CN112784027B - 一种智联网中的自然语言交互系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智联网中的自然语言交互系统及方法。所述系统包括：存储单元和计算机接口构成的智能体自然语言交互语料库，用于储存所有智能体的管控指令和网络知识的自然语言语料；语料提取单元和交互语段生成单元构成的自动化自然语言描述模块，使智能体自动生成交互语段；语义解析单元和语料库匹配计算单元构成的多模态自然语言解析模块，使智能体解析交互语段的语义，提取管控指令和网络知识；一系列接口代码集合和一个编程和导入界面构成的可扩展的自然语言应用接口，通过计算机编程实现其他交互应用的自然语言接入。本发明可使智能体利用自然语言建立会话，实现基于自然语言的智能组网服务。

Description

一种智联网中的自然语言交互系统及方法

技术领域

本发明涉及智联网中的自然语言交互技术，特别是一种智联网中的自然语言交互系统及方法。

背景技术

智联网是以互联网、物联网技术为基础，以知识计算为核心技术，以获取知识、表达知识、交换知识、关联知识为关键任务，寻求建立包含人、机、物的智能体之间语义层次的智慧联接，以实现智能体所拥有的知识之间的互联互通。智联网中，由于实现网络交互的不再是网络位置，而是网络的联接、对象、应用表征成的网络节点的相关网络属性和内涵，如信息内容、数据名称、服务名称等，实现智慧组网的网络节点，是具备大量算力和智能功能的智能体，智能体间的交互效率是实现通信组网传输的根本，智能体间交互的主要内容为智慧联接网络的管控指令和网络实现基于联接、对象、应用寻址组网的网络知识。随着网络通信技术的发展，现有的基于IP数据包的传输方式由于不同交互协议间的鸿沟、交互数据格式化导致的低效性等原因，已经无法满足未来智联网服务的需求，机器语言表征能力和承载能力较弱，无法真正意义上实现信息间的智能联接。为了实现智能体间的高效的交互，“拟人化”的自然语言交互技术成为通信交互领域的一大研究热点。

然而，目前国内外在自然语言交互技术方面主要是对文本、语言、语义的处理上，在文本分析、人机对话和语法解析和理解方面取得了一定的成果，但尚无相关成果涉及到智能体间的自然语言交互技术，尚未形成机器间“拟人化”交互的统一架构和语言处理模型。同时，由于通信系统协议和网络结构的特异性和智能体对信息处理方式与其他智能设备间的区别，用于智能问答、人机交互间的交互模型无法直接应用于智能体终端间的交互。智能体间交互的特异性主要表现在：首先，智能体间的自然语言交互主要是针对智慧联接网络中信令信道传递的管控指令和网络知识实现发送和接收，交互语言的语料范围相对固定。其次，在未来，智能体由于采用不同的通信交互体制，如有限通信、无线通信等，节点终端出厂时可能定制封装了不同交互接口，针对这样的异构结构方式下，智能体的交互过程中，需要采用不同的语言模型生成交互语段以匹配自身的智能体能力和适应通信接口协议。因此，智能体在解析时自然语言语段时，需要具备应对多语言模型的多模态解析能力。最后，为了实现智能体对现有通信终端的应用上的兼容，需要预留可扩展、可编程的自然语言接口。目前，自然语言理解技术尚未应用于网络联接交互中，对照上述智慧联接网络中的智能体交互的特异性，采用格式化机器语言的IP数据包网络交互系统主要存在以下问题：1、IP数据包信息承载能力较低，解析效率与算法和数据大小绑定；2、IP数据包不能直接支持多协议带来的多语言、多语义的理解和消歧，跨协议通信交互带来了较大的数据计算和信令开销；3、传统IP数据包交互系统无法编程，智能通过增加协议体系，通过“打补丁”的方式实现网络交互功能的扩展和系统更新后的兼容。

发明内容

本发明的目的在于提供一种智联网中的自然语言交互系统及方法，使得智能体可将需要交互的管控指令和网络知识用自然语言来描述和传递，具备多模态语言编译和解析能力，并为智能体间的自然语言交互预留可扩展编程的接口。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种智联网中的自然语言交互系统，该系统包括：

一个智能体自然语言交互语料库，用于储存所有智能体的管控指令和网络知识的自然语言语料；

一个自动化自然语言描述模块，使智能体自动生成交互语段；

一个多模态自然语言解析模块，使智能体解析交互语段的语义，提取管控指令和网络知识；

一个可扩展的自然语言应用接口，通过计算机编程实现其他交互应用的自然语言接入。

进一步地，所述自然语言语料是描述管控指令和网络知识的自然语言短语和词组；

自然语言语料库包含一个存储单元和一个计算机接口，计算机接口用于系统管理员和其他授权应用通过编辑和导入的方式更新语料库。

进一步地，所述自动化自然语言描述模块，包含一个语料提取单元和一个交互语段生成单元；

智能体根据需要交互的管控指令和网络知识内容，利用语料提取单元在智能体自然语言交互语料库中搜索并提取语料，并将提取的语料传递给交互语段生成单元；

交互语段生成单元是一系列语法编译程序集合，该程序集合根据需要交互的内容以相应语法模型编译生成交互语段。

进一步地，所述多模态自然语言解析模块，包含一个语义解析单元和一个语料库匹配计算单元；

语义解析单元是一系列多语法模态的语法解析程序集合，多语法模态的语法解析程序集合通过算法集成多种语言语法模型；语义解析单元将采用不同语言模型的智能体的交互数据，解析为规范化语法统一表征的自然语言结构，智能体通过该程序集合匹配交互数据发送方采用的交互语段语法模型，并利用该语法模型将交互语段解析为管控指令和网络知识的自然语言结构体，然后传递给语料库匹配计算单元；

语料库匹配计算单元为包含一个自然语言语段提取程序和一系列语义匹配模型程序的程序合集。自然语言语段提取程序根据规范化语法提取自然语言结构体中的语段，如将“主-谓-宾”结构的自然语言结构体提取为“主语语段”、“谓语语段”、“宾语语段”；语义匹配模型程序为自然语言中的语段与语料库语料之间的语义近似和语义等同的映射关系作为训练数据通过机器学习算法训练形成，将提取出的自然语言语段输入语义匹配模型组成的程序合集，可以通过语义近似和语义等同的映射关系计算获得对应于语料库中的语料，从而提取出包含交互中传递的管控指令和网络知识的语义。

进一步地，所述可扩展的自然语言应用接口，包含一系列接口代码集合和一个编程和导入界面；系统管理员通过该接口的编程和导入界面，在存在其他应用接入需求时，对自动化自然语言描述模块、多模态自然语言解析模块进行程序编写、更新、导入，实现其他应用的扩展接入。

一种智联网中的自然语言交互方法，包括以下步骤：

(1)待交互的管控指令和网络知识作为输入传送至语料提取单元；

(2)语料库提取单元根据接收的管控指令和网络知识访问智能体自然语言交互语料库存储单元，搜索获取待交互管控指令和网络知识的自然语言语料，并连同待交互的管控指令和网络知识一同传递给交互语段生成单元；

(3)交互语段生成单元选择语法模型生成管控指令和网络知识的自然语言描述语段用于发送给交互对象；

(4)交互对象的语义解析单元接收自然语言描述语段后，启动多模态自然语言解析程序合集，匹配程序合集中的语法模型，匹配成功则将自然语言描述语段解析为管控指令和网络知识的自然语言结构体，并传递给语料库匹配计算单元；

(5)语料库匹配计算单元根据收到的自然语言结构体访问智能体自然语言交互语料库存储单元，进行匹配计算，匹配成功则将获取的管控指令和网络知识输出，匹配失败则将报错信息反馈给系统，用于系统管理员对系统进行维护更新。

进一步地，还包括其他交互应用的自然语言接入过程，具体如下：

根据扩展应用需求，在可扩展的自然语言应用接口的编程与导入界面，编辑代码或上传封装好的程序，将代码和程序导入对应单元和接口，编译验证代码和程序，编译验证通过则完成扩展应用更新，失败则将报错信息反馈给编程与导入界面，用于系统管理人员参考调试代码和程序。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：

(1)采用语料库提取与匹配的方式实现管控指令与网络知识的描述和获取，相较于传统的IP数据包方式能够提高信息的解析速率；

(2)采用语义模型自动生成和多模态语义匹配计算的方式实现语段的生成和解析，相较于传统的跨协议通信交互方式能够减少多通信协议协同带来的数据解析计算和信令开销；

(3)提供了可扩展的自然语言应用接口，可为潜在其他应用预留接口，提高交互系统的可扩展性。

附图说明

图1是本发明智联网中的自然语言交互系统的组成图。

图2是本发明智联网中的自然语言交互系统的构建方法示意图。

图3是本发明的自然语言可扩展应用编译具体实现过程示意图。

具体实施方式

本发明中的智联网是以互联网、物联网技术为基础，以知识计算为核心技术，以获取知识、表达知识、交换知识、关联知识为关键任务，寻求建立包含人、机、物的智能体之间语义层次的智慧联接，以实现智能体所拥有的知识之间的互联互通。所谓智能体是指在复杂网络环境中，能够自治地感知网络环境信息，自主采取行动，通过一系列预先设定的目标或任务实现智慧联接的计算系统。

如图1所示，本发明所述的智能体间自然语言交互系统，为智能体提供一个基于自然语言的交互环境。该系统包含：

一个智能体自然语言交互语料库，用于储存所有智能体的管控指令和网络知识的自然语言语料；

一个自动化自然语言描述模块，使智能体自动生成交互语段；

一个多模态自然语言解析模块，使智能体解析交互语段的语义，提取管控指令和网络知识；

一个可扩展的自然语言应用接口，通过计算机编程实现其他交互应用的自然语言接入。

进一步地，所述自然语言语料是描述管控指令和网络知识的自然语言短语和词组；

自然语言语料库包含一个存储单元和一个计算机接口，计算机接口用于系统管理员和其他授权应用通过编辑和导入的方式更新语料库。

进一步地，所述自动化自然语言描述模块，包含一个语料提取单元和一个交互语段生成单元；

智能体根据需要交互的管控指令和网络知识内容，利用语料提取单元在智能体自然语言交互语料库中搜索并提取语料，并将提取的语料传递给交互语段生成单元；

交互语段生成单元是一系列语法编译程序集合，该程序集合根据需要交互的内容以相应语法模型编译生成交互语段。

进一步地，所述多模态自然语言解析模块，包含一个语义解析单元和一个语料库匹配计算单元；

语义解析单元是一系列多语法模态的语法解析程序集合，多语法模态的语法解析程序集合通过算法集成多种语言语法模型；语义解析单元将采用不同语言模型的智能体的交互数据，解析为规范化语法统一表征的自然语言结构，智能体通过该程序集合匹配交互数据发送方采用的交互语段语法模型，并利用该语法模型将交互语段解析为管控指令和网络知识的自然语言结构体，然后传递给语料库匹配计算单元；

语料库匹配计算单元是包含一个自然语言语段提取程序和一系列语义匹配模型程序的程序合集。自然语言语段提取程序根据规范化语法提取自然语言结构体中的语段，如将“主-谓-宾”结构的自然语言结构体提取为“主语语段”、“谓语语段”、“宾语语段”；语义匹配模型程序为自然语言中的语段与语料库语料之间的语义近似和语义等同的映射关系作为训练数据通过机器学习算法训练形成，将提取出的自然语言语段输入语义匹配模型组成的程序合集，可以通过语义近似和语义等同的映射关系计算获得对应于语料库中的语料，从而提取出包含交互中传递的管控指令和网络知识的语义。

进一步地，所述可扩展的自然语言应用接口，包含一系列接口代码集合和一个编程和导入界面；系统管理员通过该接口的编程和导入界面，在存在其他应用接入需求时，对自动化自然语言描述模块、多模态自然语言解析模块进行程序编写、更新、导入，实现其他应用的扩展接入。

为了更加直观地展示本发明的具体实施过程，以智能体间交互过程和自然语言可扩展应用编译过程为例描述本发明的具体过程如下。

如图2所示，本发明所述智联网中的自然语言交互方法中，智能体间交互具体实现过程包含以下流程：

(1)待交互的管控指令和网络知识作为输入传送至语料提取单元；

(2)语料库提取单元根据接收的管控指令和网络知识访问智能体自然语言交互语料库存储单元，搜索获取待交互管控指令和网络知识的自然语言语料，并连同待交互的管控指令和网络知识一同传递给交互语段生成单元；

(3)交互语段生成单元选择语法模型生成管控指令和网络知识的自然语言描述语段用于发送给交互对象；

(4)交互对象的语义解析单元接收自然语言描述语段后，启动多模态自然语言解析程序合集，匹配程序合集中的语法模型，匹配成功则将自然语言描述语段解析为管控指令和网络知识的自然语言结构体，并传递给语料库匹配计算单元；

(5)语料库匹配计算单元根据收到的自然语言结构体访问智能体自然语言交互语料库存储单元，进行匹配计算，匹配成功则将获取的管控指令和网络知识输出，匹配失败则将报错信息反馈给系统，用于系统管理员对系统进行维护更新。

如图3所示，本发明还包括其他交互应用的自然语言接入过程，自然语言可扩展应用编译具体实现过程包含以下流程：根据扩展应用需求，在可扩展的自然语言接口编程与导入界面，编辑代码或上传封装好的程序，将代码和程序导入本系统的对应单元和接口，编译验证代码和程序，编译验证通过则完成扩展应用更新，失败则将报错信息反馈给编程与导入界面，用于系统管理人员参考调试代码和程序。

以上显示和描述了本发明的主要特征以及所具有的优点，本行业技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，在不脱离本发明主旨和范围的前提下，本发明还会有一些变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (6)

1.一种智联网中的自然语言交互系统，其特征在于，该系统包括：

一个智能体自然语言交互语料库，用于储存所有智能体的管控指令和网络知识的自然语言语料；

一个自动化自然语言描述模块，使智能体自动生成交互语段；

一个多模态自然语言解析模块，使智能体解析交互语段的语义，提取管控指令和网络知识；

一个可扩展的自然语言应用接口，通过计算机编程实现其他交互应用的自然语言接入；

所述多模态自然语言解析模块，包含一个语义解析单元和一个语料库匹配计算单元；

语义解析单元是一系列多语法模态的语法解析程序集合，多语法模态的语法解析程序集合通过算法集成多种语言语法模型；语义解析单元将采用不同语言模型的智能体的交互数据，解析为规范化语法统一表征的自然语言结构，智能体通过该程序集合匹配交互数据发送方采用的交互语段语法模型，并利用该语法模型将交互语段解析为管控指令和网络知识的自然语言结构体，然后传递给语料库匹配计算单元；

语料库匹配计算单元为包含一个自然语言语段提取程序和一系列语义匹配模型程序的程序合集；自然语言语段提取程序根据规范化语法提取自然语言结构体中的语段；语义匹配模型程序为自然语言中的语段与语料库语料之间的语义近似和语义等同的映射关系作为训练数据通过机器学习算法训练形成，将提取出的自然语言语段输入语义匹配模型组成的程序合集，通过语义近似和语义等同的映射关系计算获得对应于语料库中的语料，从而提取出包含交互中传递的管控指令和网络知识的语义。

2.根据权利要求1所述的智联网中的自然语言交互系统，其特征在于，所述自然语言语料是描述管控指令和网络知识的自然语言短语和词组；

自然语言语料库包含一个存储单元和一个计算机接口，计算机接口用于系统管理员和其他授权应用通过编辑和导入的方式更新语料库。

3.根据权利要求1所述的智联网中的自然语言交互系统，其特征在于，所述自动化自然语言描述模块，包含一个语料提取单元和一个交互语段生成单元；

智能体根据需要交互的管控指令和网络知识内容，利用语料提取单元在智能体自然语言交互语料库中搜索并提取语料，并将提取的语料传递给交互语段生成单元；

交互语段生成单元是一系列语法编译程序集合，该程序集合根据需要交互的内容以相应语法模型编译生成交互语段。

4.根据权利要求1所述的智联网中的自然语言交互系统，其特征在于，所述可扩展的自然语言应用接口，包含一系列接口代码集合和一个编程和导入界面；系统管理员通过该接口的编程和导入界面，在存在其他应用接入需求时，对自动化自然语言描述模块、多模态自然语言解析模块进行程序编写、更新、导入，实现其他应用的扩展接入。

5.一种智联网中的自然语言交互方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）待交互的管控指令和网络知识作为输入传送至语料提取单元；

（2）语料库提取单元根据接收的管控指令和网络知识访问智能体自然语言交互语料库存储单元，搜索获取待交互管控指令和网络知识的自然语言语料，并连同待交互的管控指令和网络知识一同传递给交互语段生成单元；

（3）交互语段生成单元选择语法模型生成管控指令和网络知识的自然语言描述语段用于发送给交互对象；

（4）交互对象的语义解析单元接收自然语言描述语段后，启动多模态自然语言解析程序合集，匹配程序合集中的语法模型，匹配成功则将自然语言描述语段解析为管控指令和网络知识的自然语言结构体，并传递给语料库匹配计算单元；

（5）语料库匹配计算单元根据收到的自然语言结构体访问智能体自然语言交互语料库存储单元，进行匹配计算，匹配成功则将获取的管控指令和网络知识输出，匹配失败则将报错信息反馈给系统，用于系统管理员对系统进行维护更新。

6.根据权利要求5所述的智联网中的自然语言交互方法，其特征在于，还包括其他交互应用的自然语言接入过程，具体如下：

根据扩展应用需求，在可扩展的自然语言应用接口的编程与导入界面，编辑代码或上传封装好的程序，将代码和程序导入对应单元和接口，编译验证代码和程序，编译验证通过则完成扩展应用更新，失败则将报错信息反馈给编程与导入界面，用于系统管理人员参考调试代码和程序。