劉 鵬

（中國(guó)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(jì)

在系統(tǒng)架構(gòu)的設(shè)計(jì)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(jì)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(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)以及云計(jì)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(jì)的物理架構(gòu)如圖1 所示。

圖1 系統(tǒng)物理架構(gòu)

通過(guò)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(dòng)端，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)連接。服務(wù)端是由安裝本系統(tǒng)的云主機(jī)集群組成，移動(dòng)端為安裝本系統(tǒng)的智能手機(jī)。為了能夠讓移動(dòng)端通用性較好，啟動(dòng)該App 時(shí)，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(xún)出游客所在的景區(qū)，將講解服務(wù)訪(fǎng)問(wèn)地址發(fā)送給移動(dòng)端[2]。移動(dòng)端App 通過(guò)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(gè)景區(qū)進(jìn)行選擇，這是為了緩解不同景區(qū)游客并發(fā)訪(fǎng)問(wèn)的壓力。這兩種選擇分別是以獨(dú)立知識(shí)庫(kù)方式入駐平臺(tái)和以獨(dú)立訪(fǎng)問(wèn)域方式接入平臺(tái)，第一種方式能夠節(jié)省前期的投入成本，對(duì)規(guī)模較小景區(qū)比較適用；第二種能夠緩解服務(wù)器訪(fǎng)問(wèn)壓力，減少網(wǎng)絡(luò)擁堵，對(duì)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(jī)上安裝的App，二是在云主機(jī)上的講解服務(wù)程序。移動(dòng)端是游客享受景點(diǎn)講解的介質(zhì)，提供了系統(tǒng)應(yīng)答、游客問(wèn)詢(xún)語(yǔ)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(duì)話(huà)策略管理、對(duì)話(huà)狀態(tài)跟蹤、命名實(shí)體識(shí)別、文本向量化處理以及語(yǔ)音識(shí)別等功能，根據(jù)游客的意圖，系統(tǒng)會(huì)檢索景區(qū)的知識(shí)庫(kù)，在移動(dòng)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(guò)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(shí)體識(shí)別、文本向量化處理以及語(yǔ)音識(shí)別等模塊組成。因語(yǔ)音識(shí)別與生成技術(shù)已經(jīng)很成熟了，所以本文主要對(duì)講解知識(shí)檢索、對(duì)話(huà)策略管理、命名實(shí)體識(shí)別以及文本向量化處理等技術(shù)進(jìn)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(shí)別的用戶(hù)話(huà)語(yǔ)文本經(jīng)過(guò)編碼與詞嵌入處理，計(jì)算所需實(shí)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(shí)數(shù)域空間的向量。

2.2 命名實(shí)體識(shí)別

命名實(shí)體識(shí)別模塊在本系統(tǒng)中主要是把用戶(hù)話(huà)語(yǔ)中的特定意義識(shí)別出來(lái)，并在定義好的語(yǔ)義槽中進(jìn)行填充。文本向量化模塊輸出的用戶(hù)詞向量輸入到該模塊中，該模塊能夠辨識(shí)出槽值。

2.3 對(duì)話(huà)策略管理

自然語(yǔ)言處理系統(tǒng)想要建立還需另外一個(gè)核心模塊，即對(duì)話(huà)策略管理，這個(gè)模塊主要有系統(tǒng)動(dòng)作生成、系統(tǒng)動(dòng)作選擇以及游客意圖識(shí)別等功能，對(duì)話(huà)特征向量與用戶(hù)詞向量為輸入，待執(zhí)行系統(tǒng)動(dòng)作為輸出[7]。

2.4 講解知識(shí)檢索

游客的意圖識(shí)別出來(lái)之后，從景點(diǎn)講解知識(shí)庫(kù)中講解知識(shí)檢索模塊會(huì)找出系統(tǒng)所需的知識(shí)，輸出講解內(nèi)容模塊，通過(guò)該模塊生成講解詞回復(fù)給游客[8]。知識(shí)檢索要先做好建模，目前較為常用的知識(shí)建模方法是本體方法，其來(lái)源于哲學(xué)概念，主要對(duì)存在的人、事、物進(jìn)行客觀(guān)的描述。

3 可行性驗(yàn)證

為了對(duì)前述系統(tǒng)方法和架構(gòu)的可行性進(jìn)行檢驗(yàn)，本文通過(guò)實(shí)際開(kāi)發(fā)，從搭建實(shí)驗(yàn)環(huán)境、構(gòu)建知識(shí)庫(kù)、實(shí)現(xiàn)軟件功能以及分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行闡述。

3.1 搭建實(shí)驗(yàn)環(huán)境

采取2 部安卓智能手機(jī)與3 臺(tái)電腦對(duì)實(shí)驗(yàn)環(huán)境進(jìn)行構(gòu)建，3 臺(tái)電腦分別用于自然語(yǔ)言處理、旅游本體知識(shí)管理以及服務(wù)端統(tǒng)一接入服務(wù)器。2 部手機(jī)都安裝該系統(tǒng)App，讓游客進(jìn)行模擬使用。

3.2 講解知識(shí)庫(kù)構(gòu)建

根據(jù)旅游本體模型，以我國(guó)某個(gè)景區(qū)為例，對(duì)該景區(qū)的資料進(jìn)行人工收集整理，并構(gòu)建本體知識(shí)庫(kù)，保存到知識(shí)管理服務(wù)器中。

3.3 軟件功能實(shí)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(yàn)證游客賬戶(hù)功能。采用Web 服務(wù)方式，使用Spring Boot 框架與Java語(yǔ)言，對(duì)外提供API 接口，讓移動(dòng)端App 能夠訪(fǎng)問(wèn)。

3.3.2 自然語(yǔ)言處理程序

自然語(yǔ)言處理程序是整個(gè)系統(tǒng)最核心的部分，其主要完成講解內(nèi)容生成、對(duì)話(huà)狀態(tài)跟蹤、命名實(shí)體識(shí)別、語(yǔ)音識(shí)別、應(yīng)答語(yǔ)音生成、文本向量化處理等環(huán)節(jié)。

3.3.3 講解知識(shí)檢索程序

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

3.3.4 移動(dòng)端App

作為系統(tǒng)和游客交互介質(zhì)的移動(dòng)端App 具有系統(tǒng)應(yīng)答、游客問(wèn)詢(xún)語(yǔ)音輸入以及獲取定位數(shù)據(jù)等功能。當(dāng)游客使用手機(jī)啟動(dòng)該App 時(shí)，系統(tǒng)先獲取游客定位數(shù)據(jù)，傳回服務(wù)端識(shí)別所在景區(qū)，同時(shí)會(huì)播放景區(qū)預(yù)設(shè)的視頻、語(yǔ)音以及圖片等，通過(guò)該App 話(huà)筒按鍵進(jìn)行語(yǔ)音詢(xún)問(wèn)，服務(wù)端會(huì)根據(jù)自然語(yǔ)言處理程序進(jìn)行識(shí)別并轉(zhuǎn)化成文本，對(duì)文本進(jìn)行處理。

3.4 分析實(shí)驗(yàn)效果

為了對(duì)系統(tǒng)講解服務(wù)效果進(jìn)行檢驗(yàn)，先隨機(jī)抽取講解知識(shí)庫(kù)中的一些實(shí)例，設(shè)計(jì)50 名游客可能提出的問(wèn)題，然后對(duì)每個(gè)問(wèn)題的正確回答通過(guò)人工標(biāo)定進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)試；之后對(duì)每次系統(tǒng)響應(yīng)結(jié)果進(jìn)行記錄；最后對(duì)系統(tǒng)每輪對(duì)話(huà)的響應(yīng)精度進(jìn)行計(jì)算。經(jīng)過(guò)測(cè)算得到，系統(tǒng)響應(yīng)精確度為57%，達(dá)到預(yù)期效果，能夠滿(mǎn)足旅游講解服務(wù)需求。

4 結(jié)語(yǔ)

開(kāi)展智慧旅游建設(shè)的目的是通過(guò)先進(jìn)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(yǔ)言處理是一個(gè)熱點(diǎn)，能夠在輿情監(jiān)測(cè)、知識(shí)獲取以及人機(jī)對(duì)話(huà)中廣泛應(yīng)用。在技術(shù)角度探討本文對(duì)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(gè)性化以及低成本的旅游景區(qū)電子講解服務(wù)。