兒童故事問答交互方法
【專利摘要】一種兒童故事問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)主動講故事，則執(zhí)行步驟2；如是點播，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)此從兒童故事庫和故事問題庫選擇故事類別及內(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)行智能交互動作；步驟5：系統(tǒng)根據(jù)步驟4選擇的候選SIDL交互動作，執(zhí)行相應(yīng)動作；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算兒童模型；步驟8：判斷故事對話結(jié)束條件是否滿足，若滿足，則結(jié)束本次故事對話，否則轉(zhuǎn)到步驟4重新執(zhí)行。
【專利說明】兒童故事問答交互方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及人工智能計算機(jī)技術(shù)中的人機(jī)問答(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)兒童的特點幫助兒童理解故事的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]喜歡聽故事是中外各國兒童的一個共同愛好，這是由少年兒童獨特的認(rèn)知特點所決定的。長久以來，市場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《一千零一個兒童故事》(全套11冊)，等
坐寸ο
[0003]但是，兒童在聽完或看完故事后，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)計一種有效的方法和系統(tǒng)，幫助兒童理解故事內(nèi)容；同時幫助兒童理解故事的過程中，通過兒童對預(yù)先設(shè)計的問題的回答結(jié)果，可檢測兒童對故事的理解程度和興趣。根據(jù)檢測結(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)的問題。這就是本發(fā)明要解決的問題和思路。
[0004]人機(jī)交互是研究人和計算機(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)代計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，人們越來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，實現(xiàn)一種知識化的人機(jī)交互過程。知識化的人機(jī)交互要求計算機(jī)本身也具備相當(dāng)?shù)闹R，并且能夠在與人的交互中有目的地獨立的運用這些知識，形成一種“人一機(jī)一知識”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，對于大多數(shù)系統(tǒng)而言，如“故事玩具”系統(tǒng)，由于缺乏一個強(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，對于傳統(tǒng)的“故事玩具”系統(tǒng)更是只能實現(xiàn)“單純的講故事”而無法真正有效的實現(xiàn)與兒童的交流和互動。
[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，同時在交互的過程中激發(fā)兒童的興趣，增長兒童的知識，檢測兒童在聽故事過程中的學(xué)習(xí)情況，實現(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)問題:針對以上種種不足，本發(fā)明提供了一種面向兒童的智能故事交互方法，包括兒童故事知識庫技術(shù)、兒童故事問題模型技術(shù)、兒童模型技術(shù)、智能交互動作技術(shù)等新的技術(shù)方法。兒童故事知識庫技術(shù)解決了如何建立結(jié)構(gòu)化的兒童故事的問題。兒童故事問題模型技術(shù)解決了兒童故事與提問之間的關(guān)系，使得兒童不僅能夠聽到故事，同時也可回答與故事相關(guān)的問題，從而增強(qiáng)的兒童學(xué)習(xí)能力、記憶能力、分析問題的能力。兒童故事問題模型技術(shù)如何使計算機(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)主動給兒童講故事，則執(zhí)行步驟2 ;如果是兒童主動點播故事，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)此從兒童故事庫和故事問題庫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交互動作，執(zhí)行相應(yīng)的具體交互動作；
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算兒童模型；
步驟8:判斷故事對話結(jié)束條件是否滿足，若滿足，則結(jié)束本次故事對話，否則轉(zhuǎn)到步驟4重新執(zhí)行。
[0009]所述的兒童故事庫采用一種框架建模方法，該方法主要表示了故事的三個主要方面: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)容的實現(xiàn)步驟包括:
步驟2-1:從所述的兒童故事庫分類結(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；每個兒童在與故事交互系統(tǒng)的交互過程中，故事交互系統(tǒng)將自動創(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答過程中的狀況；
步驟2-3:根據(jù)歷史信息，判斷最后一次故事問答交互過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答交互過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過的故事類別，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)選取一個歷史中未曾訪問過的故事類別，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過的故事，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:將未曾訪問過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)問兒童的問題個數(shù)將故事進(jìn)行排序；
步驟2-10:選擇排序在前的若干個故事，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、故事被播放過的次數(shù)、兒童對當(dāng)前故事的興趣程度、兒童對當(dāng)前故事的認(rèn)知水平、已提問兒童的問題覆蓋程度、兒童答對問題的個數(shù)、兒童答錯問題的個數(shù)、該故事下的所有問題的列表。
[0012]所述的故事認(rèn)知水平(即/7)的計算公式如下:
【權(quán)利要求】
1.一種兒童故事問答交互方法，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)主動給兒童講故事，則執(zhí)行步驟2 ;如果是兒童主動點播故事，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)此從兒童故事庫和故事問題庫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交互動作，執(zhí)行相應(yīng)的具體交互動作； 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算兒童模型； 步驟8:判斷故事對話結(jié)束條件是否滿足，若滿足，則結(jié)束本次故事對話，否則轉(zhuǎn)到步驟4重新執(zhí)行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兒童故事問答交互方法，其特征在于，所述的兒童故事庫采用一種框架建模方法，該方法主要表示了故事的三個主要方面: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)容的實現(xiàn)步驟包括: 步驟2-1:從所述的兒童故事庫分類結(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；每個兒童在與故事交互系統(tǒng)的交互過程中，故事交互系統(tǒng)將自動創(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答過程中的狀況； 步驟2-3:根據(jù)歷史信息，判斷最后一次故事問答交互過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答交互過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過的故事類別，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)選取一個歷史中未曾訪問過的故事類別，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過的故事，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:將未曾訪問過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)問兒童的問題個數(shù)將故事進(jìn)行排序； 步驟2-10:選擇排序在前的若干個故事，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所述的兒童故事問答交互方法，其特征在于，所述的兒童模型用于對兒童信息進(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、故事被播放過的次數(shù)、兒童對當(dāng)前故事的興趣程度、兒童對當(dāng)前故事的認(rèn)知水平、已提問兒童的問題覆蓋程度、兒童答對問題的個數(shù)、兒童答錯問題的個數(shù)、該故事下的所有問題的列表。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的兒童故事問答交互方法，其特征在于: 所述的故事認(rèn)知水平(即/7)的計算公式如下:
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的兒童故事問答交互方法，其特征在于: 所述的故事興趣程度(即?)的計算公式如下:
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兒童故事問答交互方法，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交互動作庫中獲取一個原始的SIDL交互動作集合，同時建立候選SIDL交互動作集合，所述的候選SIDL交互動作集合初始時為空；步驟4-2:從原始SIDL交互動作集合中讀取下一條SIDL交互動作； 步驟4-3:對SIDL交互動作作語法分析，解析SIDL交互動作前件，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交互動作的前件成立，將該SIDL交互動作添加到候選SIDL交互動作集合中； 步驟4-9:從原始SIDL交互動作集合中刪除該SIDL交互動作； 步驟4-10:判斷原始SIDL交互動作集合是否為空，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交互動作集合。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兒童故事問答交互方法，其特征在于，所述的智能故事交互動作采用SIDL方法描述，SIDL交互動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>)； 故事問題未問(〈問題內(nèi)容>); 故事問題已問(〈問題內(nèi)容>)； 問題回答對錯(〈問題內(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(〈類別名稱>)； 類別未曾訪問(〈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>)； 故事問題覆蓋(〈故事名稱 >，< 程度>); 故事問題已盡(〈故事名稱>)； 故事問題難度(〈問題內(nèi)容 >，< 難度級別>); 問題答對個數(shù)(〈故事名稱 >，〈數(shù)值 >，〈關(guān)系>); 問題答錯個數(shù)(〈故事名稱 >，〈數(shù)值 >，〈關(guān)系>); 故事篇幅長度(〈故事名稱 >，< 篇幅長度>)； 問題提示次數(shù)(〈問題內(nèi)容 >，〈數(shù)值>); 所述的SIDL交互動作的交互動作包括: 選擇問題(〈問題內(nèi)容 >，< 權(quán)重>); 提示幫助(〈問題內(nèi)容 >，< 權(quán)重>); 給出答案(〈問題內(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交互動作集合； 步驟5-2:候選SIDL交互動作集合是否為空，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交互動作中的交互動作類型優(yōu)先級以及交互動作執(zhí)行權(quán)重，在所有交互動作類型優(yōu)先級最高、交互動作執(zhí)行權(quán)重最高的候選SIDL交互動作中隨機(jī)選擇一條； 步驟5-5:執(zhí)行選中SIDL交 互動作中的交互動作。
【文檔編號】G09B7/02GK103680222SQ201210348286
【公開日】2014年3月26日 申請日期: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 申請人:鎮(zhèn)江諾尼基智能技術(shù)有限公司