【摘要】：情感計(jì)算是人工智能領(lǐng)域中新興的研究方向,其目的是通過(guò)賦予計(jì)算機(jī)識(shí)別、理解、表達(dá)和適應(yīng)人的情感的能力來(lái)建立和諧人機(jī)交互環(huán)境,并使計(jì)算機(jī)具有更高、更全面的智能。人機(jī)情感交互是情感計(jì)算方向的核心研究課題,情感對(duì)話系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)多模態(tài)人機(jī)情感交互的重要途徑之一。情感對(duì)話管理是情感對(duì)話系統(tǒng)的核心模塊,本文主要對(duì)其建模方法及應(yīng)用開展研究。本文研究的主要切入點(diǎn)是在現(xiàn)有對(duì)話管理模型的基礎(chǔ)上,融入用戶的情感信息因素,面向特定對(duì)話領(lǐng)域構(gòu)建合理有效的情感對(duì)話管理模型。本文的主要研究?jī)?nèi)容包括:(1)提出了一種基于雙有限狀態(tài)機(jī)(TFSM)的情感對(duì)話管理模型。通過(guò)兩個(gè)有限狀態(tài)機(jī)來(lái)分別對(duì)用戶和系統(tǒng)進(jìn)行建模,用兩個(gè)狀態(tài)機(jī)之間的信息交換來(lái)模擬人機(jī)情感對(duì)話過(guò)程,構(gòu)建了一個(gè)能同時(shí)提供信息查詢和情感交互功能的情感對(duì)話系統(tǒng)框架。進(jìn)一步討論了系統(tǒng)信息查詢與情感響應(yīng)模塊的具體實(shí)現(xiàn)方法,包括基于任務(wù)樹的多主題信息查詢和嵌入一個(gè)子狀態(tài)機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)多輪的人機(jī)情感交互。在評(píng)價(jià)方法上,利用部分可觀察馬爾可夫決策過(guò)程(POMDP)模型中回報(bào)值函數(shù)對(duì)基于雙有限狀態(tài)機(jī)的情感對(duì)話管理模型的系統(tǒng)表現(xiàn)進(jìn)行了分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:為用戶建立一個(gè)獨(dú)立的有限狀態(tài)機(jī)模型有利于系統(tǒng)預(yù)測(cè)用戶的對(duì)話狀態(tài),基于TFSM的對(duì)話管理模型的表現(xiàn)要優(yōu)于傳統(tǒng)的有限狀態(tài)機(jī)模型。(2)提出了一種基于分解POMDP的情感對(duì)話管理模型。為了有效的響應(yīng)用戶在對(duì)話過(guò)程中的情感狀態(tài),新模型將用戶的狀態(tài)空間分解為目標(biāo)狀態(tài)和情感狀態(tài)兩部分,且首次將系統(tǒng)動(dòng)作空間分解為目標(biāo)響應(yīng)和情感響應(yīng)兩部分,分別應(yīng)對(duì)用戶的目標(biāo)狀態(tài)和情感狀態(tài),系統(tǒng)的獎(jiǎng)勵(lì)值函數(shù)也相應(yīng)地更新為這兩部分動(dòng)作獎(jiǎng)勵(lì)值的加權(quán)和。在此基礎(chǔ)上,建立了新的用戶目標(biāo)、情感模型及系統(tǒng)觀察模型,并據(jù)此提出了基于分解POMDP的情感對(duì)話管理模型,該模型致力于在對(duì)話過(guò)程中同時(shí)響應(yīng)用戶的目標(biāo)和情感。以智能音樂(lè)播放器為例闡述了新模型的實(shí)際應(yīng)用,并評(píng)估了模型關(guān)鍵參數(shù)對(duì)系統(tǒng)表現(xiàn)的影響。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,基于分解POMDP的情感對(duì)話管理模型應(yīng)用于智能音樂(lè)播放系統(tǒng)是合理且可行的。(3)研究了基于POMDP的情感對(duì)話管理模型的應(yīng)用移植。面向情感教學(xué)系統(tǒng)這一特定的應(yīng)用領(lǐng)域,以概念學(xué)習(xí)和情感交互為預(yù)定對(duì)話任務(wù),將用戶的狀態(tài)空間分解為目標(biāo)狀態(tài)、認(rèn)知狀態(tài)和情感狀態(tài),系統(tǒng)的動(dòng)作空間則仍被分解成兩部分,包括學(xué)習(xí)目標(biāo)響應(yīng)和情感響應(yīng)。在此基礎(chǔ)上,對(duì)之前提出的分解POMDP情感對(duì)話模型進(jìn)行了改進(jìn)和推廣,提出了一種新的面向情感教學(xué)系統(tǒng)的分解POMDP情感對(duì)話管理模型。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,基于該分解模型的情感家教系統(tǒng)更有利于那些學(xué)習(xí)能力較弱的學(xué)生,且適合較大規(guī)模的概念學(xué)習(xí)。這些結(jié)果都在一定程度上驗(yàn)證了模型的合理性和可行性。(4)綜述了對(duì)話管理建模方法及應(yīng)用領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀,從模型原理、研究進(jìn)展、模型優(yōu)缺點(diǎn)等角度詳細(xì)剖析了幾種常用的對(duì)話管理模型,包括有限狀態(tài)機(jī)、填槽法、馬爾可夫決策過(guò)程(MDP)、POMDP、基于實(shí)例的、基于規(guī)劃的、基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)等,為情感對(duì)話管理建模方法的創(chuàng)新奠定了理論基礎(chǔ)。
【圖文】：

多模態(tài)對(duì)話系統(tǒng)［４（）］。逡逑通常一個(gè)面向任務(wù)的口語(yǔ)對(duì)話系統(tǒng)都是由自動(dòng)語(yǔ)音識(shí)別、自然語(yǔ)言理解、對(duì)逡逑話管理、自然語(yǔ)言生成和語(yǔ)音合成五個(gè)部分構(gòu)成，系統(tǒng)框架如圖１．２所示。逡逑１０逡逑

統(tǒng)表現(xiàn)的各個(gè)要素貢獻(xiàn)歸一化為單一性能評(píng)價(jià)函數(shù)，認(rèn)為口語(yǔ)對(duì)話系統(tǒng)的最高目逡逑標(biāo)是用戶滿意度的最大化，包括任務(wù)成功率最大化和對(duì)話代價(jià)最小化兩方面。逡逑口語(yǔ)對(duì)話系統(tǒng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)有很多，，其分類方式與評(píng)價(jià)的角度有關(guān)，如圖１．３所逡逑示。從評(píng)價(jià)內(nèi)容上可以分為整體評(píng)價(jià)和局部評(píng)價(jià)，局部評(píng)價(jià)是指對(duì)系統(tǒng)的單一模逡逑塊的某些性能進(jìn)行評(píng)估，例如語(yǔ)音識(shí)別模塊關(guān)鍵詞識(shí)別率、對(duì)話管理模塊的回答逡逑成功率等，目前較多的評(píng)測(cè)方法都傾向于將系統(tǒng)作為一個(gè)整體進(jìn)行評(píng)價(jià)；從評(píng)價(jià)逡逑的性質(zhì)上整體評(píng)價(jià)又可以分為主觀評(píng)價(jià)和客觀評(píng)價(jià)。主觀評(píng)價(jià)是通過(guò)諸如用戶滿逡逑意度、對(duì)話自然度等主觀性指標(biāo)來(lái)體現(xiàn)，客觀評(píng)價(jià)則是通過(guò)一些量化指標(biāo)來(lái)評(píng)估，逡逑大致可分為三類：第一類是任務(wù)完成率，包括對(duì)話成功率、回答正確率等類似指逡逑標(biāo)；第二類是對(duì)話代價(jià)，包括對(duì)話回合數(shù)、對(duì)話長(zhǎng)度、任務(wù)完成時(shí)間、系統(tǒng)響應(yīng)逡逑時(shí)間等；第三類是對(duì)話得分，包括回報(bào)值、獎(jiǎng)勵(lì)值、對(duì)話得分等。相比較而言，逡逑客觀評(píng)價(jià)更具有說(shuō)服力和易操作性。也存在一些其他的分類方法
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TP18

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2673666