CN109377801A - 一种云-网-端架构下的人工智能学习终端系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及云计算、网络传输以及终端交互等的技术领域，更具体地，涉及一种云‑网‑端架构下的人工智能学习终端系统及方法。一种云‑网‑端架构下的人工智能学习终端系统，其中系统单元分为4大模块，包括终端交互模块、云计算平台模块、云存储平台模块、网络通讯模块；本发明根据云计算、网络传输以及终端交互等技术，综合学习、教育以及人工智能三大领域，构建云‑网‑端三位一体的人工智能学习终端，提升学习教育内容展现的便捷性和生动性，利用智能交互实现人机双向信息传递交流，以云计算数据分析学习者的学习轨迹、提供进一步的学习反馈，以强大的运算能力和存储能力实现学习者与终端的友好互动，极大地提高学习教育的有效性、能动性及互动性。

Description

一种云-网-端架构下的人工智能学习终端系统及方法

技术领域

本发明涉及云计算、网络传输以及终端交互等的技术领域，更具体地，涉及一种云-网-端架构下的人工智能学习终端系统及方法。

背景技术

现阶段，以云计算，智能终端交互技术为代表的新一代信息技术发展迅猛。云计算分享、互动和群体智能的突出特点一方面使得信息服务的社会化成为可能，另一方面使服务具有更强的普及性和适用性；这就为新形势下推进学习信息化工作带来了新机遇，提供了新途径。

云计算(cloud computing)是基于互联网的相关服务的增加、使用和交付模式，通常涉及通过互联网来提供动态易扩展且经常是虚拟化的资源。用户通过电脑、笔记本、手机等方式接入数据中心，按自己的需求进行运算。云计算是一种按使用量付费的模式，这种模式提供可用的、便捷的、按需的网络访问，进入可配置的计算资源共享池(资源包括网络，服务器，存储，应用软件，服务)，这些资源能够被快速提供，只需投入很少的管理工作，或与服务供应商进行很少的交互。

会话发起协议(SIP)是互联网传输协议中最常用的协议之一。它是一种应用层协议，与其他应用层协议协同工作，通过Internet控制多媒体通信会话。SIP 协议的传输层协议是实时传输协议(RTP)。

现阶段许多智能交互技术也成熟发展，手势交互、人脸识别、语音交互等人工智能应用在终端设备也有成熟的应用。以智能终端为代表的用户设备，在云计算、大数据设施和应用软件服务的助力下，正成为大数据采集的重要源头和服务提供的重要界面。然而，目前学习教育系统的交互手段仍然单一，与现在日新月异的智能设备应用形成鲜明对比；大多数学习系统仍停留在基于B/S或C/S架构的纯线上应用，而未采用云网端的技术架构。发明基于云网端架构的人工智能学习教育终端迫在眉睫。

现有技术的缺陷是，上述现有技术中，出于便于移动、易于充电和内容更新的考虑做出的设计能够较好地实现学习教育内容的展现，但只能止步于内容展现而无法保证学习知识学习的实效，难以推广落实学习教育缺少互动性学习的问题。

上述现有技术中，基于数据管理技术设计的学习系统，只能将学习工作流程搬至线上，相对机械化地进行学习数据的处理，仅有小部分内容设计学员学习交流互动以及考核，难以保证学习教育的落实。

上述现有技术中，基于人工智能、智能交互技术以及机器人技术实现人机交互式智能互动，重点在实现语音、图像、视频等信息的双向传递，在应用于学习教育时缺少对学习者的学习状况的分析和反馈，难以提升学习学习的有效性。

上述现有技术中，基于人工智能的智能教学学习系统，通过网络连通学习资源库，能够减轻书本的负担，但在执行过程中缺少对学习者的分析，无法利用终端收集的数据给出具有针对性的反馈，且停留于从机器到人的单向信息传递，限制了学习知识学习过程中的交互性。

导致上述缺陷的原因是，上述现有技术中，使用设计更新、太阳能电池板、 LED照明系统以及互联网实现学习教育内容的便捷展现，由于针对的问题在于学习教育内容的展示，因此其使用的技术结构相对简单，如果仅仅依赖该专利则难以突破以往学习教育中缺少互动性的问题。

上述现有技术中，使用数据管理技术开发智慧学习系统，建立系统服务器和多个用户终端，使学习工作网络化，由于针对的问题在于学习工作的灵活性和高效性，因此不具备传递学习教育知识和分析学习者数据并提供反馈的技术支持，难以实现学习教育的互动性学习。

上述现有技术中，使用人工智能、智能交互技术和机器人技术进行智能互动交互，由于交互的内容主要在于语音、图像和视频等信息的传递，以交互式语音控制的功能为主，在教育方面的应用略显不足，且缺少数据分析的技术支持，难以保证学习教育落实到位。

上述现有技术中，通过人工智能和互联网建立智能教学学习系统，技术主要应用于学习资料的存储、联网获取以及智能故障检测，缺少学习者数据分析的技术支持，交互性的体现不足，限制了学习教育应用中的智能延展空间。

发明内容

本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供一种云-网-端架构下的人工智能学习终端系统及方法，本发明根据云计算、网络传输以及终端交互等技术，综合学习、教育以及人工智能三大领域，构建云-网-端三位一体的人工智能学习终端，提升学习教育内容展现的便捷性和生动性，利用智能交互实现人机双向信息传递交流，以云计算数据分析学习者的学习轨迹、提供进一步的学习反馈，以强大的运算能力和存储能力实现学习者与终端的友好互动，极大地提高学习教育的有效性、能动性及互动性。

本发明的技术方案是：

一种云-网-端架构下的人工智能学习终端系统，其中系统单元分为4大模块，包括终端交互模块、云计算平台模块、云存储平台模块、网络通讯模块；

其各个模块的功能定义分别如下：

终端交互模块：存在于各级组织的线下学习场景中，负责直接与学员进行交互。其信息输入手段包括采集RGB图像和深度图像的摄像设备、采集音频的录音设备、采集用户触控输入的触控屏、键盘、鼠标等计算机辅助设备；其输出手段包括终端屏幕显示设备、播放器设备、人体穿戴设备、VR、室内场景调控设备；

云计算平台模块：云计算平台是一种SaaS的云交付模型。SaaS应用专为网络交付而设计，所有人工智能学习终端都可以通过网络通讯模块访向云计算平台模块输入数据，云计算模块将提供基于人工智能的数据分析服务或其他智能化服务。例如手势识别、人脸识别、语音识别。

云存储平台模块：云存储平台模块是一种DaaS的云交付模型，用于存储终端产生的学习教育相关数据。不同租户的云信任边界互不相交，且云访问权限机制受限，保证每个数据的安全性。此外，智能学习终端产生的大数据将会被保存在云数据库并为学习大数据决策中心提供数据支持。

网络通讯模块：主要依靠SIP协议，SIP是由IETF(Internet Engineering TaskForce)标准定义的应用层协议。

它在RFC 3261中定义。

其SIP的服务流程如下：

·发送到代理服务器的INVITE请求负责启动会话。

·代理服务器发送100尝试立即响应呼叫者(Alice)以停止INVITE请求的重新发送。

·代理服务器在位置服务器中搜索Bob的地址。获取地址后，进一步转发 INVITE请求。

·此后，Bob手机生成的180振铃(临时响应)返回给爱丽丝。

·鲍勃拿起手机后一个200OK响应很快产生。

·一旦200OK到达Alice，Bob从Alice收到一个ACK。

·同时，会话建立，RTP数据包(会话)从两端开始流动。

·会话结束后，任何参与者(Alice或Bob)都可以发送一个BYE请求来终止会话。

·BYE直接从Alice到Bob绕过代理服务器。

·最后，Bob发送200OK响应来确认BYE，会话终止。

·在上述基本呼叫流程中，可以使用三个事务(标记为1，2，3)。

本发明主要解决的技术问题是：针对学习工作中，学习者通常都是学习文件、书籍或者观看视频等，缺少互动性学习的问题，提出一种云-网-端架构下的人工智能学习终端，利用云-网-端架构能提供强大的运算能力和存储能力，实现让学习者能与终端进行友好的、有效的互动，提升学习学习的有效性和能动性。该方法包括：步骤1：打造具有摄像头、麦克风以及投影设备的可联网的终端；步骤 2：通过网络，将音视频等数据从终端传输到云端；步骤3：在云端，利用语音识别等人工智能对数据进行分析；步骤4：将云端分析的结果通过网络回传至本地终端，实现与学习者的交互。

与现有技术相比，有益效果是：基于云计算、网络传输技术、智能终端交互的学习终端，通过统一标准、整合资源、优化业务流程、共享网络服务，使得学习工作信息化投资更加节约、性能更加优越、信息更加集成、业务更加协同。从而创新学习工作手段，加强基层组织建设，推动学习工作向科学化转变。

利用SaaS的特性，面向所有机关事业单位、企业、各级组织提供云端的学习教育应用服务，为用户提供了低成本和易使用的体验，使用户更方便获取适合自身的学习教育服务。

多住户(Multi-Tenant)机制：通过多住户机制，不仅能更经济地支撑庞大的用户规模，而且能提供一定的可定制性以满足用户的特殊需求。这对解决复杂多样的组织建设学习系统的需求提供了一个可靠有效的方案。

交互丰富性。学员在学习过程中能够感受到新科技带来的交互体验变化和新鲜感，更加有助于学员提高学习效率。

附图说明

图1是本发明整体模块示意图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

如图1所示，一种云-网-端架构下的人工智能学习终端系统，包括终端交互模块、云计算平台模块、云存储平台模块、网络通讯模块；

终端交互模块：存在于各级组织的线下学习场景中，负责直接与学员进行交互；

云计算平台模块：云计算平台是一种SaaS的云交付模型；SaaS应用专为网络交付而设计，所有人工智能学习终端都可以通过网络通讯模块访向云计算平台模块输入数据，云计算模块将提供基于人工智能的数据分析服务或其他智能化服务；

云存储平台模块：云存储平台模块是一种DaaS的云交付模型，用于存储终端产生的学习教育相关数据；

网络通讯模块：主要依靠SIP协议。

利用所述的云-网-端架构下的人工智能学习终端系统的方法，其中：包括以下步骤，

S1.用户根据系统提示输入有关指令或者信息；该交互手段可以是手势动作，也可以输入语音；

S2.终设备读取用户输入信息，并通过SIP协议将数据发送至学习系统的云计算平台；

S3.云计算平台按照服务商与用户之前协定的协议，为学习系统提供相应的服务；例如对输入的语音进行语音识别和文本语义分析、对输入图像进行人体识别和手势识别、对用户输入的问题在学习知识库搜索相关答案；

S4.云计算平台将生成的结果返回至学习终端，同时将用户输入的数据保存在用户学习数据库中。用户学习数据库的作用是为每个用户记录他的学习情况，同时为学习大数据决策中心提供数据支持。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种云-网-端架构下的人工智能学习终端系统，其特征在于，包括终端交互模块、云计算平台模块、云存储平台模块、网络通讯模块；

终端交互模块：存在于各级组织的线下学习场景中，负责直接与学员进行交互；

云计算平台模块：云计算平台是一种SaaS的云交付模型；SaaS应用专为网络交付而设计，所有人工智能学习终端都可以通过网络通讯模块访向云计算平台模块输入数据，云计算模块将提供基于人工智能的数据分析服务或其他智能化服务；

云存储平台模块：云存储平台模块是一种DaaS的云交付模型，用于存储终端产生的学习教育相关数据；

网络通讯模块：主要依靠SIP协议。

2.利用权利要求1所述的一种云-网-端架构下的人工智能学习终端系统的方法，其特征在于：包括以下步骤，

S1.用户根据系统提示输入有关指令或者信息；

S2.终设备读取用户输入信息，并通过SIP协议将数据发送至学习系统的云计算平台；

S3.云计算平台按照服务商与用户之前协定的协议，为学习系统提供相应的服务；

S4.云计算平台将生成的结果返回至学习终端，同时将用户输入的数据保存在用户学习数据库中。