兒童故事問(wèn)答交互方法
【專利摘要】一種兒童故事問(wèn)答交互方法包括步驟1：在兒童與故事交互系統(tǒng)進(jìn)行交互之初，系統(tǒng)首先判斷交互類型，如是系統(tǒng)主動(dòng)講故事，則執(zhí)行步驟2；如是點(diǎn)播，則執(zhí)行步驟3；步驟2：系統(tǒng)將獲取交互歷史信息和兒童模型信息，并據(jù)此從兒童故事庫(kù)和故事問(wèn)題庫(kù)選擇故事類別及內(nèi)容；步驟3：播放所擇故事；步驟4：在智能故事交互控制的引導(dǎo)下，執(zhí)行智能交互動(dòng)作；步驟5：系統(tǒng)根據(jù)步驟4選擇的候選SIDL交互動(dòng)作，執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作；步驟6：系統(tǒng)得到兒童的反饋信息，并記錄交互歷史信息；步驟7：更新交互歷史信息，并根據(jù)更新后的交互歷史信息重新計(jì)算兒童模型；步驟8：判斷故事對(duì)話結(jié)束條件是否滿足，若滿足，則結(jié)束本次故事對(duì)話，否則轉(zhuǎn)到步驟4重新執(zhí)行。
【專利說(shuō)明】?jī)和适聠?wèn)答交互方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及人工智能計(jì)算機(jī)技術(shù)中的人機(jī)問(wèn)答(question answering, QA)和人機(jī)交互(human-computer interaction, HCI)領(lǐng)域,特別涉及一種給兒童講解故事、并且根據(jù)兒童的特點(diǎn)幫助兒童理解故事的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]喜歡聽(tīng)故事是中外各國(guó)兒童的一個(gè)共同愛(ài)好，這是由少年兒童獨(dú)特的認(rèn)知特點(diǎn)所決定的。長(zhǎng)久以來(lái)，市場(chǎng)上有各種各樣的面向少年兒童的故事類讀物。例如，少年兒童出版社常年出版的少兒故事讀物(如《故事大王》),2000年湖南少年兒童出版社出版的《傳世神話故事(精)》，2004年新疆青少年出版社出版的《一千零一個(gè)兒童故事》(全套11冊(cè))，等
坐寸ο
[0003]但是，兒童在聽(tīng)完或看完故事后，人們難以掌握他們究竟能夠理解故事中的多少內(nèi)容！因此，我們有必要設(shè)計(jì)一種有效的方法和系統(tǒng)，幫助兒童理解故事內(nèi)容；同時(shí)幫助兒童理解故事的過(guò)程中，通過(guò)兒童對(duì)預(yù)先設(shè)計(jì)的問(wèn)題的回答結(jié)果，可檢測(cè)兒童對(duì)故事的理解程度和興趣。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，系統(tǒng)可適當(dāng)調(diào)整后續(xù)故事的種類以及與這些故事相關(guān)的問(wèn)題。這就是本發(fā)明要解決的問(wèn)題和思路。
[0004]人機(jī)交互是研究人和計(jì)算機(jī)以及它們相互影響的技術(shù)。伴隨著人工智能理論和當(dāng)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，人們?cè)絹?lái)越期待著新一代的人機(jī)交互變得更加的友好、自然和智能化，實(shí)現(xiàn)一種知識(shí)化的人機(jī)交互過(guò)程。知識(shí)化的人機(jī)交互要求計(jì)算機(jī)本身也具備相當(dāng)?shù)闹R(shí)，并且能夠在與人的交互中有目的地獨(dú)立的運(yùn)用這些知識(shí)，形成一種“人一機(jī)一知識(shí)”的交互模式。
[0005]現(xiàn)有的面向兒童的人機(jī)交互系統(tǒng)，包括各式各樣的互動(dòng)型智能玩具、各種學(xué)習(xí)機(jī)、早教機(jī)等。講故事玩具或系統(tǒng)也是其中的一種。然而，對(duì)于大多數(shù)系統(tǒng)而言，如“故事玩具”系統(tǒng)，由于缺乏一個(gè)強(qiáng)有力的、智能化的故事交互控制，因此玩具與兒童的交互效果差強(qiáng)人意，對(duì)于傳統(tǒng)的“故事玩具”系統(tǒng)更是只能實(shí)現(xiàn)“單純的講故事”而無(wú)法真正有效的實(shí)現(xiàn)與兒童的交流和互動(dòng)。
[0006]一種理想的系統(tǒng)是兒童能夠與故事系統(tǒng)進(jìn)行智能交流和互動(dòng)，同時(shí)在交互的過(guò)程中激發(fā)兒童的興趣，增長(zhǎng)兒童的知識(shí)，檢測(cè)兒童在聽(tīng)故事過(guò)程中的學(xué)習(xí)情況，實(shí)現(xiàn)有效的智能化交互。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題:針對(duì)以上種種不足，本發(fā)明提供了一種面向兒童的智能故事交互方法，包括兒童故事知識(shí)庫(kù)技術(shù)、兒童故事問(wèn)題模型技術(shù)、兒童模型技術(shù)、智能交互動(dòng)作技術(shù)等新的技術(shù)方法。兒童故事知識(shí)庫(kù)技術(shù)解決了如何建立結(jié)構(gòu)化的兒童故事的問(wèn)題。兒童故事問(wèn)題模型技術(shù)解決了兒童故事與提問(wèn)之間的關(guān)系，使得兒童不僅能夠聽(tīng)到故事，同時(shí)也可回答與故事相關(guān)的問(wèn)題，從而增強(qiáng)的兒童學(xué)習(xí)能力、記憶能力、分析問(wèn)題的能力。兒童故事問(wèn)題模型技術(shù)如何使計(jì)算機(jī)(或玩具裝置等)如何把握兒童的認(rèn)知特征、興趣特征等信息，以便于在與兒童交互中正確地引導(dǎo)兒童。智能交互動(dòng)作技術(shù)解決了如何在兒童模型的引導(dǎo)下，與兒童進(jìn)行智能交互，既滿足兒童的興趣，有符合兒童的認(rèn)知水平(也稱認(rèn)知程度)。
[0008]技術(shù)方案:
一種兒童故事問(wèn)答交互方法，包括以下步驟:
步驟1:在兒童與故事交互系統(tǒng)進(jìn)行交互之初，故事交互系統(tǒng)首先判斷交互的類型，如果是故事交互系統(tǒng)主動(dòng)給兒童講故事，則執(zhí)行步驟2 ;如果是兒童主動(dòng)點(diǎn)播故事，則執(zhí)行步驟3;
步驟2:所述故事交互系統(tǒng)將獲取交互歷史信息和兒童模型信息，并據(jù)此從兒童故事庫(kù)和故事問(wèn)題庫(kù)選擇故事類別及故事內(nèi)容，故事內(nèi)容包括故事文本、故事問(wèn)題；
步驟3:向兒童播放選擇的故事內(nèi)容；
步驟4:故事交互系統(tǒng)中在智能故事交互控制的引導(dǎo)下，有效地執(zhí)行智能交互動(dòng)作；步驟5:所述故事交互系統(tǒng)根據(jù)步驟4所選擇的候選SIDL交互動(dòng)作，執(zhí)行相應(yīng)的具體交互動(dòng)作；
步驟6:故事交互系統(tǒng)得到兒童的反饋信息，并記錄交互歷史信息；
步驟7:更新交互歷史信息，并根據(jù)更新后的交互歷史信息重新計(jì)算兒童模型；
步驟8:判斷故事對(duì)話結(jié)束條件是否滿足，若滿足，則結(jié)束本次故事對(duì)話，否則轉(zhuǎn)到步驟4重新執(zhí)行。
[0009]所述的兒童故事庫(kù)采用一種框架建模方法，該方法主要表示了故事的三個(gè)主要方面:第一是故事類別可以為童話故事、神話故事、名人傳奇故事、寓目故事、成語(yǔ)故事、歷史故事、科普故事，又進(jìn)一步細(xì)分為短篇故事和連載故事；第二是故事文本，也稱故事正文，采用正文文本表示；第三是故事問(wèn)題，采用向量表示。
[0010]在所述的步驟2中，所述的選擇故事類別及故事內(nèi)容的實(shí)現(xiàn)步驟包括:
步驟2-1:從所述的兒童故事庫(kù)分類結(jié)構(gòu)中獲取故事類別及該類別中的所有故事；步驟2-2:獲取故事交互歷史信息，并由此得到兒童模型；每個(gè)兒童在與故事交互系統(tǒng)的交互過(guò)程中，故事交互系統(tǒng)將自動(dòng)創(chuàng)建與兒童的交互歷史信息及兒童模型，用于記錄和描述兒童在與故事交互問(wèn)答過(guò)程中的狀況；
步驟2-3:根據(jù)歷史信息，判斷最后一次故事問(wèn)答交互過(guò)程中的故事是否為連載故事，如果是，則執(zhí)行步驟2-4，否則執(zhí)行步驟2-5 ；
步驟2-4:判斷歷史信息中最后一次故事問(wèn)答交互過(guò)程中的連載故事是否是最后一段，如果是，則執(zhí)行步驟2-5，否則執(zhí)行步驟2-12 ；
步驟2-5:根據(jù)兒童模型中的信息，判斷是否有未曾訪問(wèn)過(guò)的故事類別，若存在，則執(zhí)行步驟2-6，否則執(zhí)行步驟2-7 ；
步驟2-6:隨機(jī)選取一個(gè)歷史中未曾訪問(wèn)過(guò)的故事類別，將該類別中的故事列表定義為候選故事集合，執(zhí)行步驟2-11 ；
步驟2-7:判斷故事內(nèi)容列表中是否存在未曾訪問(wèn)過(guò)的故事，如果存在，則執(zhí)行步驟2-8，否則，執(zhí)行步驟2-9 ；
步驟2-8:將未曾訪問(wèn)過(guò)的故事列表定義為候選故事集合，然后執(zhí)行步驟2-11 ；步驟2-9 ;按照兒童的認(rèn)知水平、興趣程度及故事內(nèi)未曾發(fā)問(wèn)兒童的問(wèn)題個(gè)數(shù)將故事進(jìn)行排序；
步驟2-10:選擇排序在前的若干個(gè)故事，將這些故事作為候選故事集合；
步驟2-11:從候選故事集合中隨機(jī)選擇一個(gè)故事，然后執(zhí)行步驟2-13 ；
步驟2-12:將該系列故事的下一段定為選定故事；
步驟2-13:初始選擇故事的操作結(jié)束。
[0011]所述的兒童模型用于對(duì)兒童信息進(jìn)行管理，所述兒童模型中的信息主要包括故事在所屬類別中的故事編號(hào)、故事被播放過(guò)的次數(shù)、兒童對(duì)當(dāng)前故事的興趣程度、兒童對(duì)當(dāng)前故事的認(rèn)知水平、已提問(wèn)兒童的問(wèn)題覆蓋程度、兒童答對(duì)問(wèn)題的個(gè)數(shù)、兒童答錯(cuò)問(wèn)題的個(gè)數(shù)、該故事下的所有問(wèn)題的列表。
[0012]所述的故事認(rèn)知水平(即/7)的計(jì)算公式如下:
【權(quán)利要求】
1.一種兒童故事問(wèn)答交互方法，包括以下步驟: 步驟1:在兒童與故事交互系統(tǒng)進(jìn)行交互之初，故事交互系統(tǒng)首先判斷交互的類型，如果是故事交互系統(tǒng)主動(dòng)給兒童講故事，則執(zhí)行步驟2 ;如果是兒童主動(dòng)點(diǎn)播故事，則執(zhí)行步驟3 ; 步驟2:所述故事交互系統(tǒng)將獲取交互歷史信息和兒童模型信息，并據(jù)此從兒童故事庫(kù)和故事問(wèn)題庫(kù)選擇故事類別及故事內(nèi)容，故事內(nèi)容包括故事文本、故事問(wèn)題； 步驟3:向兒童播放選擇的故事內(nèi)容； 步驟4:故事交互系統(tǒng)中在智能故事交互控制的引導(dǎo)下，有效地執(zhí)行智能交互動(dòng)作；步驟5:所述故事交互系統(tǒng)根據(jù)步驟4所選擇的候選SIDL交互動(dòng)作，執(zhí)行相應(yīng)的具體交互動(dòng)作； 步驟6:故事交互系統(tǒng)得到兒童的反饋信息，并記錄交互歷史信息； 步驟7:更新交互歷史信息，并根據(jù)更新后的交互歷史信息重新計(jì)算兒童模型； 步驟8:判斷故事對(duì)話結(jié)束條件是否滿足，若滿足，則結(jié)束本次故事對(duì)話，否則轉(zhuǎn)到步驟4重新執(zhí)行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兒童故事問(wèn)答交互方法，其特征在于，所述的兒童故事庫(kù)采用一種框架建模方法，該方法主要表示了故事的三個(gè)主要方面:第一是故事類別可以為童話故事、神話故事、名人傳奇故事、寓目故事、成語(yǔ)故事、歷史故事、科普故事，又進(jìn)一步細(xì)分為短篇故事和連載故事；第二是故事文本，也稱故事正文，米用正文文本表不；第二是故事問(wèn)題，采用向量表示。`
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兒童故事問(wèn)答交互方法，其特征在于，在所述的步驟2中，所述的選擇故事類別及故事內(nèi)容的實(shí)現(xiàn)步驟包括: 步驟2-1:從所述的兒童故事庫(kù)分類結(jié)構(gòu)中獲取故事類別及該類別中的所有故事；步驟2-2:獲取故事交互歷史信息，并由此得到兒童模型；每個(gè)兒童在與故事交互系統(tǒng)的交互過(guò)程中，故事交互系統(tǒng)將自動(dòng)創(chuàng)建與兒童的交互歷史信息及兒童模型，用于記錄和描述兒童在與故事交互問(wèn)答過(guò)程中的狀況； 步驟2-3:根據(jù)歷史信息，判斷最后一次故事問(wèn)答交互過(guò)程中的故事是否為連載故事，如果是，則執(zhí)行步驟2-4，否則執(zhí)行步驟2-5 ； 步驟2-4:判斷歷史信息中最后一次故事問(wèn)答交互過(guò)程中的連載故事是否是最后一段，如果是，則執(zhí)行步驟2-5，否則執(zhí)行步驟2-12 ； 步驟2-5:根據(jù)兒童模型中的信息，判斷是否有未曾訪問(wèn)過(guò)的故事類別，若存在，則執(zhí)行步驟2-6，否則執(zhí)行步驟2-7 ； 步驟2-6:隨機(jī)選取一個(gè)歷史中未曾訪問(wèn)過(guò)的故事類別，將該類別中的故事列表定義為候選故事集合，執(zhí)行步驟2-11 ； 步驟2-7:判斷故事內(nèi)容列表中是否存在未曾訪問(wèn)過(guò)的故事，如果存在，則執(zhí)行步驟2-8，否則，執(zhí)行步驟2-9 ； 步驟2-8:將未曾訪問(wèn)過(guò)的故事列表定義為候選故事集合，然后執(zhí)行步驟2-11 ； 步驟2-9 ;按照兒童的認(rèn)知水平、興趣程度及故事內(nèi)未曾發(fā)問(wèn)兒童的問(wèn)題個(gè)數(shù)將故事進(jìn)行排序； 步驟2-10:選擇排序在前的若干個(gè)故事，將這些故事作為候選故事集合；步驟2-11:從候選故事集合中隨機(jī)選擇一個(gè)故事，然后執(zhí)行步驟2-13 ； 步驟2-12:將該系列故事的下一段定為選定故事； 步驟2-13:初始選擇故事的操作結(jié)束。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的兒童故事問(wèn)答交互方法，其特征在于，所述的兒童模型用于對(duì)兒童信息進(jìn)行管理，所述兒童模型中的信息主要包括故事在所屬類別中的故事編號(hào)、故事被播放過(guò)的次數(shù)、兒童對(duì)當(dāng)前故事的興趣程度、兒童對(duì)當(dāng)前故事的認(rèn)知水平、已提問(wèn)兒童的問(wèn)題覆蓋程度、兒童答對(duì)問(wèn)題的個(gè)數(shù)、兒童答錯(cuò)問(wèn)題的個(gè)數(shù)、該故事下的所有問(wèn)題的列表。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的兒童故事問(wèn)答交互方法，其特征在于: 所述的故事認(rèn)知水平(即/7)的計(jì)算公式如下:
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的兒童故事問(wèn)答交互方法，其特征在于: 所述的故事興趣程度(即?)的計(jì)算公式如下:
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兒童故事問(wèn)答交互方法，其特征在于，在所述的步驟4中，所述的智能故事交互控制的具體實(shí)現(xiàn)步驟包括: 步驟4-1:根據(jù)步驟2所選擇的故事，從SIDL交互動(dòng)作庫(kù)中獲取一個(gè)原始的SIDL交互動(dòng)作集合，同時(shí)建立候選SIDL交互動(dòng)作集合，所述的候選SIDL交互動(dòng)作集合初始時(shí)為空；步驟4-2:從原始SIDL交互動(dòng)作集合中讀取下一條SIDL交互動(dòng)作； 步驟4-3:對(duì)SIDL交互動(dòng)作作語(yǔ)法分析，解析SIDL交互動(dòng)作前件，建立前件謂詞列表；步驟4-4:從前件謂詞列表中讀取下一個(gè)謂詞； 步驟4-5:根據(jù)交互歷史信息和兒童模型判斷謂詞是否為真，若謂詞為真，執(zhí)行步驟4-6，否則執(zhí)行步驟4-9; 步驟4-6:從步驟4-3所建立的前件謂詞列表中刪除該謂詞； 步驟4-7:判斷謂詞列表是否為空，若為空，執(zhí)行步驟4-8，否則執(zhí)行步驟4-4 ； 步驟4-8 =SIDL交互動(dòng)作的前件成立，將該SIDL交互動(dòng)作添加到候選SIDL交互動(dòng)作集合中； 步驟4-9:從原始SIDL交互動(dòng)作集合中刪除該SIDL交互動(dòng)作； 步驟4-10:判斷原始SIDL交互動(dòng)作集合是否為空，若不為空，轉(zhuǎn)到步驟4-2，否則執(zhí)行步驟4-11 ； 步驟4-11:提交候選SIDL交互動(dòng)作集合。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兒童故事問(wèn)答交互方法，其特征在于，所述的智能故事交互動(dòng)作采用SIDL方法描述，SIDL交互動(dòng)作的前件中涉及的重要謂詞包括: 當(dāng)前故事內(nèi)容(〈故事名稱>); 當(dāng)前故事類別(〈類別名稱>)； 故事問(wèn)題未問(wèn)(〈問(wèn)題內(nèi)容>); 故事問(wèn)題已問(wèn)(〈問(wèn)題內(nèi)容>)； 問(wèn)題回答對(duì)錯(cuò)(〈問(wèn)題內(nèi)容 >，< 回答結(jié)果>); 故事已經(jīng)播講(〈故事名稱>)； 故事未曾播講(〈故事名稱>); 類別已經(jīng)訪問(wèn)(〈類別名稱>)； 類別未曾訪問(wèn)(〈類別名稱>); 故事內(nèi)容興趣(〈故事名稱 >，< 程度>); 故事內(nèi)容認(rèn)知(〈故事名稱 >，< 程度>); 故事類別興趣(〈類別名稱 >，< 程度>); 故事類別認(rèn)知(〈類別名稱 >，< 程度>)； 故事問(wèn)題覆蓋(〈故事名稱 >，< 程度>); 故事問(wèn)題已盡(〈故事名稱>)； 故事問(wèn)題難度(〈問(wèn)題內(nèi)容 >，< 難度級(jí)別>); 問(wèn)題答對(duì)個(gè)數(shù)(〈故事名稱 >，〈數(shù)值 >，〈關(guān)系>); 問(wèn)題答錯(cuò)個(gè)數(shù)(〈故事名稱 >，〈數(shù)值 >，〈關(guān)系>); 故事篇幅長(zhǎng)度(〈故事名稱 >，< 篇幅長(zhǎng)度>)； 問(wèn)題提示次數(shù)(〈問(wèn)題內(nèi)容 >，〈數(shù)值>); 所述的SIDL交互動(dòng)作的交互動(dòng)作包括: 選擇問(wèn)題(〈問(wèn)題內(nèi)容 >，< 權(quán)重>); 提示幫助(〈問(wèn)題內(nèi)容 >，< 權(quán)重>); 給出答案(〈問(wèn)題內(nèi)容 >，< 權(quán)重>)； 重播故事(〈故事名稱 >，< 權(quán)重>)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兒童故事問(wèn)答交互方法，其特征在于，所述的步驟5具體包括以下步驟: 步驟5-1:讀取步驟4中所得到的候選SIDL交互動(dòng)作集合； 步驟5-2:候選SIDL交互動(dòng)作集合是否為空，若為空，，否則，執(zhí)行步驟5-4 ； 步驟5-3:重新把剛才的故事給兒童再講述一遍，轉(zhuǎn)步驟2 ； 步驟5-4:依據(jù)候選SIDL交互動(dòng)作中的交互動(dòng)作類型優(yōu)先級(jí)以及交互動(dòng)作執(zhí)行權(quán)重，在所有交互動(dòng)作類型優(yōu)先級(jí)最高、交互動(dòng)作執(zhí)行權(quán)重最高的候選SIDL交互動(dòng)作中隨機(jī)選擇一條； 步驟5-5:執(zhí)行選中SIDL交 互動(dòng)作中的交互動(dòng)作。
【文檔編號(hào)】G09B7/02GK103680222SQ201210348286
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2012年9月19日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月19日
【發(fā)明者】王衛(wèi)民, 王石, 符建輝 申請(qǐng)人:鎮(zhèn)江諾尼基智能技術(shù)有限公司