基于知識圖譜與智能問答系統(tǒng)的淮揚美食可視化研究

摘 要：

淮揚美食歷史悠久、風(fēng)味獨特，是中國傳統(tǒng)美食的代表之一。為進一步傳播和推廣淮揚美食，采用Neo4j圖數(shù)據(jù)庫存儲和管理經(jīng)典淮揚美食的原料組成、工藝特色、文化內(nèi)涵和健康效益等知識圖譜數(shù)據(jù)，利用可視化工具展示淮揚美食知識圖譜的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容，并進一步建立智能問答系統(tǒng)，聯(lián)合可視化知識圖譜，搭建實時、便捷的淮揚美食信息服務(wù)平臺，希冀為淮揚美食的數(shù)字化和智能化提供一種有效的方法和案例，并為相關(guān)領(lǐng)域知識圖譜的構(gòu)建和應(yīng)用提供參考和借鑒，助力世界美食文化的傳播和交流。

關(guān)鍵詞： 淮揚美食;知識圖譜;智能問答;Neo4j

中圖分類號： TS 972.182.53-59 ""文獻標(biāo)志碼： A ""文章編號：

2095-8730（2024）04-0038-08

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展，人們獲取信息的方式發(fā)生了巨大的變化，網(wǎng)絡(luò)媒介不僅能夠提供豐富多樣的信息內(nèi)容，還具有方便快捷、互動性強、覆蓋面廣等特點，信息傳播更加高效便捷。美食資訊作為一種重要的文化信息，受網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的影響尤深。越來越多的人通過美團、大眾點評或微信公眾號等網(wǎng)絡(luò)平臺獲取最新的美食資訊，了解美食的制作方法和歷史文化，在家中學(xué)習(xí)制作美味佳肴已成為社會生活的新風(fēng)尚。

淮揚菜是中國四大菜系之一，歷史悠久，流行于淮揚地區(qū)，以其營養(yǎng)、美味、清雅而深受民眾喜愛。在揚州入選“世界美食之都”的建設(shè)背景下，淮揚菜更加受到國內(nèi)外美食愛好者的廣泛關(guān)注和推崇［1］。然而，與其他美食相比，傳統(tǒng)淮揚美食的網(wǎng)絡(luò)傳播仍面臨著一些困難和挑戰(zhàn)［2］，存在經(jīng)典淮揚美食的數(shù)字化程度較低、宣傳力度不夠、消費者認知度不高等問題，降低了經(jīng)典淮揚美食的可視化傳播效果［3］。

為解決以上問題，本研究采用新型信息儲存方式和人機交互技術(shù)，構(gòu)建了淮揚美食的知識圖譜和智能問答系統(tǒng)，旨在提升淮揚美食的可視化傳播效果及用戶體驗。其中知識圖譜在新的信息源和數(shù)據(jù)不斷更新和升級的同時，能夠隨時得到補充，為用戶提供更全面的信息；便捷的查詢功能能使用戶更高效地獲取所需內(nèi)容。通過知識圖譜中的可視化功能，消費者可更直觀地了解淮揚美食的特點和制作方法，這對經(jīng)典淮揚美食的傳播大有裨益。此外，智能問答系統(tǒng)可針對當(dāng)前信息準確性低和菜譜中菜肴制法不統(tǒng)一等問題提供有效的解決方案，幫助人們快速準確地獲取菜肴相關(guān)信息。因此，可視化知識圖譜和智能問答系統(tǒng)可成為推廣淮揚美食的重要手段。

本研究的主要貢獻和創(chuàng)新點具體體現(xiàn)在以下幾個方面：

一是首次嘗試利用知識圖譜和智能問答技術(shù)對淮揚美食進行可視化傳播，為淮揚美食的傳承和發(fā)展提供了新的思路和方法;

二是通過收集和整理大量的經(jīng)典淮揚美食相關(guān)數(shù)據(jù)，構(gòu)建了一個全面、詳細、權(quán)威的淮揚美食知識圖譜，涵蓋了淮揚美食的歷史、文化、烹飪技法、食材、營養(yǎng)等諸多方面的知識，為淮揚美食的可視化傳播提供了豐富的信息資源;

三是通過設(shè)計，構(gòu)建了一個基于知識圖譜的淮揚美食智能問答系統(tǒng)，能夠根據(jù)用戶的自然語言問題，從知識圖譜中檢索和獲得相關(guān)答案，以友好、準確、高效的方式向用戶展示淮揚美食的知識，為淮揚美食的網(wǎng)絡(luò)傳播提供便捷的信息服務(wù)。

1 可視化工具介紹

1.1 知識圖譜

知識圖譜［4］是一種以結(jié)構(gòu)化形式描述現(xiàn)實世界中的客觀知識的信息儲存方式，它可以將抽象的信息映射為圖形元素，幫助用戶直觀地感知和分析數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對知識的有效構(gòu)建和表達［5］，從而擴大其在各個領(lǐng)域的應(yīng)用范圍。其獨特之處在于整合多源信息的能力，能夠從不同數(shù)據(jù)源中匯集信息并結(jié)構(gòu)化存儲，使信息易于管理、檢索和理解，是知識管理和智能應(yīng)用的強大工具。此外，知識圖譜具備語義理解和推理能力，跨領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，支持智能決策，適應(yīng)環(huán)境變化，語言無關(guān)性強及具備數(shù)據(jù)可視化和探索功能，能夠為用戶提供全面、準確的知識服務(wù)。基于這些優(yōu)點，各領(lǐng)域?qū)Ｓ玫闹R圖譜不斷涌現(xiàn)，如語言學(xué)術(shù)語知識圖譜［6］、中醫(yī)藥知識圖譜［7］、玉米知識圖譜［8］、食物知識圖譜［9］等，它們針對特定的領(lǐng)域需求，構(gòu)建了豐富的知識體系，為用戶提供了便捷的信息服務(wù)。知識圖譜能夠更便捷地存儲信息，并且以可視化形式更直觀地向人們展示所需信息。

然而在烹飪領(lǐng)域，有關(guān)菜肴知識圖譜的研究較少，更多是一些面向非專業(yè)用戶的知識圖譜，僅用于菜肴檢索與推薦服務(wù)。HELMY等［10］整合了飲食、健康、文化、營養(yǎng)等多種本體，建立了可實現(xiàn)個性化食品檢索的數(shù)據(jù)庫。DRAGONI等［11］提出了一種基于語義的知識管理模型，將用戶的飲食數(shù)據(jù)與基于本體的領(lǐng)域知識相匹配來進行知識推理，監(jiān)督人們的健康行為。目前有關(guān)烹飪領(lǐng)域知識圖譜的構(gòu)建多集中于國外，對我國具有眾多烹飪流派的菜肴體系沒有現(xiàn)實指導(dǎo)意義。因此，有必要構(gòu)建基于我國傳統(tǒng)烹飪美食的知識圖譜，以期更好地促進世界美食文化的傳播和交流。

1.2 智能問答系統(tǒng)

智能問答系統(tǒng)［12］是一種能夠以精確的語言形式對用戶提出的問題進行回答的人機交互技術(shù)，它可以幫助用戶實時便捷地掌握所需要的信息，是未來信息智能服務(wù)的關(guān)鍵性技術(shù)之一。知識圖譜和智能問答的有機結(jié)合，能夠讓機器像人類一樣去理解和回答問題［13］，是使機器實現(xiàn)知識應(yīng)用并能夠與真實世界交互的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。近年來，基于知識圖譜的智能問答系統(tǒng)在各個領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，如新冠肺炎知識圖譜智能問答系統(tǒng)［14］、圖書館咨詢智能問答系統(tǒng)［15］、中國大學(xué)慕課知識圖譜智能問答系統(tǒng)［16］等，它們能夠根據(jù)用戶的自然語言問題，從知識圖譜中檢索和推理出相關(guān)的答案，以友好、準確、高效的方式向用戶展示知識。此外，基于知識圖譜的智能問答系統(tǒng)還應(yīng)用于其他重要領(lǐng)域，如電影信息服務(wù)領(lǐng)域，HE等［17］從電影知識圖譜中提取相關(guān)的實體、屬性、關(guān)系等信息，生成自然語言的答案，同時還能提供相關(guān)的電影推薦；醫(yī)療咨詢領(lǐng)域，LIU等［18］設(shè)計了一種基于知識圖譜的醫(yī)療智能問答系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠根據(jù)用戶的疾病、癥狀、藥物等問題，從醫(yī)療知識圖譜中檢索出相關(guān)的醫(yī)學(xué)知識，生成簡潔、準確、可信的答案，并能提供相關(guān)的醫(yī)療建議；旅游服務(wù)領(lǐng)域，CHEN等［19］構(gòu)建了一種基于知識圖譜的旅游智能問答系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠根據(jù)用戶的問題，從旅游知識圖譜中獲取相關(guān)的景點、酒店、餐廳、交通等信息，生成詳細、有用、有趣的答案，還能提供相關(guān)的旅游攻略。

綜上所述，基于知識圖譜的智能問答系統(tǒng)是一種具有廣闊發(fā)展前景和應(yīng)用潛力的技術(shù)，它能夠有效地利用知識圖譜中的結(jié)構(gòu)化和語義化的知識，為用戶提供智能化［3］、多樣化［20］、個性化［21］、的信息服務(wù)，是未來信息智能服務(wù)的重要組成部分。因此，基于這一優(yōu)勢，本研究致力于開發(fā)一個基于知識圖譜的淮揚美食智能問答系統(tǒng)，使其能夠根據(jù)用戶提出的問題，從中檢索出相關(guān)的美食、菜系、工藝、歷史、文化等信息，不僅能夠生成豐富、有趣的答案，還能提供相關(guān)的美食推薦，為用戶提供一種全新的美食服務(wù)體驗。

2 淮揚美食知識圖譜的構(gòu)建

2.1 構(gòu)建思路

淮揚美食是中國飲食文化中的瑰寶，淮揚菜獨特的烹飪風(fēng)格和豐富的菜肴種類使其備受推崇。然而，傳統(tǒng)的淮揚菜名常常較為晦澀，難以直觀地反映菜品的特點、原料及制作方法，給其傳播帶來了一定的難度。因此，構(gòu)建經(jīng)典淮揚美食的可視化知識圖譜是傳播淮揚美食文化的重要抓手和有效途徑，它不僅能對豐富的淮揚美食信息進行系統(tǒng)整合和展示，使大眾能輕松獲取相關(guān)知識，還能讓大眾深入領(lǐng)略淮揚美食的文化內(nèi)涵。

淮揚美食知識圖譜的構(gòu)建具有如下優(yōu)勢：其一，知識圖譜可以通過直觀的方式展示淮揚菜品之間的關(guān)聯(lián)性與差異性;其二，知識圖譜可以提供詳細的菜品信息，包括原料構(gòu)成、烹飪方法、風(fēng)味特點等，讓人們對淮揚菜肴有一個更加全面的認識。具體的構(gòu)建步驟如下：

第一，確定淮揚美食的菜名和原材料作為知識圖譜的核心實體，進而從類屬上將其分為“分類屬性”“工藝屬性”“風(fēng)味特色”等并確定其作為知識圖譜的屬性值。例如，“揚州炒飯”是一個菜名實體，其分類屬性值是“米飯類”，其工藝屬性值是“將大米煮熟后晾涼，加入雞蛋、火腿、蝦仁、青豆、海參、瑤柱等配料，用油翻炒均勻”，其風(fēng)味特色屬性值是“色澤鮮艷，香氣四溢，米粒飽滿，軟硬適中”等。

第二，確定淮揚美食之間以及淮揚美食與原料之間的關(guān)系，將其作為知識圖譜的關(guān)系類型。例如，“蝦籽陽春面”與“軟兜長魚”之間的關(guān)系是“搭配”，表示這兩道美食可以一起食用;“蝦籽陽春面”與“面條”之間的關(guān)系是“包含”，表示這道美食的主要原料是面條。

第三，根據(jù)淮揚美食的菜名、原料、關(guān)系和屬性值，構(gòu)建淮揚美食知識圖譜的三元組，形成知識圖譜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。例如，“蝦籽陽春面”“搭配”“軟兜長魚”是一個三元組，表示這兩道美食的搭配屬性;“蝦籽陽春面”“包含”“面條”是一個三元組，表示這道美食的原料屬性;“蝦籽陽春面”“分類”“面食類”是一個三元組，表示這道美食的分類屬性。

第四，根據(jù)淮揚美食知識圖譜的三元組，繪制淮揚美食知識圖譜的網(wǎng)絡(luò)圖，展示知識圖譜的可視化效果。

2.2 數(shù)據(jù)來源

本研究的數(shù)據(jù)來源以淮揚菜的發(fā)源地——揚州、淮安兩地為主，進而從揚州大學(xué)中餐繁榮基地官網(wǎng)和淮揚菜系公共服務(wù)平臺獲取了近120種淮揚美食的菜名、原料、工藝細節(jié)、營養(yǎng)價值、風(fēng)味特色、文化內(nèi)涵等信息。其中揚州大學(xué)中餐繁榮基地是由國務(wù)院僑務(wù)辦公室設(shè)立的首個面向全球華僑華人中餐業(yè)開展培訓(xùn)、科研和交流的基地，其官網(wǎng)中涉及的所有菜肴均由行業(yè)專家采用傳統(tǒng)制作技藝呈現(xiàn)，講解充分、內(nèi)容翔實。淮揚菜系公共服務(wù)平臺是由淮安地區(qū)的江蘇食品藥品職業(yè)技術(shù)學(xué)院創(chuàng)辦，網(wǎng)站內(nèi)部包含了近80道淮揚經(jīng)典名菜，均有完整的視頻呈現(xiàn)，對菜肴的制作細節(jié)、關(guān)鍵工藝技藝、營養(yǎng)價值和文化內(nèi)涵均有較為清晰的展示。數(shù)據(jù)來源中的淮揚美食覆蓋了淮揚菜的主要類別和代表菜品，對全面了解、傳播、傳承淮揚美食具有重要價值。本研究通過嚴格把控數(shù)據(jù)來源構(gòu)建淮揚美食知識圖譜，這是推動淮揚美食數(shù)字化發(fā)展的關(guān)鍵步驟。淮揚美食知識圖譜的構(gòu)建思路詳見圖1。

2.3 實體抽取與對齊

在進行數(shù)據(jù)采集后，本研究的第一步是抽取經(jīng)典淮揚美食的菜名和原料作為知識圖譜的主要實體。菜名實體是淮揚美食知識圖譜的核心節(jié)點，反映了淮揚美食的名稱和特色。原料實體是淮揚美食知識圖譜的重要屬性，反映了淮揚美食的選料要求。本研究采用基于規(guī)則的方法，根據(jù)淮揚美食的介紹和圖片，提取菜名和原料的實體，并用標(biāo)簽進行標(biāo)注。例如，“揚州炒飯”是一個菜名實體，用lt;菜名gt;標(biāo)簽表示;“大米”是一個原料實體，用lt;原料gt;標(biāo)簽表示。

實體抽取的目的是構(gòu)建淮揚美食知識圖譜的數(shù)據(jù)源，但實體抽取的結(jié)果可能存在一些問題，如實體的重復(fù)、歧義、缺失等，這些問題會影響知識圖譜的質(zhì)量和效果。因此，本研究的第二步是對實體進行對齊，即消除實體之間的不一致性，提高實體的準確性和一致性。實體對齊的方法主要有兩種：基于機器學(xué)習(xí)的方法和基于知識庫的方法。基于支持向量機和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等機器學(xué)習(xí)算法，對實體進行特征提取和相似度計算，以判斷實體的同一性或相關(guān)性。隨后，利用百度百科和維基百科等現(xiàn)有知識庫，對實體進行語義匹配和邏輯推理，最終確定實體之間的對應(yīng)關(guān)系。

具體步驟如下：

（1）實體標(biāo)準化，即將實體轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的格式和表達方式，消除實體的拼寫、格式、語言等差異。例如，“揚州炒飯”和“Yangzhou fried rice”是同一個實體，但由于語言的不同，需要將后者轉(zhuǎn)換為前者，以保持實體的一致性。

（2）實體同義化，即將具有相同或相近意義的實體合并為同一個實體，消除實體的語義冗余。例如，“筍丁”和“筍片”都取材于原料“筍”，僅在切片工藝上不同，因此可以將它們合并為“筍”，以保持實體的簡潔性。

（3）實體消歧化，即將具有多種含義的實體區(qū)分開來，消除實體的語言歧義。例如，“雞湯”既可以指一種淮揚美食，也可以指一種心靈雞湯，因此需要根據(jù)上下文和知識庫的信息，將它們區(qū)分為“雞湯lt;菜名gt;”和“雞湯lt;心靈gt;”，以保證實體的準確性。

（4）實體補全，即將缺失的實體補充進來，避免實體信息的不完整。例如，“揚州炒飯”的原料中，除了“大米”之外，還有“雞蛋”“火腿”“蝦仁”“青豆”等，因此需要根據(jù)知識庫的信息，將它們補充到實體列表中，以保持實體信息的完整性。

通過以上步驟，本研究完成了實體抽取與對齊的過程，力圖為淮揚美食知識圖譜的構(gòu)建奠定強大而穩(wěn)定的基礎(chǔ)。

2.4 知識圖譜構(gòu)建及可視化實現(xiàn)

在進行實體抽取與對齊后，繼續(xù)將實體抽取與對齊結(jié)果（淮揚美食菜名、原料、關(guān)系和屬性值）

轉(zhuǎn)換為知識圖譜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，即三元組。三元組是知識圖譜的基本單元，由頭實體、關(guān)系和尾實體組成，表示實體之間的語義關(guān)聯(lián)。例如，“揚州炒飯”“搭配”“軟炸里脊”是一個三元組，表示這兩道菜的搭配關(guān)系;“揚州炒飯”“包含”“大米”是一個三元組，表示這道菜的原料關(guān)系;“揚州炒飯”“分類”“米飯類”是一個三元組，表示這道菜的分類屬性。本研究采用Cypher語法，將淮揚美食的三元組信息導(dǎo)入Neo4j數(shù)據(jù)庫中，形成淮揚美食知識圖譜的數(shù)據(jù)源。

Neo4j是一個流行的圖數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，支持圖結(jié)構(gòu)的存儲、查詢和分析，提供了豐富的可視化功能和接口。本研究使用Neo4j的瀏覽器客戶端，對淮揚美食知識圖譜進行可視化圖片和演示視頻展示。在Neo4j的可視化界面中，節(jié)點表示實體，邊表示關(guān)系，屬性值可以用標(biāo)簽或顏色等方式表示。Neo4j中層次化的圖結(jié)構(gòu)可以非常清晰直觀地展示淮揚美食的相關(guān)關(guān)系及淮揚美食與食材之間的相關(guān)性（詳見圖2）。知識圖譜具有強大的檢索功能，基于該知識圖譜，可以從多種角度展示淮揚美食之間的相互關(guān)系，以便更清晰地了解淮揚美食的原料與制作方法。

2.5 基于知識圖譜的淮揚美食分析

淮揚美食歷史悠久，揚州和淮安在歷史上是重要的交通樞紐，明清之際鹽商和文人的聚集推動了淮揚美食的迅速發(fā)展。隨著時間的推移，淮揚美食融合了各地特色，吸收了眾多菜系的精髓，形成了獨具特色的風(fēng)味。經(jīng)統(tǒng)計，淮揚美食沒有明顯的種類傾向，肉、禽、蛋、水產(chǎn)、蔬菜等類別菜肴均在淮揚美食中占據(jù)重要位置（表1），其中少量的山珍海味也得益于淮揚重要的地理位置。由此可見，豐富且全面的菜譜分類是淮揚美食名滿天下的重要原因之一。

揚州、淮安屬于內(nèi)陸城市，淮揚美食中的常見食材往往都出自當(dāng)?shù)亍；磽P美食非常注重食材的新鮮度，強調(diào)在烹飪中突出本味，因此常使用筍、菜心、鮮菇等淡雅原料為菜肴賦鮮。此外，淮揚地區(qū)盛產(chǎn)禽畜，且當(dāng)?shù)厍萑夂托笕獾钠焚|(zhì)較高，如豬肉，雞和鴨等食材運用廣泛。淮揚境內(nèi)水網(wǎng)密布，水系發(fā)達，其水產(chǎn)類食材非常豐富（表2）。可見，淮揚美食的常用食材與其地理位置息息相關(guān)。

進一步結(jié)合淮揚美食知識圖譜和自然語言處理工具統(tǒng)計淮揚美食的口味偏好，淮揚美食口味特色以鮮、香為主，各種口味的美食也體現(xiàn)了淮揚美食與其他菜系的融合和創(chuàng)新（表3）。傳統(tǒng)淮揚美食以清淡鮮美、刀工精湛、原料精選和技藝高超而聞名，這與知識圖譜分析結(jié)果一致。

3 智能問答系統(tǒng)構(gòu)建及效果分析

3.1 構(gòu)建思路

對智能問答系統(tǒng)的研究旨在充分利用淮揚美食知識圖譜的豐富信息，構(gòu)建一個能夠滿足用戶需求的智能問答系統(tǒng)，從而提升用戶對淮揚美食的了解和體驗，其功能與優(yōu)勢在于，首先能夠幫助用戶更加便捷地獲取關(guān)于淮揚美食的各種信息。其次，可以結(jié)合淮揚美食知識圖譜中的數(shù)據(jù)和信息，準確、全面地回答用戶提出的具體問題。此外，智能問答系統(tǒng)還可以通過知識圖譜的不斷更新和擴展，提升回答的準確率。因此，基于淮揚美食知識圖譜的智能問答系統(tǒng)能夠極大地促進淮揚美食的傳播。該智能問答系統(tǒng)的主要功能如下：

（1）回答用戶提出的關(guān)于淮揚美食的制作方法問題，如“這道菜的做法是什么？”“這道菜怎么做才好吃？”等。該功能需要從知識圖譜中提取淮揚美食的工藝屬性值，以及相關(guān)的制作步驟和技巧，以文字或圖片的形式展示給用戶。

（2）回答用戶提出的關(guān)于淮揚美食的原料問題，如“這道菜需要哪些原材料？”“這些原材料在哪里可以買到？”等。該功能需要從知識圖譜中提取淮揚美食的原料實體，以及相關(guān)的選購和保存方法，以文字或圖片的形式展示給用戶。

（3）回答用戶提出的關(guān)于淮揚美食的特點問題，如“這道菜的風(fēng)味特色是什么？”“這道菜有什么文化內(nèi)涵？”等。該功能需要從知識圖譜中提取淮揚美食的風(fēng)味特色屬性值，以及相關(guān)的歷史文化知識，以文字或圖片的形式展示給用戶。

（4）回答用戶提出的關(guān)于淮揚美食的分類問題，如“有哪些菜屬于淮揚名菜？”“這些菜分別是什么風(fēng)味？”等。該功能需要從知識圖譜中提取淮揚美食的分類屬性值，以及相關(guān)的風(fēng)味特征和口感，以文字或圖片的形式展示給用戶。

為實現(xiàn)以上功能，該智能問答系統(tǒng)的構(gòu)建思路如下：

（1）對用戶的問題進行自然語言處理，包括分詞、詞性標(biāo)注、命名實體識別、意圖識別等，以便理解問題的語義和目的。本研究采用python中的jieba庫進行分詞，利用詞典和規(guī)則進行詞性標(biāo)注和命名實體識別，利用機器學(xué)習(xí)算法進行意圖識別。

（2）根據(jù)用戶問題的關(guān)鍵點，從知識圖譜中檢索出相關(guān)的實體、關(guān)系和屬性值作為候選答案。本研究采用python的模糊匹配庫，將用戶輸入的語句與知識圖譜中所存在的內(nèi)容進行相似度計算，從而找出最匹配的候選答案。本研究使用cypher查詢語句，從Neo4j數(shù)據(jù)庫中查詢知識圖譜的數(shù)據(jù)。

（3）根據(jù)用戶的問題類型，從預(yù)定義的回復(fù)模板中選擇合適的模板，將候選答案填充到模板中，生成最終的回答。本研究根據(jù)不同的問題類型，設(shè)計了不同的回復(fù)模板，如“這道菜的做法是｛做法｝”、“這道菜需要｛原材料｝”等，以保持回答的一致性和規(guī)范性。

（4）根據(jù)用戶的問題內(nèi)容，從知識圖譜中提取相關(guān)的圖片，作為回答的輔助信息，增強回答的可信度和吸引力。本研究從揚州市烹飪餐飲協(xié)會官網(wǎng)獲取了淮揚美食的圖片，作為知識圖譜的一部分，在回答問題時可展示淮揚美食的外觀、原料、制作過程等圖片。

通過以上步驟，本研究形成了基于知識圖譜的智能問答系統(tǒng)的構(gòu)建思路（圖3）。

3.2 智能問答系統(tǒng)效果展示

由圖3可知，為驗證基于淮揚美食知識圖譜的智能問答系統(tǒng)的有效性和實用性，本研究設(shè)計了一些典型的用戶問題，如“清燉蟹粉獅子頭的主要食材與營養(yǎng)價值？”“八寶鴨的做法是什么？”“大煮干絲的特點是什么？”“淮揚名菜有哪些？”等，分別手動或語音輸入到智能問答系統(tǒng)中，觀察其回答效果（圖4）。

由圖4可知，智能問答系統(tǒng)能夠根據(jù)用戶的問題，從淮揚美食知識圖譜中檢索出相關(guān)信息，生成準確、完整且規(guī)范的回答，并以語音、文字和圖片的形式展示給用戶。同時，智能問答系統(tǒng)能夠正確回答有關(guān)淮揚美食的一些常見問題，如做法、原料、特點、分類等，其實時性和便捷性均優(yōu)于傳統(tǒng)的瀏覽器搜索與書籍查詢，有利于淮揚美食的實時推廣與可視化傳播。此外，智能問答系統(tǒng)具備較高的容錯率和智能化水平，能夠有效處理模糊查詢、錯別字和同義詞等情況，從而顯著提升用戶的交互體驗。

3.3 智能問答數(shù)據(jù)維護與用戶反饋措施

為保證智能問答系統(tǒng)的有效運行，需對淮揚美食的智能問答數(shù)據(jù)進行定期維護，首先去除菜肴本體中重復(fù)、錯誤或無關(guān)的數(shù)據(jù)，以確保數(shù)據(jù)質(zhì)量；其次對收集到的問題和答案進行分類和標(biāo)注，便于后續(xù)的分析和檢索，并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為機器可讀的格式，進而使用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫、文件系統(tǒng)等方式存儲和管理數(shù)據(jù)。

此外，為進一步優(yōu)化智能問答系統(tǒng)，用戶反饋后的改進措施必不可少。首先，分別邀請領(lǐng)域?qū)＜液蛷V大用戶對系統(tǒng)的回答進行評估，衡量其準確性和可操作性；其次，根據(jù)評估結(jié)果和用戶反饋，不斷改進系統(tǒng)的算法和模型，提升智能問答系統(tǒng)的性能和效果；最后通過多種渠道收集用戶的反饋和建議，根據(jù)用戶的需求和意見改進系統(tǒng)，從而使得淮揚美食智能問答系統(tǒng)能夠不斷適應(yīng)新需求，提供更加準確和高效的回答，有效保持系統(tǒng)的安全性和可靠性，以提升用戶滿意度。

4 結(jié)論與展望

本研究以淮揚美食為研究對象，探索了知識圖譜的構(gòu)建方法和應(yīng)用場景。嘗試將知識圖譜的技術(shù)應(yīng)用到淮揚美食領(lǐng)域，系統(tǒng)梳理了淮揚美食的菜名、原料、做法、特色、分類等信息，構(gòu)建了較為完整的淮揚美食知識圖譜，并根據(jù)知識圖譜的內(nèi)容進行深入分析，為淮揚美食的數(shù)字化和智能化提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和技術(shù)支撐。同時基于淮揚美食知識圖譜，構(gòu)建了一套智能問答系統(tǒng)，可供用戶實時便捷地搜索希望了解的淮揚美食相關(guān)信息，提高了用戶的交互體驗和滿意度，為淮揚美食可視化的傳播和推廣提供了新的渠道和平臺。

本研究仍存在一定的不足和局限，如研究數(shù)據(jù)主要來源于揚州市烹飪餐飲協(xié)會官網(wǎng)，官網(wǎng)雖具有一定的權(quán)威性和可信度，但仍可能存在數(shù)據(jù)不完整或不準確的情況，未來需要在數(shù)據(jù)的質(zhì)量和數(shù)量上進一步優(yōu)化和擴充。此外，本文的智能問答系統(tǒng)主要基于規(guī)則和模板的方法，雖然當(dāng)前系統(tǒng)能夠回答多數(shù)問題，但在靈活性和智能性方面仍存在一定局限性。未來，可通過更廣泛地應(yīng)用深度學(xué)習(xí)和自然語言處理技術(shù)，進一步提升系統(tǒng)在問題理解和解答過程中的表現(xiàn)。

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Visualization of Huaiyang cuisine based on knowledge graph and intelligent question answering system

GAO Xin1，2， WANG Yinlan3

（1.School of Information Engineering， Jiangsu College of Tourism， Yangzhou， Jiangsu 225127， China; 2.College of Information Engineering， Yangzhou University， Yangzhou， Jiangsu 225127， China; 3.Culinary Science and Technology Department， Jiangsu College of Tourism， Yangzhou 225000， China）

Abstract：

Huaiyang cuisine is one of the representatives of Chinese traditional cuisine， which has a long history and unique flavor. In order to further spread and promote Huaiyang cuisine， the Neo4j graph database was adopted to store and manage the knowledge graph data of classic Huaiyang cuisine， such as raw material composition， process characteristics， cultural connotation and health benefits， and visualization tool were used to show the structure and content of the knowledge graph of Huaiyang cuisine， and an intelligent question and answer system was further established to combine with visual knowledge map to build a real-time and convenient information service platform for Huaiyang cuisine. This research will provide an effective method and case for the digitalization and intelligentization of Huaiyang cuisine， and also provide reference and lessons for the construction and application of knowledge graph in similar fields， which helps to promote the dissemination and communication of world cuisine culture.

Key words：

Huaiyang cuisine; knowledge graph; intelligent question and answer; Neo4j

（責(zé)任編輯：王芙蓉）

收稿日期：2024-01-29

基金項目：2023年江蘇高校“青藍工程”優(yōu)秀教學(xué)團隊資助項目（0400301060209）；中餐非遺技藝傳承文化與旅游部重點實驗室開放課題（WLB2205）

作者簡介：

高 欣，男，江蘇旅游職業(yè)學(xué)院信息工程學(xué)院副教授，主要從事人工智能、算法博弈論研究，E-mail：116468382@qq.com;

王引蘭，女，江蘇旅游職業(yè)學(xué)院烹飪科技學(xué)院助教，主要從事烹飪科學(xué)原理、農(nóng)產(chǎn)品加工與質(zhì)量控制等研究，E-mail： 15190441730@163.com。