基于人工智能的質(zhì)量科普傳播智能平臺設(shè)計(jì)

張婧瑜 李耀東 解 楠/ 文

0 引言

質(zhì)量是民生之重、興國之道、強(qiáng)國之策。為實(shí)現(xiàn)質(zhì)量強(qiáng)國戰(zhàn)略目標(biāo)，必須全面提高全民質(zhì)量意識，全民重質(zhì)量，共筑中國夢[1]?！蛾P(guān)于進(jìn)一步深化科技體制機(jī)制改革增強(qiáng)科技創(chuàng)新中心策源能力的意見》提出要加強(qiáng)科學(xué)普及，營造懂科學(xué)、愛科學(xué)、講科學(xué)、用科學(xué)的社會風(fēng)尚[2]?！顿|(zhì)量發(fā)展綱要（2011-2020年）》中明確要求[3]：通過質(zhì)量知識普及教育、職業(yè)教育和專業(yè)人才培養(yǎng)等措施，提升全民質(zhì)量素養(yǎng)。特別是對涉及關(guān)系國計(jì)民生、健康安全的重點(diǎn)產(chǎn)品加強(qiáng)質(zhì)量安全宣講，倡導(dǎo)科學(xué)理性、崇尚質(zhì)量、重視質(zhì)量的社會主義先進(jìn)質(zhì)量文化建設(shè)，努力形成政府、企業(yè)追求質(zhì)量，社會、人人關(guān)心質(zhì)量的良好氛圍，提升質(zhì)量文化軟實(shí)力。

目前我國質(zhì)量發(fā)展的基礎(chǔ)還較為薄弱，產(chǎn)品質(zhì)量水平仍滯后于人民需求，民眾對產(chǎn)品質(zhì)量安全的關(guān)注度逐年提升，與此矛盾的是民眾對產(chǎn)品質(zhì)量安全的相關(guān)知識較為匱乏，社會對質(zhì)量科普的宣傳力度、宣傳方法和宣傳成效有待進(jìn)一步提高。隨著人工智能時(shí)代的來臨，以“人工智能+質(zhì)量科普”的創(chuàng)新方式來解決質(zhì)量科普傳播的難點(diǎn)問題成為可能，能有效提高全民質(zhì)量安全意識，提升全民質(zhì)量素養(yǎng)。

本文簡要介紹質(zhì)量科普的重要意義，總結(jié)目前質(zhì)量科普存在的難點(diǎn)問題，闡述基于人工智能的質(zhì)量科普傳播理念的應(yīng)用優(yōu)勢和特點(diǎn)。質(zhì)量科普傳播智能平臺在技術(shù)選型上綜合考慮了質(zhì)量科普傳播的特點(diǎn)，以某國產(chǎn)機(jī)器人的軟硬件配置為基礎(chǔ)，結(jié)合質(zhì)量科普實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)開發(fā)了一套模塊化、高效率的人工智能質(zhì)量科普傳播系統(tǒng)。基于機(jī)器人已有的運(yùn)維數(shù)據(jù)（關(guān)鍵詞導(dǎo)引、應(yīng)用信息等）并通過對機(jī)器人的AI訓(xùn)練，總結(jié)人工智能應(yīng)用于質(zhì)量科普傳播工作中的經(jīng)驗(yàn)，為“人工智能+質(zhì)量科普”這一創(chuàng)新方式提供經(jīng)驗(yàn)參考和數(shù)據(jù)支持。

1 質(zhì)量科普的意義及分類

產(chǎn)品和服務(wù)質(zhì)量關(guān)系到百姓的安全健康，關(guān)系到企業(yè)生存發(fā)展。近年來，質(zhì)量問題受到全社會的日益關(guān)注，在食品農(nóng)產(chǎn)品、家居建材、文教玩具等方面出現(xiàn)了一批民眾關(guān)注的熱點(diǎn)問題。這些產(chǎn)品質(zhì)量安全問題不但危害人民群眾生命健康安全，還導(dǎo)致質(zhì)量謠言盛行，降低國家信譽(yù)和形象，中國產(chǎn)品質(zhì)量信譽(yù)一次次受到?jīng)_擊。對產(chǎn)品質(zhì)量安全知識進(jìn)行科普是提高公眾產(chǎn)品質(zhì)量安全認(rèn)知水平的重要途徑，也是應(yīng)對和平息產(chǎn)品質(zhì)量安全輿情事件的重要手段之一。

根據(jù)科普的目的和方式，可以將產(chǎn)品質(zhì)量安全科普分為長期科普、短期科普和應(yīng)急科普模式[4]。長期科普是一項(xiàng)長期的、需要持之以恒的工作。各級政府及相關(guān)部門要發(fā)揮主導(dǎo)作用，制訂開展質(zhì)量科普計(jì)劃，通過專家解讀、學(xué)校教育、科普信息庫、專業(yè)網(wǎng)站、微信號、公眾號及進(jìn)社區(qū)、進(jìn)基地等多種形式，充分發(fā)揮政府職能部門、專業(yè)機(jī)構(gòu)及專家學(xué)者、社會團(tuán)體等多方面作用，使質(zhì)量科普工作持續(xù)、有序、有計(jì)劃地開展下去。短期科普是一段時(shí)間的集中科普。比如為提高生產(chǎn)者的安全生產(chǎn)意識和技能舉辦的各類培訓(xùn)(科普)班，以及面向公眾開展的質(zhì)量安全科普宣傳周、知識競賽、主題活動以及進(jìn)社區(qū)、進(jìn)學(xué)校、進(jìn)基地等科普活動。應(yīng)急科普是指為了應(yīng)對產(chǎn)品質(zhì)量安全輿情事件而緊急開展的科普，應(yīng)急科普是事中科普的一種主要模式。

質(zhì)量科普根據(jù)其知識傳播對象的不同，可分為學(xué)生質(zhì)量科普教育、消費(fèi)者質(zhì)量科普培訓(xùn)、企業(yè)質(zhì)量科普預(yù)防。針對這三種對象的質(zhì)量科普既可以通過長期科普模式，開展長期質(zhì)量科普計(jì)劃完成，也可以通過短期科普的集中科普加以實(shí)現(xiàn)。例如，通過舉辦研學(xué)活動邀請中小學(xué)生對質(zhì)量科普基地進(jìn)行參觀，感受質(zhì)量文化，深入探索質(zhì)量檢測實(shí)驗(yàn)室；在社區(qū)、商場定期舉辦質(zhì)量科普安全講座，為消費(fèi)者播放質(zhì)量安全知識宣傳視頻；深入企業(yè)，為產(chǎn)品生產(chǎn)和經(jīng)營者普及質(zhì)量安全知識，防微杜漸，從源頭上預(yù)防質(zhì)量安全事故的發(fā)生。無論何種模式、針對哪些傳播對象，質(zhì)量科普都旨在通過普及質(zhì)量安全知識提高公眾的產(chǎn)品質(zhì)量安全認(rèn)知水平，進(jìn)一步滿足人民對美好生活的向往，提高人民的生活品質(zhì)。

2 人工智能理念的應(yīng)用

2.1 概述

人工智能（Artificial Intelligence），英文縮寫為 AI，是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科學(xué)[5]。人工智能是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)分支，它試圖了解智能的實(shí)質(zhì)，并生產(chǎn)出一種新的能以人類智能相似的方式做出反應(yīng)的智能機(jī)器，該領(lǐng)域的研究包括機(jī)器人、語言識別、圖像識別、自然語言處理和專家系統(tǒng)等[6]。

2.2 人工智能對質(zhì)量科普的影響意義

大數(shù)據(jù)應(yīng)用方興未艾，人工智能已悄然而至。人工智能已逐漸滲透到社會的各個(gè)領(lǐng)域，引起經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、社會生活和工作方式的深刻變革，并重塑世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新格局。人工智能在全球發(fā)展中的重要作用已引起國際范圍內(nèi)的廣泛關(guān)注和高度重視[7]，多個(gè)國家已將人工智能提升為國家戰(zhàn)略，出臺了相關(guān)政策和規(guī)劃，力爭搶占科技的制高點(diǎn)。美國先后頒布了《為人工智能的未來做好準(zhǔn)備》和《國家人工智能研發(fā)戰(zhàn)略規(guī)劃》，歐盟委員會制定了SPARC機(jī)器人創(chuàng)新計(jì)劃，英國和德國政府分別制定了“現(xiàn)代工業(yè)戰(zhàn)略”和“工業(yè)4.0”計(jì)劃，日本政府規(guī)劃了人工智能產(chǎn)業(yè)化路線并部署了超智能社會[8]。我國政府于2017年7月8日發(fā)布了《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，明確了人工智能作為我國產(chǎn)業(yè)升級和經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型的主要動力[9]。而高德納(Gartner)在研究中公布的2017年重大科技發(fā)展趨勢表指出：未來將是以智能為核心、通過數(shù)字化實(shí)現(xiàn)萬物互聯(lián)的時(shí)代，人工智能將無處不在[10]。

在人工智能浪潮的沖擊和影響下，社會的各個(gè)領(lǐng)域都在經(jīng)歷著變革。在此背景下，在做好傳統(tǒng)質(zhì)量科普工作的同時(shí)，更要思考如何規(guī)劃好明天的“人工智能+質(zhì)量科普”模式。這對研究應(yīng)用新技術(shù)推動質(zhì)量科普事業(yè)的發(fā)展具有重要意義。

3 質(zhì)量科普傳播智能平臺設(shè)計(jì)

3.1 概述

質(zhì)量科普傳播智能平臺是一套可以進(jìn)行科普知識問答、科普實(shí)踐引導(dǎo)、科普視頻播放、科普教學(xué)互動的人工智能平臺，基于向硬件云平臺錄入質(zhì)量科普知識內(nèi)核，通過一套基于語音識別、語義理解、語音合成、人臉識別和跟蹤、機(jī)器視覺等多種智能人機(jī)交互能力的機(jī)器人本體系統(tǒng)，探索“人工智能+質(zhì)量科普”的創(chuàng)新工作模式。

3.2 系統(tǒng)架構(gòu)

平臺系統(tǒng)采用基于互聯(lián)網(wǎng)的C/S架構(gòu)，機(jī)器人終端通過接入層、服務(wù)層來訪問引擎層，使機(jī)器人獲得語音、語義和人臉識別能力，其基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。

3.3 工作流程

質(zhì)量科普傳播智能平臺的工作模塊由四大部分組成，分別是硬件終端（所有對外服務(wù)展示的載體，見圖2）、語音識別系統(tǒng)ASR（將用戶語音轉(zhuǎn)換為文本）、語義解析系統(tǒng)NLU（理解用戶語言的真正含義）以及語音合成系統(tǒng)TTS（將文本答案轉(zhuǎn)換成語音）。

圖1 質(zhì)量科普傳播智能平臺系統(tǒng)架構(gòu)

圖2 硬件終端實(shí)物圖及部件圖

質(zhì)量科普傳播智能平臺的工作流程為：用戶端通過語音向硬件終端詢問質(zhì)量安全知識，硬件終端接收后流轉(zhuǎn)到系統(tǒng)的語音平臺，通過平臺的語音識別（ASR）將語音消息轉(zhuǎn)換為文本消息傳輸?shù)较到y(tǒng)的語義平臺，隨后通過語義理解（NLP）進(jìn)行分析，將分析結(jié)果再次傳輸給語音平臺，最后通過語音播報(bào)（TTS）將質(zhì)量安全知識播報(bào)給用戶。安全知識的內(nèi)容需要維護(hù)人員通過管理平臺進(jìn)行錄入，傳輸給語義平臺進(jìn)行分析。其中，人工智能系統(tǒng)語音平臺中的ASR相當(dāng)于耳朵、TTS相當(dāng)于嘴巴，語義平臺的語義理解（NLP）是最核心部分相當(dāng)于大腦，大腦分析的來源是維護(hù)人員通過管理平臺進(jìn)行內(nèi)核錄入，然后基于計(jì)算機(jī)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析計(jì)算（見圖3和圖4）。

3.4 應(yīng)用實(shí)踐

平臺維護(hù)人員通過管理平臺建立質(zhì)量科普知識庫，并定期進(jìn)行錄入和維護(hù)，形成強(qiáng)大的質(zhì)量科普人工智能數(shù)據(jù)庫。質(zhì)量科普傳播智能平臺的智能機(jī)器人結(jié)合人體感應(yīng)、避障與人臉識別等技術(shù)，可以主動感應(yīng)附近的人，并主動移動到相關(guān)的人面前，與對應(yīng)的人進(jìn)行交流互動，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量知識互動問答。與此同時(shí)，機(jī)器人集成了激光SLAM導(dǎo)航技術(shù)和自適應(yīng)實(shí)時(shí)路徑規(guī)劃技術(shù)。多個(gè)測距攝像頭、障礙物躲避超聲波傳感器及紅外防跌落傳感器，采用激光雷達(dá)實(shí)現(xiàn)SLAM，結(jié)合超聲波來防護(hù)其檢測盲點(diǎn)。可以根據(jù)質(zhì)量科普實(shí)踐場地情況，設(shè)置多個(gè)互動講解點(diǎn)，為質(zhì)量科普實(shí)踐場地的學(xué)習(xí)參觀者進(jìn)行引路和智能講解，在講解途中可以進(jìn)行人機(jī)互動并播放質(zhì)量安全知識視頻。

根據(jù)質(zhì)量科普傳播對象情況，受眾群體一般可分為學(xué)生、消費(fèi)者及企業(yè)生產(chǎn)者。平臺針對不同的傳播對象在管理平臺建立不同的質(zhì)量科普知識庫，精準(zhǔn)化、有針對性地提高質(zhì)量科普傳播效率。針對學(xué)生，科普內(nèi)容深入淺出，覆蓋學(xué)生常接觸到的食品、兒童玩具、文教用品等內(nèi)容，與課本、理論課程相結(jié)合，設(shè)計(jì)制作適合不同年級學(xué)生認(rèn)知水平的科普視頻課程，通過智能機(jī)器人與學(xué)生開展互動，生動地傳播質(zhì)量安全知識；針對消費(fèi)者，科普內(nèi)容關(guān)注質(zhì)量民生，覆蓋民生關(guān)切的質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)知識及相關(guān)質(zhì)量安全突發(fā)事件處理等內(nèi)容，與社會質(zhì)量事件熱點(diǎn)相結(jié)合，用產(chǎn)品質(zhì)量檢測數(shù)據(jù)回應(yīng)民生關(guān)切，通過與智能機(jī)器人的互動及播報(bào)相關(guān)質(zhì)量視頻，幫助消費(fèi)者煉就識別產(chǎn)品質(zhì)量的“火眼金睛”；針對企業(yè)生產(chǎn)者，科普內(nèi)容以強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品質(zhì)量安全的重要性為主線，根據(jù)企業(yè)需求制作專業(yè)對口的質(zhì)量安全知識視頻，通過智能機(jī)器人互動交流服務(wù)幫助企業(yè)答疑解惑，進(jìn)一步提高企業(yè)管理者的質(zhì)量安全意識。

圖3 面向自然語言處理的深度學(xué)習(xí)平臺（DLTK）

圖4 DLTK-NER

4 結(jié)語及展望

質(zhì)量科普傳播智能平臺利用人工智能技術(shù)，創(chuàng)新性地將傳統(tǒng)質(zhì)量科普傳播工作與人工智能相結(jié)合，針對不同科普傳播對象，建立質(zhì)量科普知識庫，有針對性地制作開發(fā)質(zhì)量科普問答互動內(nèi)容、質(zhì)量科普傳播視頻課程，能夠?qū)崿F(xiàn)人機(jī)質(zhì)量科普相關(guān)知識的互動交流，并開展質(zhì)量科普實(shí)踐場地的人工智能引導(dǎo)和講解，進(jìn)一步提高質(zhì)量科普傳播的針對性、有效性和趣味性。

目前質(zhì)量科普傳播智能平臺剛剛起步運(yùn)營，“人工智能+質(zhì)量科普”這一創(chuàng)新工作模式仍處于探索階段，無經(jīng)驗(yàn)可尋，運(yùn)營數(shù)據(jù)積累來源較為單一，該平臺對質(zhì)量科普傳播促進(jìn)的成效仍有待民眾滿意度測評信息的反饋。因此，下一步質(zhì)量科普傳播智能平臺將在實(shí)踐應(yīng)用中不斷積累經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)民眾反饋及時(shí)完善調(diào)整運(yùn)營機(jī)制，為“人工智能+質(zhì)量科普”提供相關(guān)經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)參考，為傳播質(zhì)量科普、夯實(shí)質(zhì)量文化貢獻(xiàn)更多力量。