[发明专利]基于自然语言的人机对话系统

说明书

技术领域

本发明涉及基于自然语言的人机对话系统，尤其是一种实现机器对自然语言的理解，可用于实现人与汽车、人与机器人、人与手机以及人与计算机的对话和交谈。

背景技术

当今社会已进入到了一个科技日新月异的时代。其中，一个最明显的标志是高科技产品大量涌入消费市场。它们为人们的工作，生活，交流，学习和交通带来了很大的便利和享受。另一方面，高科技产品的普及也为高科技产品自身的提升带来很大的挑战。其中，一大瓶颈是基于自然语言的人机对话。

要实现基于自然语言的人机对话，有两大问题需要解决。一是把语音信号转换成文字符号；二是把文字符号转换成物理意义(即本发明所述的“知识”)。目前，第一个问题已得到较好解决，它就是人们通常所说的语音识别技术。但是，当今的语音识别技术没有解决语言文字理解这个问题。比如，现有的人机对话系统和信息搜索产品都使用查表算法。从根本上说，它们都没有解决机器对自然语言文字的理解。这一缺陷导致很多高科技产品，无法实现一些非常有用的功能。现列举如下例子：

大家知道，汽车是大家喜爱的大众消费品。但是，汽车的功能主要局限在交通(即代步工具)和娱乐两个方面。由于汽车自身不会使用自然语言和人交流，汽车作为移动信息平台的功能受到很大制约。

其次，电脑也是非常普及的消费品，但是，电脑的消费群体要有一定的专业知识才能自如地使用电脑。由于人们还无法以对话的形式和电脑交流，这一局限使得电脑难在非专业人士中普及。例如，为了使用电脑开发运用软件，人们必需学会机器语言。这是因为世界上没有一台电脑能懂得人们日常用的自然语言(比如说：中文或英文)。也就是说，人们还无法通过自然语言去告诉电脑要去做什么，或回答人们的提问。

如今，手提数字电话的普及率非常高。手提电话把人们交流的时空大大地缩小了。但是，人们使用手提电话交流的前题是，双方要说同一种自然语言。这是因为，目前的手提电话不具备实时同步翻译自然语言的有效技术。这一技术瓶颈，限制了不同语种群体之间进行跨越时空的实时会话。

展望未来，在日本等国家的推动下，家用机器人将成为普及率很高的消费品之一。为了实现这个商业目标，目前急待要解决的一大技术难题是，基于自然语言的人机对话。至今，人们还没有找到解决这个难题的锁匙。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以用于实现人与汽车、人与机器人、人与手机以及人与计算机的对话和交谈，基于自然语言的人机对话系统。

本发明的目的是通过采用以下技术方案来实现的：

基于自然语言的人机对话系统，包括依次连接的输入装置、中央处理器单元和输出装置，所述人机对话系统输入装置包括语音感应器；

中央处理器单元内设有专用软件，其包括语音识别模块、意义知识库、自然语言文字学习和理解模块、故事情节重构模块以及故事描述和提问模块；

输出装置包括显示器、扬声器或打印设备；

所述语音感应器可以将感应信号输入到中央处理器单元处理，中央处理器单元通过其设有的专用软件处理后，将信号输出到输出装置，并由输出装置将信号以视频、音频或打印方式输出。

作为本发明的优选技术方案，所述意义知识库把外部世界分成物理世界和概念世界，其中，概念世界是对物理世界的一种描述或投影，这种描述或投影是通过任何一种自然语言来实现的，在此定义的基础上，本发明中的意义知识库的设计包含物理知识和概念知识两大类；根据这个设计方案，知识库中的每个自然实物都由一对物理实体和单字实体构成；物理实体的意义指物理特征和物理约束；单字实体的意义指单字特征和单字约束；它们可以用计算机编程语言的类(即Class)来实现。

作为本发明的优选技术方案，所述每个实体的知识由基础知识构成，基础知识的有机结合构成综合知识；按照所述每个物理实体的设计包含该物理实体的物理特征和它的物理约束，它们定义了一个物理实体的基础知识；所述物理特征包括尺寸、形状、体状、质量、硬度、传导性等等；它们可用适当的数据结构来实现；物理约束包括运动约束、动力约束、电力约束、化学约束、热力约束等等；它们可用适当的方程和函数来实现；

按照本发明所述，物理世界的综合知识由以下设计的关系矩阵构成：