盧 杰，莊緒強(qiáng)

（1.陜西青年職業(yè)學(xué)院 公共事業(yè)系，陜西西安 710068；2.陜西青年職業(yè)學(xué)院數(shù)字信息技術(shù)系，陜西西安 710068）

互聯(lián)網(wǎng)和信息產(chǎn)業(yè)的技術(shù)革新，給社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展變革增加了新的驅(qū)動(dòng)力，同時(shí)也加劇了各行各業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)，導(dǎo)致人們每天在工作、學(xué)習(xí)和生活中都承受著巨大的壓力。由于快節(jié)奏的工作生活和社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)壓力帶來(lái)的社會(huì)問(wèn)題不斷涌現(xiàn)，已經(jīng)成為潛在的社會(huì)不安定因素之一，因此做好心理咨詢和心理疏導(dǎo)工作，及時(shí)排遣人們內(nèi)心的壓力十分必要[1-2]。心理咨詢系統(tǒng)采用一種人機(jī)交互的方式，來(lái)提高用戶的使用體驗(yàn)，并讓用戶感受到理解和信任[3-4]，以達(dá)到幫助使用者釋放壓力、恢復(fù)自信的目的。人機(jī)交互和推理算法是心理咨詢系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵[5]，即能通過(guò)對(duì)使用者輸入問(wèn)題的分析和推理，輸出使用者希望獲得的答案，進(jìn)而引起使用者的共鳴，幫助他們舒緩生存壓力和排遣內(nèi)心的苦悶。文中設(shè)計(jì)的心理咨詢系統(tǒng)采用加權(quán)模糊正向推理算法，為使用者的癥狀事實(shí)賦權(quán)，解決輸入事實(shí)模糊不確定的問(wèn)題，系統(tǒng)基于正向推理的方法處理不確定的知識(shí)表達(dá)，提升和改善用戶的體驗(yàn)。

1 系統(tǒng)需求分析與總體層次框架設(shè)計(jì)

從使用者的視角來(lái)看，普通用戶希望借助心理咨詢系統(tǒng)疏導(dǎo)自己內(nèi)心的壓力，首先要求系統(tǒng)簡(jiǎn)便、快捷且具有良好的人機(jī)交互性能；其次要求系統(tǒng)的界面清新、友好，在使用中能夠帶來(lái)良好的使用體驗(yàn)[6-7]；第三用戶還希望系統(tǒng)反饋的信息具有一定的權(quán)威性和專業(yè)性，可信度高，這樣才能夠提高用戶的使用黏度。從系統(tǒng)的性能設(shè)計(jì)要求來(lái)看[8]，首先要保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)的權(quán)威性、安全性，且應(yīng)具有較強(qiáng)的系統(tǒng)容錯(cuò)能力；其次要求所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行，響應(yīng)迅速；系統(tǒng)設(shè)計(jì)在軟件層面上能夠簡(jiǎn)化操作流程，最大限度地給用戶帶來(lái)使用上的愉悅感[9-10]?；诩訖?quán)模糊正向推理算法的心理咨詢系統(tǒng)從整體框架上采用分層設(shè)計(jì)的理念，分層規(guī)定系統(tǒng)功能與接口的調(diào)用，具體包括模型層、訪問(wèn)層和數(shù)據(jù)處理層，具體如圖1 所示。

圖1 基于加權(quán)模糊正向推理系統(tǒng)分層結(jié)構(gòu)

2 系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)

文中設(shè)計(jì)的心理咨詢系統(tǒng)各模塊，主要包括人機(jī)交互接口、咨詢模塊、推理模塊和知識(shí)庫(kù)。

1）人機(jī)交互接口為用戶提供了信息交互通道[11-12]，模塊中內(nèi)置了語(yǔ)言、語(yǔ)音和語(yǔ)法編譯器，具備語(yǔ)言識(shí)別功能和交流功能，分析和理解用戶的輸入信息，系統(tǒng)具有一定的信息交互能力，包括回答使用者的提問(wèn)或根據(jù)使用的思維習(xí)慣和偏好反向提問(wèn)，常用的反向提問(wèn)方式如表1 所示。

表1 人機(jī)交互接口的反向提問(wèn)方式選擇

2）咨詢模塊的功能是完成用戶當(dāng)前問(wèn)題與數(shù)據(jù)庫(kù)問(wèn)題的匹配，具體包括字符串的匹配、統(tǒng)計(jì)分詞的匹配和基于系統(tǒng)理解的用戶需求匹配。系統(tǒng)首先匯總關(guān)于心理健康的全部詞匯存入知識(shí)庫(kù)，如果用戶的咨詢問(wèn)題通過(guò)字符串匹配或分詞匹配成功，直接從知識(shí)庫(kù)中調(diào)用相關(guān)詞條和解釋；如果語(yǔ)義匹配不成功，基于加權(quán)模糊推理模塊來(lái)分析和理解用戶的基本意圖，再做出相關(guān)的解釋和說(shuō)明[13-14]。分析相似度是咨詢管理模塊的核心功能，只有準(zhǔn)確地了解和掌握用戶的提問(wèn)意圖，才能做好下一步的模糊推理工作。以用戶提問(wèn)句子的中文詞為研究對(duì)象，與知識(shí)庫(kù)中的資源逐字對(duì)比并做好相似度的分析，設(shè)用戶所提問(wèn)題中包含ki個(gè)關(guān)鍵詞，在知識(shí)庫(kù)中有kii個(gè)近義詞，知識(shí)庫(kù)中所包括的相關(guān)詞條記錄總數(shù)為N，加權(quán)模糊正向匹配算法就是要將ki和kii在總數(shù)N的范圍內(nèi)逐個(gè)對(duì)比，直到關(guān)鍵詞匹配成功。咨詢模塊根據(jù)用戶的需求可以匹配文語(yǔ)轉(zhuǎn)換功能，即通過(guò)人工智能的方式讓機(jī)器人與使用者對(duì)話，進(jìn)一步提高人機(jī)交互的使用效果。

3）智能推理模塊的主要功能包括深入分析用戶提出的與知識(shí)庫(kù)匹配度較低的問(wèn)題，合理地應(yīng)用現(xiàn)有的知識(shí)表達(dá)進(jìn)行問(wèn)題推理。正向推理的過(guò)程主要基于已有的事實(shí)與知識(shí)庫(kù)中的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配，正向推理更有利于解決推理過(guò)程中產(chǎn)生的沖突。對(duì)于正向推理而言如果有多條指令都與前面用戶事實(shí)匹配成功，智能推理模塊會(huì)選擇代價(jià)最小的方法消解沖突。智能推理模塊的內(nèi)部思維構(gòu)造與推理知識(shí)的表達(dá)方式有關(guān)，而與邏輯知識(shí)本身的內(nèi)容關(guān)聯(lián)性不大，模塊的這種設(shè)計(jì)有利于保證推理過(guò)程更加公平。

4）心理咨詢系統(tǒng)知識(shí)庫(kù)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上既包括專家知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)規(guī)則，還包括系統(tǒng)正常運(yùn)行所必須的各種參數(shù)。概念庫(kù)是一個(gè)動(dòng)態(tài)化的專家知識(shí)數(shù)據(jù)集，包含了海量的心理問(wèn)題及癥狀的相關(guān)信息，隨著訪問(wèn)用戶的增加，基于專家知識(shí)的概念庫(kù)的容量也在不斷擴(kuò)充；基于經(jīng)驗(yàn)知識(shí)的規(guī)則庫(kù)主要用于存儲(chǔ)相關(guān)的心理咨詢規(guī)則，當(dāng)涉及到相關(guān)規(guī)則時(shí)可以隨時(shí)調(diào)用。按照加權(quán)模糊正向推理算法設(shè)計(jì)的要求，專家知識(shí)概念庫(kù)中含有問(wèn)題事實(shí)表、名詞表和規(guī)則表等表格類型，問(wèn)題事實(shí)表的結(jié)構(gòu)如表2 所示。

表2 問(wèn)題事實(shí)表

3 加權(quán)模糊正向推理算法流程

心理咨詢系統(tǒng)面向的使用者十分復(fù)雜，用戶輸入的癥狀和所要咨詢的問(wèn)題具有較大的不確定性，對(duì)使用者問(wèn)題理解的偏差將直接導(dǎo)致無(wú)法輸入令人滿意的結(jié)果。心理問(wèn)題診斷規(guī)則庫(kù)中各條件項(xiàng)與結(jié)論之間的重要性程度分布具有差異，因此文中在正向推理的基礎(chǔ)上引入加權(quán)模糊的邏輯理論[15]，加權(quán)邏輯模式不僅與子式的真值相關(guān)，還與權(quán)數(shù)相關(guān)。用{xi} 代表用戶輸入命題的集合，函數(shù)f(xi)為命題x的真值，w(xi)為函數(shù)對(duì)應(yīng)的權(quán)重，則命題的加權(quán)邏輯綜合公式η表示為：

加權(quán)邏輯綜合公式η的真值和權(quán)數(shù)分別定義為：

心理咨詢系統(tǒng)用戶的加權(quán)命題公式綜合值不僅與子式的真值相關(guān)，還與權(quán)重比例相關(guān)?；趯?duì)用戶具體提問(wèn)的分析與知識(shí)庫(kù)的結(jié)果相比較，確定出子式的比重，如果權(quán)重值越大，有目的地針對(duì)該類子式真值確定出合適的結(jié)合律。加權(quán)模糊正向推理的具體過(guò)程如圖2 所示。

圖2 加權(quán)模糊正向推理策略流程

step1：用戶的需求和疑問(wèn)通過(guò)人機(jī)交互接口進(jìn)入咨詢模塊，經(jīng)過(guò)規(guī)范整理和預(yù)處理問(wèn)題進(jìn)入動(dòng)態(tài)化的知識(shí)庫(kù)做初步匹配，如果能夠直接調(diào)用出匹配的結(jié)果，經(jīng)過(guò)人機(jī)交互接口直接輸出[16]。

step2：如果系統(tǒng)無(wú)法準(zhǔn)確識(shí)別出用戶的問(wèn)題，或在動(dòng)態(tài)的知識(shí)庫(kù)中無(wú)法直接找到結(jié)論，進(jìn)入模糊推理模塊同時(shí)調(diào)用規(guī)則庫(kù)中的邏輯規(guī)則，進(jìn)行加權(quán)模糊推理。事實(shí)與規(guī)則庫(kù)中的邏輯規(guī)則匹配成功，執(zhí)行第一步操作。

step3：將邏輯規(guī)則置于沖突庫(kù)驗(yàn)證，再利用沖突消解策略得到系統(tǒng)的啟用規(guī)則。

step4：檢驗(yàn)?zāi)：评砟K自動(dòng)設(shè)置的權(quán)重比例十分合理，如果已經(jīng)是最合理的結(jié)果，再將啟用規(guī)則存入數(shù)據(jù)庫(kù)并執(zhí)行結(jié)果輸出的指令[17-18]。

step5：再通過(guò)人機(jī)交互接口詢問(wèn)使用者是否有補(bǔ)充，如果沒(méi)有關(guān)閉數(shù)據(jù)庫(kù)和規(guī)則庫(kù)，完成一次人機(jī)交互的過(guò)程。

4 系統(tǒng)測(cè)試

4.1 系統(tǒng)功能測(cè)試

1）登錄系統(tǒng)功能的測(cè)試，相關(guān)的測(cè)試項(xiàng)目和測(cè)試結(jié)果如表3 所示（Y 為通過(guò)系統(tǒng)測(cè)試，N 為未通過(guò)系統(tǒng)測(cè)試）。

表3 登錄模塊的用例測(cè)試

2）咨詢模塊的詞條匹配功能測(cè)試，相關(guān)的測(cè)試結(jié)果如表4 所示（詞條的測(cè)試次數(shù)為系統(tǒng)隨機(jī)選擇的結(jié)果）。

表4 關(guān)鍵詞條的匹配結(jié)果

對(duì)系統(tǒng)硬件模塊和各級(jí)程序的測(cè)試結(jié)果顯示，在隨機(jī)選定測(cè)試次數(shù)的條件下，系統(tǒng)的核心模塊、主控程序等均通過(guò)測(cè)試，表明系統(tǒng)具有良好的運(yùn)行穩(wěn)定性，各模塊和程序的功能完好。

4.2 系統(tǒng)性能測(cè)試

隨機(jī)選擇200 名網(wǎng)絡(luò)志愿者參與心理咨詢系統(tǒng)性能的測(cè)試，每名志愿者根據(jù)自己內(nèi)心的困惑各提出10 個(gè)咨詢問(wèn)題，將這些數(shù)據(jù)作為研究樣本輸入系統(tǒng)，并基于Matlab 軟件的散點(diǎn)圖觀測(cè)擬合結(jié)果的殘差平方和分布，結(jié)果如圖3 所示。

圖3 輸出結(jié)果統(tǒng)計(jì)樣本的殘差平方和分布

系統(tǒng)分析的結(jié)果顯示樣本輸出結(jié)果的殘差平方和集中于0.1 水平線附近，且未出現(xiàn)奇異點(diǎn)，這表明基于加權(quán)模糊正向推理算法的心理咨詢系統(tǒng)的模糊信息處理性能較強(qiáng)且系統(tǒng)的總體樣本波動(dòng)值較小。對(duì)全部2 000 個(gè)樣本采用非均勻分布的方式分為10 組，分布測(cè)試模型擬合優(yōu)度值和組合信度值指標(biāo)。統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示：10 組數(shù)據(jù)的組合信度平均值超過(guò)了0.95，擬合優(yōu)度的平均值接近于0.90，證明設(shè)計(jì)系統(tǒng)模型具有良好的穩(wěn)定性。全部10 組樣本數(shù)據(jù)的檢測(cè)效率分布情況如表5 所示。

表5 樣本數(shù)據(jù)檢測(cè)效率分布

表5 中的統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，處理志愿者單個(gè)心理咨詢問(wèn)題的平均時(shí)間為1.08 s，綜合效率水平較高。向200 名志愿者發(fā)放調(diào)查問(wèn)卷，調(diào)查的問(wèn)題及所占權(quán)重包括：Q1：系統(tǒng)是否解決了您的問(wèn)題？Q2：系統(tǒng)的易用性？Q3：系統(tǒng)軟硬件實(shí)用功能性？Q4：系統(tǒng)的人機(jī)交互性能？Q5：系統(tǒng)反應(yīng)的速度？調(diào)查問(wèn)卷5 個(gè)問(wèn)題的權(quán)重比例設(shè)定為3.5∶1∶2.5∶1.5∶1.5，調(diào)查的結(jié)果分為很滿意10 分、滿意8 分、基本滿意6 分、不滿意4分、很不滿意0分，調(diào)查統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖4所示。

圖4 志愿者滿意度調(diào)查結(jié)果

從滿意度統(tǒng)計(jì)結(jié)果的指標(biāo)分布情況可知，調(diào)查人數(shù)為200 時(shí)滿意度結(jié)果為95.58%，表明文中設(shè)計(jì)的心理咨詢系統(tǒng)能夠滿足大多數(shù)使用者的需求。

5 結(jié)論

當(dāng)前，人們的心理健康問(wèn)題已成為不容忽視的社會(huì)問(wèn)題之一，人機(jī)交互和人工智能技術(shù)的快速發(fā)展為排遣心理壓力提供了一條全新路徑，但系統(tǒng)的智能化程度亟待提高和改善。為此，文中基于加權(quán)模糊正向推理算法設(shè)計(jì)了一種心理咨詢系統(tǒng)，能夠更加智能化地分析使用者的提問(wèn)，并根據(jù)提問(wèn)關(guān)鍵詞的重要性權(quán)重輸出最優(yōu)的結(jié)果。