智能聊天技術(shù)在構(gòu)建智慧校園信息平臺(tái)的應(yīng)用

錢(qián)春陽(yáng)

摘要：針對(duì)目前智慧校園中的各業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)孤島，以及訪問(wèn)缺乏統(tǒng)一平臺(tái)入口的問(wèn)題，提出了在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)下使用智能聊天技術(shù)借助微信構(gòu)建智慧校園信息平臺(tái)。該系統(tǒng)使用基于語(yǔ)義分析的關(guān)鍵詞提取技術(shù)構(gòu)建聊天過(guò)程，使智慧校園數(shù)據(jù)信息的獲取更加的智能化和友好化。

關(guān)鍵詞：智能聊天；智慧校園；微信；語(yǔ)義分析；關(guān)鍵詞提取

中圖分類(lèi)號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2018）11-0218-02

1 概述

隨著當(dāng)前信息化技術(shù)的發(fā)展，高校的信息化水平也逐漸提升，智慧校園建設(shè)也在各大專(zhuān)院校陸續(xù)展開(kāi)。各種信息化數(shù)據(jù)系統(tǒng)是智慧校園構(gòu)建中重要的組成部分，包括OA系統(tǒng)、教務(wù)系統(tǒng)、科研系統(tǒng)、郵件系統(tǒng)、學(xué)生信息系統(tǒng)以及校園內(nèi)的各種論壇平臺(tái)等，各院系部門(mén)之間也重復(fù)建設(shè)各種業(yè)務(wù)系統(tǒng)。這種情況的出現(xiàn)會(huì)導(dǎo)致各業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間彼此信息孤立，給使用者帶來(lái)諸多不便。

同時(shí)，隨著智能化終端的大規(guī)模普及，以及類(lèi)似于微信等即時(shí)通訊軟件的廣泛使用，利用先進(jìn)的智能聊天技術(shù)來(lái)構(gòu)建智慧校園信息平臺(tái)就顯得意義非常重大，該平臺(tái)可以讓校園里的使用者很方便地通過(guò)聊天技術(shù)獲取各種數(shù)據(jù)，讓移動(dòng)終端成為智慧校園數(shù)據(jù)信息的入口，也有助于解決校園中各業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)孤島問(wèn)題。

2 智能聊天工具的選擇

目前隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，聊天入口有很多種實(shí)現(xiàn)方式，可以借助實(shí)體機(jī)器人實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話的智能聊天方式，也可以借助即時(shí)通訊軟件，譬如QQ聊天或者微信公眾平臺(tái)的方式去實(shí)現(xiàn)。鑒于目前校園里的微信的普及，該智能聊天系統(tǒng)采用微信公眾號(hào)實(shí)現(xiàn)聊天功能。采用微信公眾號(hào)作為聊天工具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：一、微信用戶(hù)龐大，校園里的教師，學(xué)生都是其使用者，不需要推廣，并且采用微信公眾號(hào)操作簡(jiǎn)單方便，容易上手。二、微信擁有比較完備的API文檔，支持各種系統(tǒng)的接入功能，對(duì)于系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)更加方便，而且該智能聊天系統(tǒng)采用的圖靈機(jī)器人也支持微信接口的接入，具備豐富的文檔，便于系統(tǒng)代碼的編寫(xiě)[1]。

3智能聊天過(guò)程設(shè)計(jì)

3.1聊天數(shù)據(jù)信息的分類(lèi)

在聊天過(guò)程中，為了增加聊天的智能性與友好性，現(xiàn)將聊天數(shù)據(jù)信息分為兩類(lèi)，一種是無(wú)效數(shù)據(jù)信息，一種是有效數(shù)據(jù)信息。基于這兩種不同的聊天數(shù)據(jù)信息，采用不同的處理方法。

1）無(wú)效數(shù)據(jù)信息

無(wú)效數(shù)據(jù)信息就是指在智能聊天過(guò)程中，產(chǎn)生的聊天數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)語(yǔ)意識(shí)別后，不會(huì)調(diào)用智慧校園中業(yè)務(wù)系統(tǒng)的非有效數(shù)據(jù)信息。

為什么會(huì)產(chǎn)生無(wú)效數(shù)據(jù)？因?yàn)樵谡麄€(gè)智能聊天過(guò)程中，聊天信息是不能進(jìn)行有效控制與屏蔽的，允許聊天數(shù)據(jù)產(chǎn)生者輸入一些與智慧校園業(yè)務(wù)無(wú)關(guān)的信息。但是這部分無(wú)關(guān)的數(shù)據(jù)又不能因?yàn)槠錁I(yè)務(wù)無(wú)關(guān)性而置之不理，或者采用極端的屏蔽行為，這就是無(wú)效數(shù)據(jù)信息產(chǎn)生的原因。面對(duì)無(wú)效數(shù)據(jù)信息，系統(tǒng)借助智能聊天工具-圖靈機(jī)器人。

圖靈機(jī)器人是個(gè)性化機(jī)器人的開(kāi)放平臺(tái)，可以為使用者提供智能聊天的API接口。圖靈機(jī)器人基于DeepQA深度問(wèn)答技術(shù)，對(duì)中文的識(shí)別準(zhǔn)確率高達(dá)90%，是目前中文語(yǔ)境下智能化程度最高的機(jī)器人。圖靈機(jī)器人的核心功能之一就是智能對(duì)話。智能對(duì)話是指，圖靈機(jī)器人可賦予軟硬件產(chǎn)品中文自然語(yǔ)言交互的能力。在當(dāng)前的聊天系統(tǒng)中我們可使用圖靈機(jī)器人的接口來(lái)處理無(wú)效數(shù)據(jù)信息的對(duì)話問(wèn)題，讓聊天系統(tǒng)更加的智能化，友好化。

2）有效數(shù)據(jù)信息

在智能聊天系統(tǒng)的構(gòu)建中，除了無(wú)效數(shù)據(jù)信息就是有效數(shù)據(jù)信息，有效數(shù)據(jù)信息主要通過(guò)語(yǔ)義識(shí)別去分析聊天內(nèi)容，并且將有用的數(shù)據(jù)提取出來(lái)，通過(guò)接口傳遞到后臺(tái)業(yè)務(wù)系統(tǒng)，查詢(xún)或者處理所需的數(shù)據(jù)。

對(duì)于有效數(shù)據(jù)信息，智能聊天系統(tǒng)采用語(yǔ)義分析方法的關(guān)鍵詞提取去獲取有用的關(guān)鍵詞，然后與已存入的關(guān)鍵詞進(jìn)行匹配，如果匹配成功，就去查詢(xún)對(duì)應(yīng)的接口以獲取業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。該處理方法借助語(yǔ)義分析法的關(guān)鍵詞提取算法來(lái)完成整個(gè)聊天過(guò)程。

3.2 基于語(yǔ)義分析的關(guān)鍵詞提取方案

目前關(guān)鍵詞提取方案有很多，但是主要有三類(lèi)：1）基于統(tǒng)計(jì)特征，如詞語(yǔ)出現(xiàn)頻度的統(tǒng)計(jì)；2）基于詞語(yǔ)網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)相應(yīng)的規(guī)則講文字轉(zhuǎn)換為詞語(yǔ)網(wǎng)絡(luò)，利用詞語(yǔ)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算的關(guān)鍵度；3）基于語(yǔ)義，根據(jù)文字的語(yǔ)義特征提取關(guān)鍵詞或者轉(zhuǎn)換關(guān)鍵詞。在對(duì)應(yīng)當(dāng)前的智能聊天系統(tǒng)中，很明顯第三種基于語(yǔ)義特征更適合我們的關(guān)鍵詞提取方案。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，在智能聊天過(guò)程中選擇采用了基于語(yǔ)義分析的關(guān)鍵詞提取[2]。

該方案的關(guān)鍵在于可以將對(duì)應(yīng)的關(guān)鍵詞根據(jù)相似語(yǔ)義轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的關(guān)鍵詞以便于業(yè)務(wù)接口的數(shù)據(jù)傳遞。

例如：學(xué)生小A通過(guò)智能聊天系統(tǒng)查詢(xún)自己的期末考試成績(jī)，智能聊天系統(tǒng)簡(jiǎn)稱(chēng)小智。對(duì)話如下：

小A：你好

小智：你好（圖靈機(jī)器人）

小A：我的語(yǔ)文課本在哪里？（此話是無(wú)效數(shù)據(jù)信息，但是有“語(yǔ)文”等關(guān)鍵詞，需要通過(guò)語(yǔ)義分析進(jìn)行判斷）

語(yǔ)義分析過(guò)程：獲取關(guān)鍵詞：語(yǔ)文、課本、在哪里。智能聊天系統(tǒng)對(duì)這幾個(gè)關(guān)鍵詞進(jìn)行分析，迅速將當(dāng)前關(guān)鍵詞與在系統(tǒng)中的關(guān)鍵詞進(jìn)行匹配，如果系統(tǒng)中能夠匹配上，或者匹配多個(gè)，則將結(jié)果羅列出來(lái)。假設(shè)系統(tǒng)中匹配上“語(yǔ)文”關(guān)鍵詞，有“語(yǔ)文期末成績(jī)”，“語(yǔ)文期中成績(jī)”兩個(gè)接口信息，于是將兩個(gè)接口名稱(chēng)都返回至聊天窗口。讓小A選擇：（1）語(yǔ)文期末成績(jī)（2）語(yǔ)文期中成績(jī)（3）都不是，如果小A選擇（1）或者（2）則將對(duì)應(yīng)的學(xué)期信息返回到聊天窗口讓小A進(jìn)一步選擇學(xué)期，從而獲取信息。如果小A選擇（3）則自動(dòng)跳轉(zhuǎn)至圖靈機(jī)器人進(jìn)行回答。

小A：我想知道我這學(xué)期的語(yǔ)文期末成績(jī)

語(yǔ)義分析過(guò)程：獲取關(guān)鍵詞：知道、這學(xué)期、語(yǔ)文、期末、成績(jī)。智能聊天系統(tǒng)對(duì)這幾個(gè)關(guān)鍵詞進(jìn)行分析，分為兩類(lèi)：

a.語(yǔ)文、期末、成績(jī)，這三個(gè)關(guān)鍵詞可以從系統(tǒng)中匹配。

b.知道、這學(xué)期，這兩個(gè)關(guān)鍵詞無(wú)法從系統(tǒng)中進(jìn)行匹配。

此時(shí)，智能聊天系統(tǒng)迅速與系統(tǒng)中的關(guān)鍵詞進(jìn)行匹配，于是匹配上“語(yǔ)文期末成績(jī)”這個(gè)接口，但是僅僅從“語(yǔ)文期末成績(jī)”并不能通過(guò)接口獲取對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)，因?yàn)檫€有兩個(gè)關(guān)鍵詞沒(méi)有使用，此時(shí)通過(guò)語(yǔ)義分析對(duì)關(guān)鍵詞進(jìn)行轉(zhuǎn)換，用“知道”去匹配系統(tǒng)中的同義關(guān)鍵詞并轉(zhuǎn)換，可轉(zhuǎn)換成“查詢(xún)”關(guān)鍵詞，用“這學(xué)期”去匹配系統(tǒng)中的同義關(guān)鍵詞并進(jìn)行轉(zhuǎn)換，可轉(zhuǎn)換成當(dāng)前學(xué)期的數(shù)字信息，譬如201801，即2018年第1學(xué)期，也就是教學(xué)中的2017-2018第2學(xué)期。

于是，小A的聊天信息轉(zhuǎn)換成：查詢(xún)201801學(xué)期的語(yǔ)文期末分?jǐn)?shù)。

然后再根據(jù)當(dāng)前微信號(hào)在系統(tǒng)中注冊(cè)的信息，獲取學(xué)生學(xué)號(hào)。傳至后臺(tái)就是查詢(xún)學(xué)號(hào)為*****201801學(xué)期的語(yǔ)文期末分?jǐn)?shù)。根據(jù)對(duì)應(yīng)的接口，將查詢(xún)的信息反饋到小A的微信聊天客戶(hù)端。至此通過(guò)智能聊天系統(tǒng)整個(gè)查詢(xún)過(guò)程結(jié)束[3，4]。

從以上的聊天對(duì)話中可知，如果想要準(zhǔn)確迅速通過(guò)智能聊天系統(tǒng)獲取有效的信息，需要準(zhǔn)確的傳達(dá)聊天信息，避免系統(tǒng)返回一些無(wú)效信息，從而降低查詢(xún)效率。

4 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

智能聊天系統(tǒng)在智慧校園中包含兩部分：一是移動(dòng)端的微信公眾號(hào)、另一個(gè)是后臺(tái)管理系統(tǒng)。后臺(tái)管理系統(tǒng)采用Java語(yǔ)言編寫(xiě)的B/S模式的管理系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)基于MVC開(kāi)發(fā)模式，利用當(dāng)前流行的SSM（SpringMVC+Spring+Mybatis）框架進(jìn)行編寫(xiě)，頁(yè)面采用Bootstrap前端框架，數(shù)據(jù)庫(kù)采用mysql。聊天工具借助微信公眾號(hào)，同時(shí)利用圖靈機(jī)器人與基于語(yǔ)義分析的智能聊天技術(shù)完成聊天過(guò)程的設(shè)計(jì)。

4.1 聊天系統(tǒng)主流程設(shè)計(jì)

1）用戶(hù)通過(guò)微信工具進(jìn)行聊天，聊天內(nèi)容通過(guò)語(yǔ)義分析平臺(tái)判斷聊天信息是否有效，如果是有效信息則轉(zhuǎn)入智慧校園平臺(tái)接口，去訪問(wèn)各業(yè)務(wù)系統(tǒng)，并將查詢(xún)信息返回給微信客戶(hù)端。

2）如果判斷是無(wú)效信息，則直接通過(guò)圖靈機(jī)器人響應(yīng)到微信客戶(hù)端。

3）如果無(wú)法判斷，則直接進(jìn)行匹配展現(xiàn)類(lèi)似接口信息列表，讓用戶(hù)進(jìn)行選擇，如果都不是，則轉(zhuǎn)入圖靈機(jī)器人，如果選擇其一則轉(zhuǎn)入智慧校園平臺(tái)（接口）去訪問(wèn)各業(yè)務(wù)系統(tǒng)，并將查詢(xún)信息返回給微信客戶(hù)端[5]。

4.2 模塊的設(shè)計(jì)

基于智能聊天技術(shù)的智慧校園信息平臺(tái)從用戶(hù)的角色與所對(duì)應(yīng)服務(wù)的角度考慮功能模塊的設(shè)計(jì)。主要包括四大功能模塊：用戶(hù)管理、語(yǔ)義分析算法、關(guān)鍵詞管理、接口管理。

用戶(hù)管理：該模塊包含用戶(hù)名管理、角色管理，權(quán)限管理等。需要考慮用戶(hù)注冊(cè)信息與數(shù)據(jù)庫(kù)的用戶(hù)信息是否對(duì)應(yīng)，以及所映射的功能權(quán)限分配。

語(yǔ)義分析算法：該模塊功能是對(duì)輸入的聊天信息進(jìn)行判斷，判斷其是有效信息或者無(wú)效信息，還是無(wú)法判斷。主要算法思想是對(duì)所輸入信息根據(jù)語(yǔ)義進(jìn)行分析轉(zhuǎn)換，如果系統(tǒng)中不能對(duì)相關(guān)的關(guān)鍵詞進(jìn)行匹配，需要根據(jù)語(yǔ)義轉(zhuǎn)換對(duì)應(yīng)的關(guān)鍵詞以利于接口的數(shù)據(jù)傳遞。

關(guān)鍵詞管理：該模塊包含接口關(guān)鍵詞信息以及近義詞轉(zhuǎn)換信息。接口關(guān)鍵詞是指我們預(yù)先設(shè)置的接口信息關(guān)鍵詞，用來(lái)匹配用戶(hù)輸入的聊天信息。近義詞轉(zhuǎn)換信息是指對(duì)無(wú)法識(shí)別的關(guān)鍵詞通過(guò)近義詞轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)可以識(shí)別的關(guān)鍵詞。

接口管理：該模塊的功能是將處理過(guò)的聊天信息傳遞給各業(yè)務(wù)系統(tǒng)。由于智慧校園平臺(tái)接入較多子系統(tǒng)，所以需要對(duì)每個(gè)子系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的接口進(jìn)行管理。整個(gè)功能模塊如圖2：

4.3 基于智能聊天技術(shù)的智慧校園平臺(tái)效果分析

由于微信的普及以及各接口文檔較為齊全，微信與圖靈機(jī)器人的數(shù)據(jù)傳遞，以及微信與后臺(tái)管理的信息傳遞均較為理想。對(duì)于表述較為精確的聊天信息則可以迅速獲取后臺(tái)數(shù)據(jù)。但是語(yǔ)義分析平臺(tái)對(duì)復(fù)雜語(yǔ)義的聊天信息判斷則較為困難，很多復(fù)雜語(yǔ)義和有效信息、無(wú)效信息的轉(zhuǎn)換不夠準(zhǔn)確，還有一些復(fù)雜語(yǔ)義實(shí)際上是無(wú)效信息，則經(jīng)過(guò)語(yǔ)義平臺(tái)的判斷呈現(xiàn)較多接口的可能，實(shí)際上是降低了平臺(tái)的智能化效果[6][7]。

5 總結(jié)

基于智能聊天技術(shù)的智慧校園信息平臺(tái)基本上可以滿(mǎn)足用戶(hù)通過(guò)微信聊天方式對(duì)校園業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的獲取，但是在語(yǔ)義分析的關(guān)鍵詞匹配與近義詞轉(zhuǎn)換上需要進(jìn)一步的研究，后期的研究方向上考慮在語(yǔ)義分析上加入人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)學(xué)習(xí)模型進(jìn)行近義詞的轉(zhuǎn)換，以提高語(yǔ)義分析的精確度，更好的為智慧校園的建設(shè)與發(fā)展服務(wù)。

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