基于Web平臺的智能對話機器人研發(fā)

劉子晗

（北京師范大學(xué)良鄉(xiāng)附屬中學(xué)，北京，102488）

0 引言

在目前的互聯(lián)網(wǎng)時代，人們查找信息的手段和速度已經(jīng)有了質(zhì)的飛躍，更容易實現(xiàn)一個智能化的聊天機器人，它可以自動化識別發(fā)出的指令，并且自己在網(wǎng)絡(luò)上尋找匹配的答案?，F(xiàn)在計算機的計算力成熟，有許多對話模型已經(jīng)相對完善比如NLP、Seq2Seq，同時只要進行長時間的訓(xùn)練，筆者相信機器人可以完美做到與人交流基本無障礙。網(wǎng)絡(luò)上面的API就提供了不用自主訓(xùn)練的捷徑，這個捷徑大大縮短了研發(fā)的時間和精力，讓筆者可以把更多的精力投入到更加有用的地方。

目前這個智能機器人前景廣大，比如空巢老人陪伴問題，當(dāng)老人們獨居的時候，容易出現(xiàn)老年癡呆癥和抑郁癥，這款機器人很好的解決了老人想說會話，但是沒有機會沒有說話對象的煩惱。也解決了小孩子們的語言習(xí)得問題，當(dāng)小孩在與語音聊天機器人對話時，聊天機器人會構(gòu)建第二語言學(xué)習(xí)環(huán)境，讓孩子更加快速和體系地學(xué)習(xí)另一種語言。

在特定的專業(yè)領(lǐng)域，成本會大大削減，因為特定詞匯的存在，所以幾乎不用太多的訓(xùn)練，相對應(yīng)的信息很好發(fā)掘。同時優(yōu)勢還在于對話模式的固定，當(dāng)一個關(guān)鍵詞出現(xiàn)，那么捕捉它對于機器人來說就是輕而易舉。這個的案例主要應(yīng)用在淘寶京東等網(wǎng)購平臺的客服專線，大大節(jié)約了成本，使其商業(yè)價值大增。

本文實現(xiàn)的目標(biāo)很明確，就是實現(xiàn)一款可以實時聊天的機器人。筆者先了解了機器人的對話模型主要分為NLP和Seq2Seq兩個模型。所以筆者就嘗試了一下在兩個模型下實現(xiàn)對話功能，兩個模型各有優(yōu)缺點，總的比較筆者選擇了后者。隨后便決定在HTML平臺上落成項目。

最終的成果包括一個主頁面和花邊，最核心的內(nèi)容是聊天模型的運用，筆者在后臺連接了網(wǎng)絡(luò)上的api，利用其現(xiàn)有的對話規(guī)則來完善筆者機器人的運行。當(dāng)指令輸出者輸出任意指令時，機器人都能根據(jù)他們的特點在自己的資料庫中尋找匹配的答案，進行回答。

1 實現(xiàn)過程

■1.1 模型實現(xiàn)

關(guān)于聊天機器人的實現(xiàn)，筆者調(diào)研了各個云服務(wù)的開發(fā)平臺，選定了青云客智能聊天機器人API作為本項目的主要聊天引擎。青云客智能聊天機器人API是開放在互聯(lián)網(wǎng)上的免費服務(wù)，可以方便地進行智能聊天機器人的服務(wù)調(diào)用，用于研究和學(xué)習(xí)。該API的接口形式是：

http://api.qingyunke.com/api.php?key=free&appid=0&msg=關(guān)鍵詞

通過Http Get請求就可以訪問該API并且得到Json格式的回復(fù)，效果如圖1所示。

圖1 青云客智能聊天機器人API

■1.2 模型開發(fā)

因為聊天機器人服務(wù)是運行在Html平臺的，筆者選取了目前Html開發(fā)最為常用的框架之一—Vue來作為本項目的開發(fā)框架。Vue作為最流行的前端開發(fā)框架之一，能夠做到高性能渲染頁面結(jié)構(gòu)，并且解耦了開發(fā)過程中涉及的各個元素，讓開發(fā)可以更快、質(zhì)量更高地完成。

圖2是機器人的HTML部分代碼，在這部分代碼中，界面一共分為四個大的部分，分別是引擎選取部分、頁頭部分、主要內(nèi)容部分以及頁腳部分。引擎選取部分是供用戶選擇不同的聊天引擎使用的，這是為了未來的擴展開發(fā)而預(yù)留的功能接口。頁頭部分主要包含標(biāo)題提示以及時間提醒。主要內(nèi)容就是上文提到的聊天區(qū)域。頁腳負(fù)責(zé)編輯和發(fā)送消息。

圖2 聊天機器人Html部分代碼

要想界面按照一定的規(guī)則和樣式組織起來，還需要css代碼的配合，圖3是截選的部分css代碼。

圖3 聊天機器人css部分代碼

CSS代碼可以用于定義頁面樣式，使得整體的頁面呈現(xiàn)出最完美的效果。經(jīng)過Html定義以及CSS框規(guī)之后的程序界面如圖4所示。

圖4 聊天機器人基本樣式

可以看到上文提到的四個主要部分呈垂直結(jié)構(gòu)顯現(xiàn)，同時各個部分中又各自有比較精細(xì)的細(xì)節(jié)內(nèi)容排布。

除了Html代碼和CSS代碼之外，還有最重要的一部分控制代碼，即JavaScript代碼。首先需要定義的是數(shù)據(jù)部分，即整個程序運行過程中所需要的主要數(shù)據(jù)，這部分需要單獨定義并交由Vue統(tǒng)一進行生命周期的管理，避免了散亂定義數(shù)據(jù)導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)混亂和功能失控，數(shù)據(jù)定義部分的程序如圖5所示。

圖5 聊天機器人JavaScript數(shù)據(jù)部分

在數(shù)據(jù)部分中，筆者定義了頭像列表、消息列表、當(dāng)前（正在編輯的）消息內(nèi)容、消息總數(shù)、當(dāng)前時間、引擎列表、當(dāng)前引擎等多個數(shù)據(jù)源。

有了數(shù)據(jù)，下邊需要定義操作數(shù)據(jù)的程序，實際上這部分程序就是對用戶操作的響應(yīng)。如當(dāng)用戶打開程序之后，程序需要在頁頭部分自動更新并顯示時間，這部分的操作如圖6所示。

圖6 聊天機器人JavaScript時間更新部分

當(dāng)用戶點擊發(fā)送按鈕之后，程序會把用戶編輯好的消息發(fā)送到用戶指定的聊天機器人引擎中。同時還需要做例如空消息監(jiān)測、發(fā)送消息之后的編輯框清空等工作，這部分工作的操作如圖7所示。

圖7 聊天機器人JavaScript消息發(fā)送部分

用戶點擊發(fā)送按鈕請求聊天機器人引擎的操作因為設(shè)計的要素和操作過多，所以單獨抽取出來成一個單獨的函數(shù)，這部分的函數(shù)如圖8所示。

圖8 聊天機器人JavaScript引擎請求部分

無論是用戶編輯發(fā)送消息還是聊天機器人回復(fù)一條消息，都需要創(chuàng)建一條新的消息，并存儲下來，還要在屏幕上繪制出來，因此這部分重復(fù)操作也單獨抽取出來成為一個函數(shù)，這部分的函數(shù)如圖9所示。

圖9 聊天機器人JavaScript消息創(chuàng)建部分

有了Html、CSS以及JavaScript的配合，一個完整的聊天機器人就可以開始使用了，通過Vue框架的運行命令即可在本地運行并查看效果。

■1.3 部署服務(wù)

本地服務(wù)可以成功地運行并查看程序效果，但這只能筆者自己使用，不能分享出去讓別人也享受聊天機器人服務(wù)，因此筆者還將服務(wù)部署到了互聯(lián)網(wǎng)上。因為本服務(wù)是純靜態(tài)網(wǎng)站，所以可以方便地部署在阿里云虛擬主機上。首先將本地的服務(wù)打包，使用Vue的build命令，即可通過內(nèi)建的Webpack工具將編輯好的Vue項目打包為典型的Html靜態(tài)頁面，打包后的效果如圖10所示。

圖10 聊天機器人本地打包結(jié)果

打包之后，通過FileZilla將文件上傳到阿里云虛擬主機。等待幾分鐘，當(dāng)阿里云刷新了服務(wù)之后，就可以通過云虛擬主機綁定的域名加上指定的子目錄來訪問服務(wù)了，訪問鏈接是https://thuer.cn/chat-bot/。

至此筆者就完成了全部的開發(fā)工作。

2 總結(jié)

■2.1 全文總結(jié)

本文以現(xiàn)實中的無法被滿足作為出發(fā)點，總結(jié)了自己制作開發(fā)一款對話機器人的過程。旨在幫助所有有需要的人，因為在筆者身邊能有個人說句話有時真的太困難了。所以筆者想研發(fā)一款聊天機器人。

在研究之前先參考了文獻，主要是現(xiàn)有的關(guān)于聊天機器人的文獻，當(dāng)文獻中指出Seq2Seq模型和NLP模型的時候，也要自己去學(xué)習(xí)這兩個模型。了解他們的優(yōu)缺點，并且綜合比較，筆者選擇了使用成熟的API作為數(shù)據(jù)來源，選擇了web平臺作為自己的研發(fā)平臺，在論文寫作期間做了大量的了解和調(diào)查，最終實現(xiàn)了本系統(tǒng)。

主要的成果就是現(xiàn)在在網(wǎng)絡(luò)上的聊天機器人模型，它能滿足日常所需的對話功能，切實解決了筆者提出的沒人說話這個問題，筆者對此還是比較滿意

■2.2 未來展望

由于對知識的了解不足，導(dǎo)致在很多方面上，都有所欠缺，尤其在知識運用上和代碼書寫上。呈現(xiàn)出來的機器人還不夠“智能”。在其語言表達(dá)的過程中，由于使用的是網(wǎng)絡(luò)上的API，所以對訓(xùn)練機器人的工作不是很了解，導(dǎo)致仍然有許多生硬的語句。整體的網(wǎng)頁呈現(xiàn)效果也不夠美觀，語音系統(tǒng)需要對接轉(zhuǎn)換器，這些都是筆者在后續(xù)需要加強的內(nèi)容。