人工智能技術(shù)在信息服務(wù)中的應(yīng)用

趙西林 王占峰 馬維峰

（1.國(guó)網(wǎng)陜西省電力公司信息通信公司西北分部運(yùn)維中心 陜西省西安市 710004）

（2.武漢地大信息工程股份有限公司 湖北省武漢市 430074）

“人工智能是利用數(shù)字計(jì)算機(jī)或者數(shù)字計(jì)算機(jī)控制的機(jī)器模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能，感知環(huán)境、獲取知識(shí)并使用知識(shí)獲得最佳結(jié)果的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)”。人工智能作為一項(xiàng)引領(lǐng)未來(lái)的戰(zhàn)略技術(shù)成為國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的新焦點(diǎn)。2017年國(guó)家出臺(tái)了《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》、《促進(jìn)新一代人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展三年行動(dòng)計(jì)劃（2018-2020年）》等政策文件。2019年國(guó)網(wǎng)工作會(huì)議提出要“充分應(yīng)用移動(dòng)互聯(lián)、人工智能等現(xiàn)代信息技術(shù)和先進(jìn)通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)萬(wàn)物互聯(lián)、人機(jī)交互，打造狀態(tài)全面感知、信息高效處理、應(yīng)用便捷靈活的泛在電力物聯(lián)網(wǎng)”。國(guó)網(wǎng)發(fā)布的《泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)大綱》、《泛在電力物聯(lián)網(wǎng)2019年建設(shè)方案》中明確在人工智能領(lǐng)域開(kāi)展“電力人工智能算法與模型，多源大數(shù)據(jù)治理與跨領(lǐng)域智能分析，高性能計(jì)算等”技術(shù)攻關(guān)與應(yīng)用研究，運(yùn)用人工智能等新技術(shù)，建設(shè)國(guó)際領(lǐng)先的制度標(biāo)準(zhǔn)智能化管理體系、構(gòu)建智慧物聯(lián)體系、研究支撐公司業(yè)務(wù)開(kāi)展的人工智能相關(guān)技術(shù)訓(xùn)練平臺(tái)。本課題是結(jié)合泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，從語(yǔ)義分析、圖像識(shí)別、語(yǔ)音識(shí)別、輔助決策等各維度挖掘人工智能的潛在應(yīng)用場(chǎng)景。針對(duì)特定應(yīng)用場(chǎng)景，形成人工智能技術(shù)支撐方案。

1 業(yè)務(wù)場(chǎng)景

1.1 資源申請(qǐng)

用戶申請(qǐng)軟硬件資源時(shí)，客服機(jī)器人可根據(jù)資源庫(kù)中已有申請(qǐng)模板，直接指導(dǎo)用戶進(jìn)行資源申請(qǐng)?zhí)顖?bào)，用戶點(diǎn)擊提交后，系統(tǒng)自動(dòng)返回至信息客服坐席。由信息客服坐席根據(jù)實(shí)際資源情況進(jìn)行受理。

圖1：智能運(yùn)維中心建設(shè)整體架構(gòu)圖

圖2：智能運(yùn)維中心模塊交互設(shè)計(jì)圖

1.2 業(yè)務(wù)咨詢

用戶咨詢具體業(yè)務(wù)時(shí)，智能機(jī)器人可根據(jù)運(yùn)維知識(shí)庫(kù)，對(duì)用戶提出的咨詢問(wèn)題進(jìn)行在線解答?？梢愿鶕?jù)不同類型問(wèn)題或語(yǔ)義進(jìn)行自我學(xué)習(xí)，并擴(kuò)展知識(shí)庫(kù)，建立知識(shí)圖譜和知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。

1.3 故障報(bào)修

用戶通過(guò)智能機(jī)器人報(bào)修故障時(shí)，系統(tǒng)初步判斷故障問(wèn)題并自動(dòng)向信息客服人員生成客服工單，客服人員根據(jù)工程師情況，進(jìn)行派單處理。

1.4 自動(dòng)派單

系統(tǒng)根據(jù)初步判斷，自行生成客服工單，經(jīng)客服人員確認(rèn)后，直接派給空閑工程師處理。

1.5 信息發(fā)布

智能客服機(jī)器人可根據(jù)內(nèi)網(wǎng)信息，滾動(dòng)通報(bào)近期已發(fā)布信息。信息客服人員發(fā)布的相關(guān)信息可通過(guò)智能客服機(jī)器人推送至用戶端，提醒用戶發(fā)布相關(guān)信息內(nèi)容。

2 架構(gòu)設(shè)計(jì)

隨著大數(shù)據(jù)、人工智能的技術(shù)發(fā)展，對(duì)于自動(dòng)化智能運(yùn)維的需求已經(jīng)成為可能。研究針對(duì)電網(wǎng)信息客服運(yùn)維智能管理形成的主要建設(shè)思路有：

（1）沉淀運(yùn)維知識(shí)庫(kù)，對(duì)目前已經(jīng)成型的運(yùn)行維護(hù)機(jī)制、規(guī)章和業(yè)務(wù)流程進(jìn)行梳理，形成結(jié)構(gòu)化的維護(hù)管理知識(shí)地圖。將知識(shí)地圖中的數(shù)據(jù)匯聚融合到大數(shù)據(jù)中心，給智能運(yùn)維大腦提供數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。

（2）建設(shè)智能運(yùn)維大腦，提供智能一站式對(duì)話中心，能夠通過(guò)自然人的自然語(yǔ)言操作和控制運(yùn)維中心。提供監(jiān)控預(yù)警中心、運(yùn)維配置中心、自動(dòng)化運(yùn)維等，進(jìn)行調(diào)度管理所有的軟硬件IT 資源，為西北電網(wǎng)的運(yùn)行提供智能運(yùn)維大腦。

（3）已有內(nèi)部信息化資源調(diào)度集成，將智能運(yùn)維大腦與已有的信息化系統(tǒng)進(jìn)行集成，通過(guò)智能運(yùn)維大腦解析出的指令，控制和配置已有的信息化系統(tǒng)，從而控制軟硬件IT 資源以及生成工單任務(wù)。

建設(shè)任務(wù)按照依賴關(guān)系，先有數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，然后進(jìn)行智能運(yùn)維大腦的開(kāi)發(fā)，再集成已有的信息化系統(tǒng)，構(gòu)建出完整的智能運(yùn)維中心。通過(guò)智能運(yùn)維中心的建設(shè)，更加高效的解決日常的運(yùn)行維護(hù)工作。

通過(guò)對(duì)建設(shè)任務(wù)的整理繪制了圖1 所示的總體架構(gòu)設(shè)計(jì)圖，主要利用已有的基礎(chǔ)設(shè)施和信息化系統(tǒng)作為數(shù)據(jù)和后臺(tái)支撐，以及一站式統(tǒng)一的智能運(yùn)維平臺(tái)自動(dòng)化的完成重復(fù)性高并且十分繁瑣的運(yùn)維工作。

用戶以自然語(yǔ)言文本的方式向平臺(tái)輸入要執(zhí)行的相關(guān)任務(wù)，然后自然語(yǔ)言交互工具會(huì)對(duì)文本進(jìn)行意圖分析和關(guān)鍵字提取，將其與大數(shù)據(jù)中心存儲(chǔ)的相關(guān)信息進(jìn)行匹配，根據(jù)匹配的結(jié)果在任務(wù)調(diào)度中心調(diào)用相應(yīng)的服務(wù)接口或系統(tǒng)指令來(lái)完成運(yùn)維操作，并在完成之后給予結(jié)果反饋，用戶可以根據(jù)該反饋來(lái)知曉任務(wù)執(zhí)行的詳細(xì)信息。平臺(tái)將日常的運(yùn)維工作進(jìn)行集成和封裝，使得相關(guān)人員不再需要自己手動(dòng)或者以腳本的形式執(zhí)行任務(wù)，不僅提高了工作效率，還能降低由于人員的誤操作而造成的損失。

3 技術(shù)實(shí)現(xiàn)

3.1 沉淀運(yùn)維知識(shí)庫(kù)

在總體設(shè)計(jì)圖中，知識(shí)庫(kù)的構(gòu)建是非常重要的，主要包括規(guī)章制度、業(yè)務(wù)流程、運(yùn)維知識(shí)以及FQA 問(wèn)題集等，將這些數(shù)據(jù)集成起來(lái)是為了讓自然語(yǔ)言交互工具能夠?qū)τ脩糨斎氲淖匀徽Z(yǔ)言文本作識(shí)別和解析，以便達(dá)到智能運(yùn)維的目的。對(duì)于機(jī)器來(lái)說(shuō)，數(shù)據(jù)是否充分和完善決定了它是否能夠準(zhǔn)確的知道執(zhí)行的任務(wù)是什么，比如根據(jù)存儲(chǔ)的運(yùn)維知識(shí)，機(jī)器就能理解用戶語(yǔ)言中的專業(yè)術(shù)語(yǔ)和要執(zhí)行的指令，進(jìn)而自動(dòng)化的調(diào)用資源去完成任務(wù)。而由于運(yùn)維工作中有許多操作都是重復(fù)性的，或者通過(guò)固定的腳本就能執(zhí)行，像這樣的一些工作流程通過(guò)存儲(chǔ)為知識(shí)庫(kù)的方式即可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理。

大規(guī)模知識(shí)庫(kù)的構(gòu)建與應(yīng)用需要多種技術(shù)的支持：

（1）知識(shí)提取，可以從一些公開(kāi)的半結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化和第三方結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)中提取出實(shí)體、關(guān)系、屬性等知識(shí)要素。

（2）知識(shí)表示，通過(guò)一定有效手段對(duì)知識(shí)要素進(jìn)行表示，便于進(jìn)一步處理使用。

（3）知識(shí)融合，可消除實(shí)體、關(guān)系、屬性等指稱項(xiàng)與事實(shí)對(duì)象之間的歧義，形成高質(zhì)量的知識(shí)庫(kù)。

（4）知識(shí)推理則是在已有的知識(shí)庫(kù)基礎(chǔ)上進(jìn)一步挖掘隱含的知識(shí)，從而豐富、擴(kuò)展知識(shí)庫(kù)。

知識(shí)庫(kù)能夠智能化地保存和管理已有知識(shí)，可以利用現(xiàn)有的知識(shí)圖譜技術(shù)對(duì)其中的知識(shí)進(jìn)行表示，使用基于圖存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行存儲(chǔ)管理。而知識(shí)庫(kù)的問(wèn)答可以采用信息抽取的方法，通過(guò)提取問(wèn)題中的實(shí)體，在知識(shí)庫(kù)中查詢?cè)搶?shí)體可以得到以該實(shí)體節(jié)點(diǎn)為中心的知識(shí)庫(kù)子圖，子圖中的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)或邊都可以作為候選答案，通過(guò)觀察問(wèn)題依據(jù)某些規(guī)則或模板進(jìn)行信息抽取，得到問(wèn)題特征向量，建立分類器通過(guò)輸入問(wèn)題特征向量對(duì)候選答案進(jìn)行篩選，從而得出最終答案。

3.2 建設(shè)智能運(yùn)維中心

智能運(yùn)維中心是整體建設(shè)中最為核心的部分，是用戶進(jìn)行操作的入口，也是所有軟硬件資源匯總調(diào)度的地方，其中主要包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中心、自然語(yǔ)言交互中心和任務(wù)調(diào)度中心，圖2 展示了各模塊之間具體是如何通過(guò)數(shù)據(jù)和命令交互來(lái)完成自動(dòng)化的運(yùn)維工作。

3.3 大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中心

大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中心主要是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，以便于提供查詢和匹配功能，由于知識(shí)庫(kù)是通過(guò)知識(shí)圖譜的方式構(gòu)建，所以使用基于圖存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)庫(kù)，除此之外還需要借助大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)存儲(chǔ)相關(guān)結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。為了能夠高效的分析用戶輸入的自然語(yǔ)言內(nèi)容所對(duì)應(yīng)的執(zhí)行任務(wù)，大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中心不僅需要存儲(chǔ)知識(shí)庫(kù)中清洗整理好的知識(shí)要素，還要存儲(chǔ)從各種電網(wǎng)信息化系統(tǒng)中獲取的大量服務(wù)器和物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備等硬件里的相關(guān)信息，提取出設(shè)備關(guān)鍵的屬性字段，如設(shè)備的IP 地址、所在的具體位置等，在進(jìn)行自動(dòng)化任務(wù)時(shí)可以利用這些信息知曉要對(duì)哪個(gè)設(shè)備實(shí)例做相應(yīng)的操作。

3.4 自然語(yǔ)言交互中心

自然語(yǔ)言交互中心作為連接用戶和其它模塊的核心部分，首先需要對(duì)用戶輸入的文字進(jìn)行解析以確定執(zhí)行何種操作，然后根據(jù)解析的結(jié)果去大數(shù)據(jù)中心查詢匹配具體的設(shè)備實(shí)例并生成動(dòng)作指令，再通過(guò)任務(wù)調(diào)度中心已經(jīng)注冊(cè)的相關(guān)設(shè)備控制接口去執(zhí)行指令中的操作，完成之后將接口返回的詳細(xì)信息傳給用戶，用戶根據(jù)反饋信息決定下一步要做的任務(wù)。該交互中心主要以任務(wù)型對(duì)話系統(tǒng)為主，使用智能聊天機(jī)器人作為用戶的交互對(duì)象，機(jī)器人通過(guò)語(yǔ)義解析用戶的語(yǔ)言文本內(nèi)容，來(lái)完成對(duì)應(yīng)的指令任務(wù)。

任務(wù)型機(jī)器人指特定條件下提供信息或服務(wù)的機(jī)器人，通常是為了滿足帶有明確目的的用戶。由于用戶的需求較為復(fù)雜，大多數(shù)情況下需要多輪互動(dòng)，用戶也可能在對(duì)話過(guò)程中不斷修改與完善自己的需求，任務(wù)型機(jī)器人需要通過(guò)詢問(wèn)、澄清和確認(rèn)來(lái)幫助用戶明確目的。其中的關(guān)鍵是獲取意圖與約束條件（槽位）以及對(duì)話狀態(tài)的追蹤。

基于任務(wù)型的聊天機(jī)器人主要包含三個(gè)模塊：

自然語(yǔ)言理解（NLU），當(dāng)用戶語(yǔ)言經(jīng)過(guò)自然語(yǔ)言理解模塊時(shí)，即需要經(jīng)過(guò)領(lǐng)域識(shí)別，用戶意圖識(shí)別以及槽位提取三個(gè)子模塊。領(lǐng)域識(shí)別，即識(shí)別該語(yǔ)句是不是屬于這個(gè)任務(wù)場(chǎng)景；意圖識(shí)別，即識(shí)別用戶意圖，細(xì)分該任務(wù)型場(chǎng)景下的子場(chǎng)景；實(shí)體識(shí)別與槽位填充，用于對(duì)話管理模塊的輸入。識(shí)別意圖就是將用戶的話分類到預(yù)定義好的類別中，使用深度學(xué)習(xí)中的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）模型可以實(shí)現(xiàn)用戶的意圖識(shí)別，而槽位填充是將用戶的話中的詞打上語(yǔ)義標(biāo)簽，即序列標(biāo)注的問(wèn)題，采用深度學(xué)習(xí)中的長(zhǎng)短時(shí)記憶（LSTM）模型進(jìn)行訓(xùn)練能夠獲得不錯(cuò)的效果。

對(duì)話管理系統(tǒng)（DM），包括兩部分即狀態(tài)追蹤以及對(duì)話策略，自然語(yǔ)言理解模塊的三元組輸出將作為對(duì)話管理系統(tǒng)的輸入。狀態(tài)追蹤模塊包括持續(xù)對(duì)話的各種信息，根據(jù)舊狀態(tài)，用戶狀態(tài)（即上述的三元組）與系統(tǒng)狀態(tài)（即通過(guò)與數(shù)據(jù)庫(kù)的查詢情況）來(lái)更新當(dāng)前的對(duì)話狀態(tài)。對(duì)話策略與所在任務(wù)場(chǎng)景息息相關(guān)，根據(jù)當(dāng)前對(duì)話狀態(tài)決定機(jī)器的行為，輸出一個(gè)向量。它有三個(gè)輸入，用戶的意圖，對(duì)話的狀態(tài)，根據(jù)狀態(tài)從數(shù)據(jù)庫(kù)中查找的信息，然后生成一個(gè)行為輸出，可以使用監(jiān)督學(xué)習(xí)和強(qiáng)化學(xué)習(xí)的方法實(shí)現(xiàn)。

自然語(yǔ)言生成（NLG），根據(jù)行為輸出生成自然語(yǔ)言，利用深度學(xué)習(xí)中的基于序列模型（Seq2Seq）加注意力機(jī)制（Attention）的方法，能夠生成符合上下文情境的回復(fù)語(yǔ)言。

任務(wù)調(diào)度中心主要是在指令解析完成之后調(diào)用相關(guān)的資源完成運(yùn)維或其他工作，借助已有的電網(wǎng)信息化系統(tǒng)的服務(wù)接口進(jìn)行任務(wù)的調(diào)度。在現(xiàn)有的信息化軟件資源中，包含了諸多硬件設(shè)備實(shí)例的操作接口，用來(lái)遠(yuǎn)程控制監(jiān)管設(shè)備的各種狀態(tài)，將這些控制接口統(tǒng)一在任務(wù)調(diào)度中心進(jìn)行注冊(cè)之后，提供給要執(zhí)行的操作指令調(diào)用，從而完成對(duì)設(shè)備實(shí)例的自動(dòng)化運(yùn)維。

3.5 已有資源調(diào)度集成

在對(duì)用戶的指令進(jìn)行解析之后，需要完成自動(dòng)化的操作流程，因此有必要對(duì)現(xiàn)有的各種軟硬件資源進(jìn)行集成。而西北電網(wǎng)成熟的信息化管理系統(tǒng)已經(jīng)對(duì)各種硬件設(shè)備進(jìn)行了監(jiān)控管理，所以最關(guān)鍵的是對(duì)各處分離的軟件系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一的管理，相對(duì)于硬件來(lái)說(shuō)，軟件系統(tǒng)基本都會(huì)提供對(duì)應(yīng)的服務(wù)接口以便外界訪問(wèn)，并且基于接口會(huì)提供相關(guān)的操作方法，所以可以通過(guò)將與設(shè)備控制相關(guān)的接口作為服務(wù)在任務(wù)調(diào)度中心進(jìn)行注冊(cè)，在需要對(duì)應(yīng)的接口時(shí)能夠直接調(diào)用，并利用大數(shù)據(jù)集群技術(shù)完成任務(wù)和資源的統(tǒng)籌調(diào)度，以及相關(guān)的計(jì)算和指令執(zhí)行等功能。

4 結(jié)語(yǔ)

信息客服智能機(jī)器人將是一種全新的智能工具，可以 24 小時(shí)在線實(shí)時(shí)回復(fù)用戶提問(wèn)，因此將客服機(jī)器人作為人工客戶服務(wù)的補(bǔ)充，其為用戶服務(wù)的能力相較傳統(tǒng)的純?nèi)斯た头梢缘玫矫黠@提高，可以在低投入的基礎(chǔ)上為企業(yè)的用戶提供優(yōu)質(zhì)高效的服務(wù)。同時(shí)，利用人機(jī)對(duì)話模式，替代客服解答用戶高頻問(wèn)題，協(xié)助培訓(xùn)提升客服人員技能水平，同時(shí)滿足網(wǎng)頁(yè)、APP、微信等7*24 小時(shí)文字客服需求，全面提升服務(wù)質(zhì)量，人工客服聚焦高價(jià)值業(yè)務(wù)，降低人力成本，提升人效。