自然語言處理的旅游景區(qū)智能講解系統(tǒng)分析

劉 鵬

（中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司棗莊市分公司，山東棗莊 277100）

1 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

在系統(tǒng)架構(gòu)的設(shè)計中，“五視圖法”較為常用。旅游景區(qū)的智能系統(tǒng)采取這種方法設(shè)計其邏輯結(jié)構(gòu)以及物理結(jié)構(gòu)[1]。

1.1 物理架構(gòu)

隨著移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)以及云計算等信息技術(shù)的發(fā)展，該智能系統(tǒng)根據(jù)“云+端”模式設(shè)計的物理架構(gòu)如圖1 所示。

圖1 系統(tǒng)物理架構(gòu)

通過圖1 可以看出，系統(tǒng)主要分為講解服務(wù)端以及游客移動端，通過互聯(lián)網(wǎng)連接。服務(wù)端是由安裝本系統(tǒng)的云主機集群組成，移動端為安裝本系統(tǒng)的智能手機。為了能夠讓移動端通用性較好，啟動該App 時，系統(tǒng)先接入服務(wù)器通信，接入服務(wù)器可以接收定位數(shù)據(jù)，查詢出游客所在的景區(qū)，將講解服務(wù)訪問地址發(fā)送給移動端[2]。移動端App 通過地址和景區(qū)服務(wù)器通信，以完成講解服務(wù)。系統(tǒng)提供兩種方式讓各個景區(qū)進行選擇，這是為了緩解不同景區(qū)游客并發(fā)訪問的壓力。這兩種選擇分別是以獨立知識庫方式入駐平臺和以獨立訪問域方式接入平臺，第一種方式能夠節(jié)省前期的投入成本，對規(guī)模較小景區(qū)比較適用；第二種能夠緩解服務(wù)器訪問壓力，減少網(wǎng)絡(luò)擁堵，對規(guī)模大的景區(qū)較為適用[3]。

1.2 邏輯架構(gòu)

系統(tǒng)邏輯架構(gòu)如圖2 所示，系統(tǒng)從軟件方面分為兩部分，一是在智能手機上安裝的App，二是在云主機上的講解服務(wù)程序。移動端是游客享受景點講解的介質(zhì)，提供了系統(tǒng)應(yīng)答、游客問詢語音輸入以及游客定位數(shù)據(jù)獲取等功能[4]。服務(wù)端主要完成對話策略管理、對話狀態(tài)跟蹤、命名實體識別、文本向量化處理以及語音識別等功能，根據(jù)游客的意圖，系統(tǒng)會檢索景區(qū)的知識庫，在移動端App上生成講解的內(nèi)容[5]。

圖2 系統(tǒng)邏輯架構(gòu)

2 關(guān)鍵技術(shù)分析

通過圖2 可以看到，系統(tǒng)最重要的部分是服務(wù)端的講解服務(wù)程序，其由命名實體識別、文本向量化處理以及語音識別等模塊組成。因語音識別與生成技術(shù)已經(jīng)很成熟了，所以本文主要對講解知識檢索、對話策略管理、命名實體識別以及文本向量化處理等技術(shù)進行研究[6]。

2.1 文本向量化處理

文本向量化處理的目的是將識別的用戶話語文本經(jīng)過編碼與詞嵌入處理，計算所需實數(shù)域空間連續(xù)向量。詞嵌入是編碼得到的高維空間向量映射為實數(shù)域空間的向量。

2.2 命名實體識別

命名實體識別模塊在本系統(tǒng)中主要是把用戶話語中的特定意義識別出來，并在定義好的語義槽中進行填充。文本向量化模塊輸出的用戶詞向量輸入到該模塊中，該模塊能夠辨識出槽值。

2.3 對話策略管理

自然語言處理系統(tǒng)想要建立還需另外一個核心模塊，即對話策略管理，這個模塊主要有系統(tǒng)動作生成、系統(tǒng)動作選擇以及游客意圖識別等功能，對話特征向量與用戶詞向量為輸入，待執(zhí)行系統(tǒng)動作為輸出[7]。

2.4 講解知識檢索

游客的意圖識別出來之后，從景點講解知識庫中講解知識檢索模塊會找出系統(tǒng)所需的知識，輸出講解內(nèi)容模塊，通過該模塊生成講解詞回復(fù)給游客[8]。知識檢索要先做好建模，目前較為常用的知識建模方法是本體方法，其來源于哲學(xué)概念，主要對存在的人、事、物進行客觀的描述。

3 可行性驗證

為了對前述系統(tǒng)方法和架構(gòu)的可行性進行檢驗，本文通過實際開發(fā)，從搭建實驗環(huán)境、構(gòu)建知識庫、實現(xiàn)軟件功能以及分析實驗結(jié)果進行闡述。

3.1 搭建實驗環(huán)境

采取2 部安卓智能手機與3 臺電腦對實驗環(huán)境進行構(gòu)建，3 臺電腦分別用于自然語言處理、旅游本體知識管理以及服務(wù)端統(tǒng)一接入服務(wù)器。2 部手機都安裝該系統(tǒng)App，讓游客進行模擬使用。

3.2 講解知識庫構(gòu)建

根據(jù)旅游本體模型，以我國某個景區(qū)為例，對該景區(qū)的資料進行人工收集整理，并構(gòu)建本體知識庫，保存到知識管理服務(wù)器中。

3.3 軟件功能實現(xiàn)

3.3.1 統(tǒng)一接入服務(wù)程序

統(tǒng)一接入服務(wù)程序具有景區(qū)定位功能以及驗證游客賬戶功能。采用Web 服務(wù)方式，使用Spring Boot 框架與Java語言，對外提供API 接口，讓移動端App 能夠訪問。

3.3.2 自然語言處理程序

自然語言處理程序是整個系統(tǒng)最核心的部分，其主要完成講解內(nèi)容生成、對話狀態(tài)跟蹤、命名實體識別、語音識別、應(yīng)答語音生成、文本向量化處理等環(huán)節(jié)。

3.3.3 講解知識檢索程序

講解知識檢索程序主要是完成本體知識檢索。采用Web 服務(wù)方式，使用Spring Boot 框架與Java 語言，提供API 接口，調(diào)用語言處理程序。

3.3.4 移動端App

作為系統(tǒng)和游客交互介質(zhì)的移動端App 具有系統(tǒng)應(yīng)答、游客問詢語音輸入以及獲取定位數(shù)據(jù)等功能。當游客使用手機啟動該App 時，系統(tǒng)先獲取游客定位數(shù)據(jù)，傳回服務(wù)端識別所在景區(qū)，同時會播放景區(qū)預(yù)設(shè)的視頻、語音以及圖片等，通過該App 話筒按鍵進行語音詢問，服務(wù)端會根據(jù)自然語言處理程序進行識別并轉(zhuǎn)化成文本，對文本進行處理。

3.4 分析實驗效果

為了對系統(tǒng)講解服務(wù)效果進行檢驗，先隨機抽取講解知識庫中的一些實例，設(shè)計50 名游客可能提出的問題，然后對每個問題的正確回答通過人工標定進行系統(tǒng)測試；之后對每次系統(tǒng)響應(yīng)結(jié)果進行記錄；最后對系統(tǒng)每輪對話的響應(yīng)精度進行計算。經(jīng)過測算得到，系統(tǒng)響應(yīng)精確度為57%，達到預(yù)期效果，能夠滿足旅游講解服務(wù)需求。

4 結(jié)語

開展智慧旅游建設(shè)的目的是通過先進的信息技術(shù)提高旅游服務(wù)的質(zhì)量。在人工智能研究中，自然語言處理是一個熱點，能夠在輿情監(jiān)測、知識獲取以及人機對話中廣泛應(yīng)用。在技術(shù)角度探討本文對旅游景區(qū)智能講解系統(tǒng)，主要的目的就是讓游客能夠享受到高質(zhì)量、個性化以及低成本的旅游景區(qū)電子講解服務(wù)。