錢春陽

摘要：針對目前智慧校園中的各業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)孤島，以及訪問缺乏統(tǒng)一平臺入口的問題，提出了在移動互聯(lián)網(wǎng)下使用智能聊天技術(shù)借助微信構(gòu)建智慧校園信息平臺。該系統(tǒng)使用基于語義分析的關(guān)鍵詞提取技術(shù)構(gòu)建聊天過程，使智慧校園數(shù)據(jù)信息的獲取更加的智能化和友好化。

關(guān)鍵詞：智能聊天；智慧校園；微信；語義分析；關(guān)鍵詞提取

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1009-3044（2018）11-0218-02

1 概述

隨著當(dāng)前信息化技術(shù)的發(fā)展，高校的信息化水平也逐漸提升，智慧校園建設(shè)也在各大專院校陸續(xù)展開。各種信息化數(shù)據(jù)系統(tǒng)是智慧校園構(gòu)建中重要的組成部分，包括OA系統(tǒng)、教務(wù)系統(tǒng)、科研系統(tǒng)、郵件系統(tǒng)、學(xué)生信息系統(tǒng)以及校園內(nèi)的各種論壇平臺等，各院系部門之間也重復(fù)建設(shè)各種業(yè)務(wù)系統(tǒng)。這種情況的出現(xiàn)會導(dǎo)致各業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間彼此信息孤立，給使用者帶來諸多不便。

同時，隨著智能化終端的大規(guī)模普及，以及類似于微信等即時通訊軟件的廣泛使用，利用先進(jìn)的智能聊天技術(shù)來構(gòu)建智慧校園信息平臺就顯得意義非常重大，該平臺可以讓校園里的使用者很方便地通過聊天技術(shù)獲取各種數(shù)據(jù)，讓移動終端成為智慧校園數(shù)據(jù)信息的入口，也有助于解決校園中各業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)孤島問題。

2 智能聊天工具的選擇

目前隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，聊天入口有很多種實現(xiàn)方式，可以借助實體機(jī)器人實現(xiàn)人機(jī)對話的智能聊天方式，也可以借助即時通訊軟件，譬如QQ聊天或者微信公眾平臺的方式去實現(xiàn)。鑒于目前校園里的微信的普及，該智能聊天系統(tǒng)采用微信公眾號實現(xiàn)聊天功能。采用微信公眾號作為聊天工具有以下幾個優(yōu)點：一、微信用戶龐大，校園里的教師，學(xué)生都是其使用者，不需要推廣，并且采用微信公眾號操作簡單方便，容易上手。二、微信擁有比較完備的API文檔，支持各種系統(tǒng)的接入功能，對于系統(tǒng)的開發(fā)更加方便，而且該智能聊天系統(tǒng)采用的圖靈機(jī)器人也支持微信接口的接入，具備豐富的文檔，便于系統(tǒng)代碼的編寫[1]。

3智能聊天過程設(shè)計

3.1聊天數(shù)據(jù)信息的分類

在聊天過程中，為了增加聊天的智能性與友好性，現(xiàn)將聊天數(shù)據(jù)信息分為兩類，一種是無效數(shù)據(jù)信息，一種是有效數(shù)據(jù)信息。基于這兩種不同的聊天數(shù)據(jù)信息，采用不同的處理方法。

1）無效數(shù)據(jù)信息

無效數(shù)據(jù)信息就是指在智能聊天過程中，產(chǎn)生的聊天數(shù)據(jù)經(jīng)過語意識別后，不會調(diào)用智慧校園中業(yè)務(wù)系統(tǒng)的非有效數(shù)據(jù)信息。

為什么會產(chǎn)生無效數(shù)據(jù)？因為在整個智能聊天過程中，聊天信息是不能進(jìn)行有效控制與屏蔽的，允許聊天數(shù)據(jù)產(chǎn)生者輸入一些與智慧校園業(yè)務(wù)無關(guān)的信息。但是這部分無關(guān)的數(shù)據(jù)又不能因為其業(yè)務(wù)無關(guān)性而置之不理，或者采用極端的屏蔽行為，這就是無效數(shù)據(jù)信息產(chǎn)生的原因。面對無效數(shù)據(jù)信息，系統(tǒng)借助智能聊天工具-圖靈機(jī)器人。

圖靈機(jī)器人是個性化機(jī)器人的開放平臺，可以為使用者提供智能聊天的API接口。圖靈機(jī)器人基于DeepQA深度問答技術(shù)，對中文的識別準(zhǔn)確率高達(dá)90%，是目前中文語境下智能化程度最高的機(jī)器人。圖靈機(jī)器人的核心功能之一就是智能對話。智能對話是指，圖靈機(jī)器人可賦予軟硬件產(chǎn)品中文自然語言交互的能力。在當(dāng)前的聊天系統(tǒng)中我們可使用圖靈機(jī)器人的接口來處理無效數(shù)據(jù)信息的對話問題，讓聊天系統(tǒng)更加的智能化，友好化。

2）有效數(shù)據(jù)信息

在智能聊天系統(tǒng)的構(gòu)建中，除了無效數(shù)據(jù)信息就是有效數(shù)據(jù)信息，有效數(shù)據(jù)信息主要通過語義識別去分析聊天內(nèi)容，并且將有用的數(shù)據(jù)提取出來，通過接口傳遞到后臺業(yè)務(wù)系統(tǒng)，查詢或者處理所需的數(shù)據(jù)。

對于有效數(shù)據(jù)信息，智能聊天系統(tǒng)采用語義分析方法的關(guān)鍵詞提取去獲取有用的關(guān)鍵詞，然后與已存入的關(guān)鍵詞進(jìn)行匹配，如果匹配成功，就去查詢對應(yīng)的接口以獲取業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。該處理方法借助語義分析法的關(guān)鍵詞提取算法來完成整個聊天過程。

3.2 基于語義分析的關(guān)鍵詞提取方案

目前關(guān)鍵詞提取方案有很多，但是主要有三類：1）基于統(tǒng)計特征，如詞語出現(xiàn)頻度的統(tǒng)計；2）基于詞語網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)相應(yīng)的規(guī)則講文字轉(zhuǎn)換為詞語網(wǎng)絡(luò)，利用詞語網(wǎng)絡(luò)計算的關(guān)鍵度；3）基于語義，根據(jù)文字的語義特征提取關(guān)鍵詞或者轉(zhuǎn)換關(guān)鍵詞。在對應(yīng)當(dāng)前的智能聊天系統(tǒng)中，很明顯第三種基于語義特征更適合我們的關(guān)鍵詞提取方案。本系統(tǒng)設(shè)計中，在智能聊天過程中選擇采用了基于語義分析的關(guān)鍵詞提取[2]。

該方案的關(guān)鍵在于可以將對應(yīng)的關(guān)鍵詞根據(jù)相似語義轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)對應(yīng)的關(guān)鍵詞以便于業(yè)務(wù)接口的數(shù)據(jù)傳遞。

例如：學(xué)生小A通過智能聊天系統(tǒng)查詢自己的期末考試成績，智能聊天系統(tǒng)簡稱小智。對話如下：

小A：你好

小智：你好（圖靈機(jī)器人）

小A：我的語文課本在哪里？（此話是無效數(shù)據(jù)信息，但是有“語文”等關(guān)鍵詞，需要通過語義分析進(jìn)行判斷）

語義分析過程：獲取關(guān)鍵詞：語文、課本、在哪里。智能聊天系統(tǒng)對這幾個關(guān)鍵詞進(jìn)行分析，迅速將當(dāng)前關(guān)鍵詞與在系統(tǒng)中的關(guān)鍵詞進(jìn)行匹配，如果系統(tǒng)中能夠匹配上，或者匹配多個，則將結(jié)果羅列出來。假設(shè)系統(tǒng)中匹配上“語文”關(guān)鍵詞，有“語文期末成績”，“語文期中成績”兩個接口信息，于是將兩個接口名稱都返回至聊天窗口。讓小A選擇：（1）語文期末成績（2）語文期中成績（3）都不是，如果小A選擇（1）或者（2）則將對應(yīng)的學(xué)期信息返回到聊天窗口讓小A進(jìn)一步選擇學(xué)期，從而獲取信息。如果小A選擇（3）則自動跳轉(zhuǎn)至圖靈機(jī)器人進(jìn)行回答。

小A：我想知道我這學(xué)期的語文期末成績

語義分析過程：獲取關(guān)鍵詞：知道、這學(xué)期、語文、期末、成績。智能聊天系統(tǒng)對這幾個關(guān)鍵詞進(jìn)行分析，分為兩類：

a.語文、期末、成績，這三個關(guān)鍵詞可以從系統(tǒng)中匹配。

b.知道、這學(xué)期，這兩個關(guān)鍵詞無法從系統(tǒng)中進(jìn)行匹配。

此時，智能聊天系統(tǒng)迅速與系統(tǒng)中的關(guān)鍵詞進(jìn)行匹配，于是匹配上“語文期末成績”這個接口，但是僅僅從“語文期末成績”并不能通過接口獲取對應(yīng)數(shù)據(jù)，因為還有兩個關(guān)鍵詞沒有使用，此時通過語義分析對關(guān)鍵詞進(jìn)行轉(zhuǎn)換，用“知道”去匹配系統(tǒng)中的同義關(guān)鍵詞并轉(zhuǎn)換，可轉(zhuǎn)換成“查詢”關(guān)鍵詞，用“這學(xué)期”去匹配系統(tǒng)中的同義關(guān)鍵詞并進(jìn)行轉(zhuǎn)換，可轉(zhuǎn)換成當(dāng)前學(xué)期的數(shù)字信息，譬如201801，即2018年第1學(xué)期，也就是教學(xué)中的2017-2018第2學(xué)期。

于是，小A的聊天信息轉(zhuǎn)換成：查詢201801學(xué)期的語文期末分?jǐn)?shù)。

然后再根據(jù)當(dāng)前微信號在系統(tǒng)中注冊的信息，獲取學(xué)生學(xué)號。傳至后臺就是查詢學(xué)號為*****201801學(xué)期的語文期末分?jǐn)?shù)。根據(jù)對應(yīng)的接口，將查詢的信息反饋到小A的微信聊天客戶端。至此通過智能聊天系統(tǒng)整個查詢過程結(jié)束[3，4]。

從以上的聊天對話中可知，如果想要準(zhǔn)確迅速通過智能聊天系統(tǒng)獲取有效的信息，需要準(zhǔn)確的傳達(dá)聊天信息，避免系統(tǒng)返回一些無效信息，從而降低查詢效率。

4 系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

智能聊天系統(tǒng)在智慧校園中包含兩部分：一是移動端的微信公眾號、另一個是后臺管理系統(tǒng)。后臺管理系統(tǒng)采用Java語言編寫的B/S模式的管理系統(tǒng)，整個系統(tǒng)基于MVC開發(fā)模式，利用當(dāng)前流行的SSM（SpringMVC+Spring+Mybatis）框架進(jìn)行編寫，頁面采用Bootstrap前端框架，數(shù)據(jù)庫采用mysql。聊天工具借助微信公眾號，同時利用圖靈機(jī)器人與基于語義分析的智能聊天技術(shù)完成聊天過程的設(shè)計。

4.1 聊天系統(tǒng)主流程設(shè)計

1）用戶通過微信工具進(jìn)行聊天，聊天內(nèi)容通過語義分析平臺判斷聊天信息是否有效，如果是有效信息則轉(zhuǎn)入智慧校園平臺接口，去訪問各業(yè)務(wù)系統(tǒng)，并將查詢信息返回給微信客戶端。

2）如果判斷是無效信息，則直接通過圖靈機(jī)器人響應(yīng)到微信客戶端。

3）如果無法判斷，則直接進(jìn)行匹配展現(xiàn)類似接口信息列表，讓用戶進(jìn)行選擇，如果都不是，則轉(zhuǎn)入圖靈機(jī)器人，如果選擇其一則轉(zhuǎn)入智慧校園平臺（接口）去訪問各業(yè)務(wù)系統(tǒng)，并將查詢信息返回給微信客戶端[5]。

4.2 模塊的設(shè)計

基于智能聊天技術(shù)的智慧校園信息平臺從用戶的角色與所對應(yīng)服務(wù)的角度考慮功能模塊的設(shè)計。主要包括四大功能模塊：用戶管理、語義分析算法、關(guān)鍵詞管理、接口管理。

用戶管理：該模塊包含用戶名管理、角色管理，權(quán)限管理等。需要考慮用戶注冊信息與數(shù)據(jù)庫的用戶信息是否對應(yīng)，以及所映射的功能權(quán)限分配。

語義分析算法：該模塊功能是對輸入的聊天信息進(jìn)行判斷，判斷其是有效信息或者無效信息，還是無法判斷。主要算法思想是對所輸入信息根據(jù)語義進(jìn)行分析轉(zhuǎn)換，如果系統(tǒng)中不能對相關(guān)的關(guān)鍵詞進(jìn)行匹配，需要根據(jù)語義轉(zhuǎn)換對應(yīng)的關(guān)鍵詞以利于接口的數(shù)據(jù)傳遞。

關(guān)鍵詞管理：該模塊包含接口關(guān)鍵詞信息以及近義詞轉(zhuǎn)換信息。接口關(guān)鍵詞是指我們預(yù)先設(shè)置的接口信息關(guān)鍵詞，用來匹配用戶輸入的聊天信息。近義詞轉(zhuǎn)換信息是指對無法識別的關(guān)鍵詞通過近義詞轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)可以識別的關(guān)鍵詞。

接口管理：該模塊的功能是將處理過的聊天信息傳遞給各業(yè)務(wù)系統(tǒng)。由于智慧校園平臺接入較多子系統(tǒng)，所以需要對每個子系統(tǒng)對應(yīng)的接口進(jìn)行管理。整個功能模塊如圖2：

4.3 基于智能聊天技術(shù)的智慧校園平臺效果分析

由于微信的普及以及各接口文檔較為齊全，微信與圖靈機(jī)器人的數(shù)據(jù)傳遞，以及微信與后臺管理的信息傳遞均較為理想。對于表述較為精確的聊天信息則可以迅速獲取后臺數(shù)據(jù)。但是語義分析平臺對復(fù)雜語義的聊天信息判斷則較為困難，很多復(fù)雜語義和有效信息、無效信息的轉(zhuǎn)換不夠準(zhǔn)確，還有一些復(fù)雜語義實際上是無效信息，則經(jīng)過語義平臺的判斷呈現(xiàn)較多接口的可能，實際上是降低了平臺的智能化效果[6][7]。

5 總結(jié)

基于智能聊天技術(shù)的智慧校園信息平臺基本上可以滿足用戶通過微信聊天方式對校園業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的獲取，但是在語義分析的關(guān)鍵詞匹配與近義詞轉(zhuǎn)換上需要進(jìn)一步的研究，后期的研究方向上考慮在語義分析上加入人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)學(xué)習(xí)模型進(jìn)行近義詞的轉(zhuǎn)換，以提高語義分析的精確度，更好的為智慧校園的建設(shè)與發(fā)展服務(wù)。

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[7] 騰訊. 微信公眾平臺開發(fā)者文檔[EB/OL].http：//mp.weixin.qq.com