳播對象，質量科普都旨在通過普及質量安全知識提高公眾的產品質量安全認知水平，進一步滿足人民對美好生活的向往，提高人民的生活品質。

2 人工智能理念的應用

2.1 概述

人工智能（Artificial Intelligence），英文縮寫為 AI，是研究、開發用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術及應用系統的一門新的技術科學[5]。人工智能是計算機科學的一個分支，它試圖了解智能的實質，并生產出一種新的能以人類智能相似的方式做出反應的智能機器，該領域的研究包括機器人、語言識別、圖像識別、自然語言處理和專家系統等[6]。

2.2 人工智能對質量科普的影響意義

大數據應用方興未艾，人工智能已悄然而至。人工智能已逐漸滲透到社會的各個領域，引起經濟結構、社會生活和工作方式的深刻變革，并重塑世界經濟發展的新格局。人工智能在全球發展中的重要作用已引起國際范圍內的廣泛關注和高度重視[7]，多個國家已將人工智能提升為國家戰略，出臺了相關政策和規劃，力爭搶占科技的制高點。美國先后頒布了《為人工智能的未來做好準備》和《國家人工智能研發戰略規劃》，歐盟委員會制定了SPARC機器人創新計劃，英國和德國政府分別制定了“現代工業戰略”和“工業4.0”計劃，日本政府規劃了人工智能產業化路線并部署了超智能社會[8]。我國政府于2017年7月8日發布了《新一代人工智能發展規劃》，明確了人工智能作為我國產業升級和經濟轉型的主要動力[9]。而高德納(Gartner)在研究中公布的2017年重大科技發展趨勢表指出：未來將是以智能為核心、通過數字化實現萬物互聯的時代，人工智能將無處不在[10]。

在人工智能浪潮的沖擊和影響下，社會的各個領域都在經歷著變革。在此背景下，在做好傳統質量科普工作的同時，更要思考如何規劃好明天的“人工智能+質量科普”模式。這對研究應用新技術推動質量科普事業的發展具有重要意義。

3 質量科普傳播智能平臺設計

3.1 概述

質量科普傳播智能平臺是一套可以進行科普知識問答、科普實踐引導、科普視頻播放、科普教學互動的人工智能平臺，基于向硬件云平臺錄入質量科普知識內核，通過一套基于語音識別、語義理解、語音合成、人臉識別和跟蹤、機器視覺等多種智能人機交互能力的機器人本體系統，探索“人工智能+質量科普”的創新工作模式。

3.2 系統架構

平臺系統采用基于互聯網的C/S架構，機器人終端通過接入層、服務層來訪問引擎層，使機器人獲得語音、語義和人臉識別能力，其基本拓撲結構如圖1所示。

3.3 工作流程

質量科普傳播智能平臺的工作模塊由四大部分組成，分別是硬件終端（所有對外服務展示的載體，見圖2）、語音識別系統ASR（將用戶語音轉換為文本）、語義解析系統NLU（理解用戶語言的真正含義）以及語音合成系統TTS（將文本答案轉換成語音）。

圖1 質量科普傳播智能平臺系統架構

圖2 硬件終端實物圖及部件圖

質量科普傳播智能平臺的工作流程為：用戶端通過語音向硬件終端詢問質量安全知識，硬件終端接收后流轉到系統的語音平臺，通過平臺的語音識別（ASR）將語音消息轉換為文本消息傳輸到系統的語義平臺，隨后通過語義理解（NLP）進行分析，將分析結果再次傳輸給語音平臺，最后通過語音播報（TTS）將質量安全知識播報給用戶。安全知識的內容需要維護人員通過管理平臺進行錄入，傳輸給語義平臺進行分析。其中，人工智能系統語音平臺中的ASR相當于耳朵、TTS相當于嘴巴，語義平臺的語義理解（NLP）是最核心部分相當于大腦，大腦分析的來源是維護人員通過管理平臺進行內核錄入，然后基于計算機的神經網絡進行分析計算（見圖3和圖4）。

3.4 應用實踐

平臺維護人員通過管理平臺建立質量科普知識庫，并定期進行錄入和維護，形成強大的質量科普人工智能數據庫。質量科普傳播智能平臺的智能機器人結合人體感應、避障與人臉識別等技術，可以主動感應附近的人，并主動移動到相關的人面前，與對應的人進行交流互動，實現質量知識互動問答。與此同時，機器人集成了激光SLAM導航技術和自適應實時路徑規劃技術。多個測距攝像頭、障礙物躲避超聲波傳感器及紅外防跌落傳感器，采用激光雷達實現SLAM，結合超聲波來防護其檢測盲點。可以根據質量科普實踐場地情況，設置多個互動講解點，為質量科普實踐場地的學習參觀者進行引路和智能講解，在講解途中可以進行人機互動并播放質量安全知識視頻。

根據質量科普傳播對象情況，受眾群體一般可分為學生、消費者及企業生產者。平臺針對不同的傳播對象在管理平臺建立不同的質量科普知識庫，精準化、有針對性地提高質量科普傳播效率。針對學生，科普內容深入淺出，覆蓋學生常接觸到的食品、兒童玩具、文教用品等內容，與課本、理論課程相結合，設計制作適合不同年級學生認知水平的科普視頻課程，通過智能機器人與學生開展互動，生動地傳播質量安全知識；針對消費者，科普內容關注質量民生，覆蓋民生關切的質量安全風險知識及相關質量安全突發事件處理等內容，與社會質量事件熱點相結合，用產品質量檢測數據回應民生關切，通過與智能機器人的互動及播報相關質量視頻，幫助消費者煉就識別產品質量的“火眼金睛”；針對企業生產者，科普內容以強調產品質量安全的重要性為主線，根據企業需求制作專業對口的質量安全知識視頻，通過智能機器人互動交流服務幫助企業答疑解惑，進一步提高企業管理者的質量安全意識。

圖3 面向自然語言處理的深度學習平臺（DLTK）

圖4 DLTK-NER

4 結語及展望

質量科普傳播智能平臺利用人工智能技術，創新性地將傳統質量科普傳播工作與人工智能相結合，針對不同科普傳播對象，建立質量科普知識庫，有針對性地制作開發質量科普問答互動內容、質量科普傳播視頻課程，能夠實現人機質量科普相關知識的互動交流，并開展質量科普實踐場地的人工智能引導和講解，進一步提高質量科普傳播的針對性、有效性和趣味性。

目前質量科普傳播智能平臺剛剛起步運營，“人工智能+質量科普”這一創新工作模式仍處于探索階段，無經驗可尋，運營數據積累來源較為單一，該平臺對質量科普傳播促進的成效仍有待民眾滿意度測評信息的反饋。因此，下一步質量科普傳播智能平臺將在實踐應用中不斷積累經驗，根據民眾反饋及時完善調整運營機制，為“人工智能+質量科普”提供相關經驗和技術參考，為傳播質量科普、夯實質量文化貢獻更多力量。