JP5142720B2 - デバイスの認知的に過負荷なユーザのインタラクティブ会話型対話 - Google Patents
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Description
本発明は、デバイスの認知的に過負荷なユーザのインタラクティブ会話型対話のための方法及びシステムに関する。
音声対話インターフェースを有するシステムは、広範な用途でますます多く受け入れられてきている。しかしながら、音声対話インターフェースシステムは、限られた言語及びスクリプトによる対話のやりとりを使用することがある。詳細には、音声言語対話システムは、狭く的を絞った言語理解、及び対話のやりとりの簡単なモデルを伴うことがある。しかしながら、実際の人間の対話は、高い文脈依存性及び高い状況依存性を有し、形を成していない発話及び文の断片で満ち、高度にインタラクティブ且つ協調的である場合がある。たとえば、話者は互いに割り込み合って、互いの文に磨きをかけ、共有された文脈に共同で貢献する場合がある。
本発明の一例示の実施の形態及び/又は一例示の方法は、柔軟性を有し、ユーザがさまざまなデバイスと口頭でやりとりすることを可能にし、完全な音声言語理解、マルチスレッド化された対話管理、情報の動的更新、部分的な固有名詞の認識による豊かな対話を可能にすると共に簡単且つ効率的なプラグアンドプレイのドメイン移植を可能にする、一例示の対話システム及び/又は方法を提供する。
図1は、複数のデバイス151とのユーザのやりとりのためのエンドツーエンド音声言語処理を提供する一例示の会話型対話システム100を示している。この例示のシステム100は、音声強調器モジュール101、音声認識モジュール102、自然言語理解(NLU)モジュール103、対話管理モジュール104、応答生成モジュール105、音声合成モジュール106、知識ベースモジュール107、知識管理モジュール108、韻律検出モジュール109、及びデバイス/アプリケーションマネージャ110を含む。
知識ベース107は、たとえば、ユーザ、デバイス、外部環境、及び現在の文脈状況に関する知識を記憶する。知識ベース107は、たとえば、リレーショナルデータベース及びオントロジーデータベース(ontological database)の双方を含む1つ又は複数のデータベースを含むことができる。詳細には、知識ベース107は、たとえば、曲、ジャンル、アーティスト、及び他の属性の間のオントロジー関係のデータベースを含むことができる。また、知識ベース107は、たとえば、ナビゲーションタスク及びポイントオブインタレスト(POI)サービスのオントロジー関係のデータベースも含むことができる。この点に関して、知識ベース107は、言語理解で使用される統計モデルをトレーニングするためのドメインデータ/知識を獲得することができる。ドメインデータ/知識は、たとえば、ユーザの振る舞いをプロファイルして予測するための統計値を含むことができる。また、知識ベース107は、たとえば、あいまい表現を解決するための言語知識も含むことができる。この点に関して、この言語知識は、たとえば、Longman Publishing社によって出版されている「Longman Dictionary of Contemporary English (LDOCE)」又は、プリンストン大学のGeorge Miller教授及び彼の仲間によって提供されている(認知科学グループの下のプリンストン大学ウェブサイトを参照されたい)オープンリソースであるWordnetを含む、一般に利用可能な辞書及び他のソースから構築することができる。
NLUモジュール
図1Bは、柔軟且つロバストな音声言語能力を提供する一例示の自然言語理解モジュール103を示している。この例示の自然言語理解モジュール103は、統計タガー(tagger)103a、統計依存パーサ(parser)103b、特徴マッパ(mapper)103c、及び意味分類器103dの4つのサブモジュールを含む。
対話管理モジュール
図1Cは、例示のシステム101のモジュールのやりとりを管理すると共に調停する一例示の対話管理モジュール104を示している。この点に関して、この例示の対話管理モジュール104は、たとえば、スタンフォード大学言語情報インターラクション研究センター(CSLI(Center for Study of Language and Information Interaction))から入手可能な対話管理アプリケーションを使用して実施することができる。この対話管理アプリケーションは、時に、「CLSI対話マネージャ」又は簡単に「CDM」と呼ばれることがある。CDMは、たとえば、Larsson及びTraum著「Information state and dialogue management in the TRINDI dialogue move engine toolkit」(Natural Language Engineering, No. 6(3-4) 2000)に記載されている対話移動(dialogue-move)手法を使用して、その後に入力される発話(断片及び修正を含む)の解釈、NPの分解、顕著な応答(salient response)の組み立て、発行の追跡等に使用される対話の文脈を維持する。対話の状態は、音声認識予想にバイアスをかけて、音声認識性能を改善するのに使用することもできる。CDMのより詳細な説明は、たとえば、Lemon他著「Collaborative activities and multi-tasking in dialogue systems」(Traitement Automatique des Langues (TAL), No. 43(2), 2002)に見出すことができる。
マルチドメイン設計
対話管理モジュール104はマルチドメイン環境をサポートし、たとえば、知的デバイスの制御及び個別指導を含む幅広い用途に対話管理モジュール104を適用することができる。種々の用途のドメインは、表層レベル生成(surface-level generation)の異なる文法及びデバイス特有のアクティビティモデル(AM)を指定することを伴う場合がある。アクティビティモデルは、タスクが対話管理モジュール104によって管理されていること及びそれらのタスクのステータスを表し、タスクへの明示的な参照を提供できるようにしている(たとえば「cancel that(それをキャンセルする)」)。アクティビティモデルは、対話管理モジュール104がインターフェースするエージェント又はデバイスの能力の宣言的仕様であり、動詞及びそれらの動詞の項(argument)からデバイス動作へのマッピング等の言語情報を含む。これについては、たとえば図3を参照されたい。図3は、一例示のアクティビティモデル及び言語マッピングの実施態様の例示の擬似コードを示している。「required(必要とされる)」としてマーキングされた項は、項が欠けたユーザコマンドが与えられている場合にサブ対話を生成することができる。この点に関して、例示の対話システムが新しいドメインに適用される場合に、対話管理モジュール104全体を取り替える必要がないように、アクティビティモデル手法は、「プラグアンドプレイ」機能を達成することを可能にする。
マルチスレッド化された文脈管理
対話管理モジュール104は、マルチスレッド化された複数の話題の会話を管理するように構成される。これは、車内の状況では特に重要となり得る。この車内の状況では、ドライバは、インターリーブされる可能性のある複数のデバイスとやりとりする。たとえば、レストランを選んで予約するやりとりは、携帯電話の要求によって中断される場合がある。この点に関して、ユーザは、複数のデバイスとやりとりする時、各デバイスと個々にやりとりするのではなく、中央コントローラとやりとりしたい場合があることに留意されたい。
知識管理モジュール
知識マネージャ(KM)108は、知識ベースソース(ドメインに一般的な知識及びデバイス情報等)へのアクセス及びそれらのソースの更新を制御する。ドメイン知識は、ドメインに依存したオントロジーに従って構造化される。知識管理モジュール108は、たとえば、スタンフォード大学から入手可能なドメイン独立オントロジーツールであるProtegeを使用して実施することができる。Protegeに関するさらに詳細な内容は、たとえば、「protege.stanford.edu」のウェブサイトアドレスにおいて入手可能である。
デバイス/アプリケーションマネージャ
デバイス/アプリケーションマネージャ110は、ファクタに基づいて所与の発話(たとえば、コマンド又は質問)をハンドリングするのにどのデバイスが最も適しているかを判断する。このファクタは、たとえば、文脈における現在のデバイス、文脈の変化を示す言語的手掛かり、明示的なアドレス指定、及び/又は、特定のデバイスのアクティビティモデルに関連する言語テンプレートとのその発話の最も良い一致等である。この点に関して、デバイス/アプリケーションマネージャ110は、プラグアンドプレイ能力を提供するために、デバイス及び/又はアプリケーションに依存する情報を一般対話管理モジュール104から分離することができる。デバイス/アプリケーション管理モジュール110は状態情報を含む。この状態情報は、一定のデバイス又はアプリケーションのさまざまな可能な状態、及び、それらの状態の可能な一組の値を記述する。デバイス/アプリケーションに適用可能なアクティビティ、そこから提供される機能、又は特定のアクティビティ又は機能に使用される可能な言語表現は、デバイス/アプリケーションマネージャ110が保持して調整することができる。この点に関して、デバイス/アプリケーション特有のアイテムをドメインモデルにカプセル化することができる。ドメインモデルは、アプリケーションが最初に使用される時に公開することができる。詳細には、言語表現は、「タグ」モジュールである自然言語理解モジュール103に関連する統計モデルを介して、又は、他の形式を介して獲得することができる。
文脈デバイス
対話管理モジュール104は、加えて、現在の言語文脈においてデバイスの経過を追跡することができる。デバイスが明示的にアドレス指定されるごとに、又は、一定のデバイスに対応するコマンドを行うことができるごとに、そのデバイスは、文脈における現在のデバイスとなる。また、デバイスは、それ自身が発話を行うことによって現在の文脈デバイスになることもできる。これは、たとえば、デバイス文脈管理モジュール111によって保持することができる。デバイス文脈管理モジュール111は、文脈におけるデバイスが、リセット前の論理的な時間の間、文脈に留まるのみであることを確実にする。換言すれば、或るデバイスが文脈におけるデバイスになると、そのデバイスが文脈にあり続ける期間を記録するタイマが始動される。一定の期間の終了時に、文脈におけるデバイスは、ヌルにリセットされる。タイマは、そのデバイス又は異なるデバイスがアドレス指定されるごとに、又は、発話するごとに再始動する。したがって、デバイス文脈管理モジュール111は、持ち回りを調整及び/又は規制することができる。この点に関して、文脈におけるデバイスは、MultideviceApp又はNISTプロジェクト(NIST project)のCarAppを実行する時に現れる「CAR」のメインパネルに出現する場合がある。
タスクに関係する対話
ユーザ151とデバイスとの間のタスクに関係する通信を容易にするために、統合されたTaskTree(タスク木)を対話管理モジュール104は保持することができる。この統合されたTaskTreeは、各エージェントがハンドリングしてきたすべてのタスクを表す。このTaskTreeは、後述するように、対話管理モジュール104が、ありとあらゆるエージェントに属するタスクの進行、成功、及び失敗についてのフィードバックをユーザに提供できるように、それらのエージェントのSimTaskTreeにおける各エージェントのタスク実行管理と同期させることができる。したがって、タスクのステータス、完了、失敗等についての報告は、TaskTreeが依然として生成することができる。
分散タスク管理
本発明の一例示の実施の形態及び/又は例示の方法によれば、タスク管理は、各デバイス及び/又は各デバイスエージェントが自律的且つ別個に自身のタスクを管理することを必要とすることを伴うことができる。この点に関して、デバイス管理モジュール110は、対話管理104によってユーザコマンドが最初に与えられると、クラスMultiDeviceTaskProperties(マルチデバイスタスクプロパティ)を使用して、一組の汎用タスクプロパティを構築することができる。これらのプロパティは、ユーザコマンドに対応するタスクの基本的なドメイン独立アイデア(domain-independent idea)を表す。これらのプロパティのスロットは、「command(コマンド)」、「direct_object(直接目的語)」、「adjectives(形容詞)」等の通常のNLスロットである。これらのプロパティが構築されると、デバイス管理モジュール110は、これらのプロパティのコピーをデバイスへ送信し、デバイスは、それぞれ、コマンドを確実にハンドリングすることができるのか、場合によってはコマンドをハンドリングすることができるのか、又は、コマンドを確実にハンドリングすることができないのかを返答する。文脈における現在のデバイスは、そのデバイスがハンドリングすることができることを告げる最初の機会を与えられ、そのデバイスがコマンドを確実にハンドリングできることを返すと、そのデバイスにタスクが自動的に与えられる。それ以外の場合には、すべてのデバイスからの回答が編集されて、あいまいさが存在する(すなわち、2つのデバイスがタスクを「確実に」ハンドリングすることができる)場合、どのデバイスに発話をハンドリングさせたいかをユーザに尋ねるクエリーが生成される。適切なデバイスが見つかった場合、そのコマンドはそのデバイスに割り当てられ、適切なノードがTaskTree及びそのデバイスのSimTaskTreeに追加され、デバイスは、それ自身でタスクの実行及び通信の残りをハンドリングする。
デバイス登録
デバイスが統合システム100に参加するには、デバイスは、たとえば、識別、タスク機能、及びシステム特有の機能に関係する要件を含むいくつかの要件を満たすことを必要とされる場合がある。
タスクをデバイスに割り当てる信頼性を最大にするか又は少なくとも改善するために、デバイス管理モジュール110は、タスクをハンドリングするデバイスを選ぶ時に、いくつかのファクタを考慮することができる。デバイス管理モジュール110は、文脈における現在のデバイスに第1の優先順位を与えることができる。そのデバイスがユーザコマンドをハンドリングできる場合に、そのユーザコマンドは自動的にそのデバイスに割り当てられ、続いて、タスクの実行が行われる。そうでない場合、デバイス管理モジュール110は、各デバイスがこのタスクをハンドリングする能力を有するか否かを各デバイスに尋ねることができ、肯定応答をしたデバイスのリストを編集する。2つの以上のデバイスが、一定のタスクをハンドリングできると考えている場合、ユーザが使用したいデバイスをより具体的に指定するようにユーザに要求するクエリーを生成することができる。サンプル対話を図6に示す。このクエリーが回答されると、選ばれたデバイスは、コマンドのハンドリングを開始できるように、通知を受ける。タスク割り当ての一例示の実施態様の例示の擬似コードを図7に提供する。
タスクのハンドリング及び実行
前述したように、各タスクは、それ自身のタスクを実行して保持する役割を有することができる。各タスクは、それ自身のSimTaskTreeを保持することによってこれを行うことができる。これらのSimTaskTreeは、前述したように、対話管理モジュールの単一のTaskTreeとの同期を維持して、タスクに関係する対話、すなわち更新及び報告を容易にする。このように、各デバイスは、その実行がどのように進行しているか(すなわち、タスクが現在行われているのか、完了したのか、又は失敗したのか)に応じて、自身のSimTaskTreeにおいて連続的にタスクを更新することができ、これらの更新は、その後、TaskTreeが自身を最新に維持するためにピックアップすることもできる。前述したように、これによって、対話管理モジュール104が、すべてのタスクの進行についてのフィードバックをユーザに提供することが可能になり得る。換言すれば、TaskTreeは、それぞれの個々のデバイスのSimTaskTreeを合成したものと考えることができる。個々のデバイスは、後述するチームタスクに関するほんのわずかな場合を除いて、自身のSimTaskTreeにのみ、自身で実行している(又は実行していた等)タスクを有する。一方、TaskTreeは、すべてのデバイスからのすべてのタスクの組み合わせを有し、したがって、或る意味で、それぞれの個々のSimTaskTreeの寄せ集めであり、システムで起こっているあらゆるものを表現したものである。
対話例
図2は、MP3音楽プレイヤの制御を伴う、ユーザと図1Aの例示のシステム100との間の一例示の対話200を示している。例示の対話200は、たとえば、文脈及び外部状況に基づく広範囲にわたる名詞句(NP)の分解、動的な内容更新、あいまいさ解消、マルチスレッド化された会話、及び複雑な固有名詞を含む、例示のシステム100がハンドリングすることができる一定の機能及びやりとりを示している。
データ収集
例示のシステム100の性能の改善及び評価を行うために、特定のタスクの対話データを収集することができる。この点に関して、「オズの魔法使い」(WOZ)手法を使用することができる。この手法では、実験の被験者が、スマートマシンのふりをする別の部屋の人間に話し掛ける。この設定は、タスク指向型のやりとりにおける人間の振る舞いをシミュレーションする高品質対話システムの設計に必要とされる場合がある。これは、部分的には、WOZ手法が、言語の複雑さの点で会話中にユーザに対する正しい予想を設定できるからである。その結果、WOZ手法は、人対人の会話を理解するという困難な問題によってトラップされることを回避することができる。これは、最新のNLP技法の能力を超えることができる。
Claims (19)
- 複数のデバイス及び対応するドメインに関するデバイス情報を記憶すると共にリレーショナル形式及びオントロジー形式の少なくとも一方で該デバイス情報を分類する知識ベースと、
(a)現在の会話の文脈で用いられるデバイスと、(b)特定のデバイスのアクティビティモデルに関連する言語表現との音声の一致と、のうちの少なくとも1つに基づいて、複数のデバイスのなかから音声の内容に適した1つのデバイスを選択するとともに、
前記対応するドメインのプラグアンドプレイのために、前記知識ベース中のデバイスに依存しない情報および前記知識ベース中の他のデバイス情報から分離されている、前記知識ベース中の前記複数のデバイスの各デバイスについてのそれぞれのデバイス情報を対応するドメイン内言語表現としてカプセル化する、
デバイス/アプリケーションマネージャと、
ユーザからの音声を受け取り、該音声を単語シーケンスに変換し、完全な固有名詞及び部分的な固有名詞の少なくとも一方を認識し、かつ前記部分的な固有名詞の境界を調整する音声認識モジュールと、
前記複数のデバイスのなかから選択されたひとつのデバイスに対応する1つのドメインのドメイン内言語表現に基づいてトレーニングされた統計的依存モデルを使用し、部分的な固有名詞の境界が調整された前記単語シーケンスから得られる意味構造を出力する自然言語理解モジュールと、
前記意味構造を取り込み、会話の文脈及び前記対応するドメインに関連する前記知識ベース中の前記デバイス情報を使用して、前記意味構造を解釈すると共に応答の内容を組み立てる対話管理モジュールと、
前記対話管理モジュールからの内容を取り込み、前記文脈の関連のある部分を選択し、前記関連のある部分を文法的に正しい様式で編成して、前記応答を生成する応答生成モジュールと、
該応答の音声波形を合成する音声合成モジュールと、
を備える、対話システム。 - 前記デバイスは、移動電話、ナビゲーションシステム、ポイントオブインタレストサービス、オーディオデバイス、車内デバイス、及びMP3プレイヤの少なくとも1つを含む、請求項1に記載の対話システム。
- 前記受け取った音声の雑音低減及びエコーキャンセルを提供する音声強調器をさらに備える、請求項1に記載の対話システム。
- 前記音声認識モジュール、前記自然言語理解モジュール、および、前記対話管理モジュールのうちの少なくとも1つのモジュールの性能を向上させるために、前記受け取った音声の抑揚、休止、及び継続期間の少なくとも1つを検出する韻律検出モジュールをさらに備える、請求項1に記載の対話システム。
- 新しいモジュール及び新しいデバイスの少なくとも一方の動的な登録を可能にする、請求項1に記載の対話システム。
- 前記自然言語理解モジュールは、前記単語シーケンスに品詞タグを割り当てる統計タガーと、条件付き確率及び相互情報量を使用して依存関係を形成する統計依存パーサと、前記依存関係を使用する、前記単語シーケンスの拡張可能マークアップ言語表現への特徴マッパとを含む、請求項1に記載の対話システム。
- 前記対話管理モジュールは、マルチドメイン環境をサポートする、請求項1に記載の対話システム。
- 前記対話管理モジュールは、マルチスレッド会話を管理する、請求項1に記載の対話システム。
- 前記対話管理モジュールは、デバイス特有のアクティビティモデルをサポートする、請求項1に記載の対話システム。
- 前記対話管理モジュールは意味解析器を含む、請求項1に記載の対話システム。
- 前記対話管理モジュールは、対話移動木をサポートする、請求項1に記載の対話システム。
- 前記対話管理モジュールは、複数の話題の会話をサポートする、請求項1に記載の対話システム。
- デバイスの認知的に過負荷なユーザとインタラクティブに会話する方法であって、
複数のデバイス及び対応するドメインに関するデバイス情報の知識ベースを保持すること、
リレーショナル形式及びオントロジー形式の少なくとも一方で前記デバイス情報を編成すること、
前記ユーザからの音声を受け取ること、
該音声を単語シーケンスに変換すること、
該単語シーケンスにおいて、完全な固有名詞及び部分的な固有名詞の少なくとも一方を認識すること、
前記部分的な固有名詞の境界を調整すること、
(a)現在の会話の文脈で用いられるデバイスと、(b)特定のデバイスのアクティビティモデルに関連する言語表現との音声の一致と、のうちの少なくとも1つに基づいて、複数のデバイスのなかから音声の内容に適した1つのデバイスを選択すること、
前記複数のデバイスのなかから選択されたひとつのデバイスに対応する1つのドメインのドメイン内言語表現に基づいてトレーニングされた統計的依存モデルを使用し、部分的な固有名詞の境界が調整された前記単語シーケンスから意味構造を得ること、
前記知識ベースを使用して、前記認知的に過負荷なユーザとの前記会話の文脈において前記意味構造を解釈するとともに前記認知的に過負荷なユーザへの応答の内容を選択すること、
該選択された内容、前記会話の前記文脈、及び文法規則に基づいて前記応答を生成すること、並びに、
前記応答の音声波形を合成すること、
を含む、デバイスの認知的に過負荷なユーザとインタラクティブに会話する方法。 - 前記受け取った音声の雑音を低減すること、及び
前記受け取った音声のエコーをキャンセルすること、
の少なくとも一方をさらに含む、請求項13に記載の方法。 - 前記デバイスを登録することであって、それによって、該デバイスの能力を言語的意味論形式で広告する、登録すること、及び
すべてのタイプのユーザ要求について、言語的意味論形式による前記デバイスの前記能力及び前記会話の前記文脈の少なくとも一方に基づいて前記デバイスを選択すること、
をさらに含む、請求項13に記載の方法。 - 前記音声認識モジュール、前記自然言語理解モジュール、および、前記対話管理モジュールのうちの少なくとも1つのモジュールの性能を向上させるために、前記受け取った音声の休止、口ごもり、及び継続期間の少なくとも1つを識別することをさらに含む、請求項13に記載の方法。
- nグラムモデルを名前付きセットのみに基づいてトレーニングすることにより、クラスベースの文法で固有名詞クラスを形成すること、及び
前記トレーニングされたnグラムモデルを前記固有名詞クラスとして前記クラスベースの文法に動的に挿入すること、
をさらに含む、請求項13に記載の方法。 - 前記意味構造を得ることは、
前記単語シーケンスの各単語の品詞タグを識別すること、
前記単語シーケンスから依存構造を導出することであって、それによって、前記ドメイン情報の前記モデルを動的に適合させる、導出すること、
前記依存構造を特徴構造に変換すること、及び
前記品詞タグ及び特徴構造を前記単語シーケンスの意味的話題に関連付けること、
をさらに含む、請求項13に記載の方法。 - プロセッサによって実行可能な命令のセットを記録した記憶媒体であって、該命令は以下の:
複数のデバイス及び対応するドメインに関するデバイス情報の知識ベースを保持すること、
リレーショナル形式及びオントロジー形式の少なくとも一方で前記デバイス情報を編成すること、
前記デバイスのユーザからの音声を受け取ること、
該音声を単語シーケンスに変換すること、
該単語シーケンスにおいて部分的な固有名詞を認識すること、
前記部分的な固有名詞の境界を調整すること、
(a)現在の会話の文脈で用いられるデバイスと、(b)特定のデバイスのアクティビティモデルに関連する言語表現との音声の一致と、のうちの少なくとも1つに基づいて、複数のデバイスのなかから音声の内容に適した1つのデバイスを選択すること、
前記複数のデバイスのなかから選択されたひとつのデバイスに対応する1つのドメインのドメイン内言語表現に基づいてトレーニングされた統計的依存モデルを使用し、部分的な固有名詞の境界が調整された前記単語シーケンスから意味構造を得ること、
前記知識ベースを使用して、前記認知的に過負荷なユーザとの前記会話の文脈において前記意味構造を解釈するとともに前記認知的に過負荷なユーザへの応答の内容を選択すること、
該選択された内容、前記会話の前記文脈、及び文法規則に基づいて前記応答を生成すること、並びに、
前記応答の音声波形を合成すること、
を実行するようにさせる、プロセッサによって実行可能な命令のセットを記録した記憶媒体
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