[發明專利]一種基于智能問答的虛擬學習環境構建方法

在審

• 申請號: 201810581196.6
• 申請日: 2018-06-07
• 公開（公告）號: CN108804654A
• 公開（公告）日: 2018-11-13
• 發明（設計）人: 蔡林沁;顏勛;陳富麗;虞繼敏
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: G06F17/30
• 分類號: G06F17/30
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

本發明涉及一種基于智能問答的虛擬學習環境構建方法，屬于人機交互技術領域，包括1.采集并構建特定領域教學問答數據集，對采集的問答對進行預處理；2.構建BI?LSTM?CRF模型對問答對進行語義分析和特征提取，實現語句的分詞與序列標注；3.構建基于LSTM網絡的答案置信度計算模型，輸入問答對特征向量，通過模型衡量問答對的匹配程度，將得分最高的答案特征向量轉換輸出；4.利用基于Unity3D的虛擬現實技術搭建虛擬學習環境，構建智能問答引擎，引入訓練好的深度學習問答模型，實現基于智能問答的虛擬學習環境構建。本發明利用深度學習實現了特定領域語義理解層面的智能問答，并將其應用于面向教學的虛擬學習環境之中，為虛擬課堂與人機交互研究拓展了思路和方法。

技術領域

本發明屬于人機交互技術領域，涉及一種基于智能問答的虛擬學習環境構建方法。

背景技術

虛擬學習環境是課堂教學與虛擬現實技術的有機結合，其主要是應用虛擬現實技術在逼真自然的三維虛擬環境中構建教學場景和教學內容，為學生提供特定教學、演習操作及疑難解答。虛擬學習環境的構建涉及到虛擬現實、人機交互、多媒體技術、計算機網絡等多方面內容，如何設計出可理解用戶意圖并具有實時智能交互的虛擬學習環境是當下需要考慮的重要問題。智能問答是自然語言處理領域的一個重要研究方向，與傳統搜索引擎不同，問答系統作為滿足信息需求的另一種方式，它不僅允許用戶以自然語言形式提問，還能為用戶直接返回所需的精準答案。從用戶角度來看，智能問答是一種簡潔高效的信息獲取方式，用戶無需從密麻冗長的相關文檔列表中尋找答案，可有效規避傳統搜索引擎的過載問題，提高信息檢索效率。在當今互聯網+的時代，智能問答可以靈活應用到如智能客服、醫療咨詢和聊天機器人等日常生活的諸多方面，為人們開辟更便捷的生活方式。

傳統的問答技術主要有基于常用知識庫、基于web檢索和基于關鍵詞檢索，它們的核心是關鍵詞識別分析、問題匹配和候選答案排序。由于中文表達方式靈活，具有相同語義的句子其關鍵詞出現的位置不定，關鍵詞按序匹配往往不能滿足檢索要求，同時漢語中存在著大量的同義詞，在問題和答案中完全不同的關鍵詞可能含有相同的語義，這些傳統方法普遍缺乏對問答語句語義層面的理解分析，存在著人工標注依賴性強、準確率低下、可擴展性差等弊端。當下國內成熟的面向特定領域的中文智能問答系統不多，問答系統的應用發展也相應受到了掣肘，其主要原因是目前國內開源可供參考的標準中文問答數據集相對較少，構建一定規模的標準問答知識庫需要耗費相當的人力物力資源。

現有一部分專利提出想法構造智能問答系統，并將其應用到基于虛擬環境的消防、醫療、家居等領域中，為智能問答開辟新的應用模式。其中，將智能問答與虛擬學習環境結合應用的想法也逐漸被提上日程，學生在虛擬學習環境中做實驗遇到疑問時，智能問答系統能夠為學生提供問題的解決思路和方法，同時學生提問的詳細數據也可通過后臺自動收集整理，進一步完善問答系統。兩者的有利結合跳脫了傳統教學時間、空間和教學資源上的限制，讓學生在虛擬學習環境進行沉浸式的實時觀察、交互、實驗、答疑等操作成為了可能，這種情景化的學習過程在節約師資物源成本的基礎上更深層次地提高學生的學術知識和思維技巧。

綜上所述，雖然智能問答在自然語言處理領域取得了一定程度的研究成果，但如何構建特定領域的中文標準問答數據集以訓練模型仍然是目前智能問答研究普遍存在的短板，如何合理利用深度學習更深層次地從語義層面分析語句優化語義特征提取過程，如何結合現有技術開辟問答系統發展新方向等關鍵問題仍需要繼續實踐探索。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種應用獨到、準確性高的基于智能問答的虛擬學習環境構建方法。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種基于智能問答的虛擬學習環境構建方法，包括以下步驟：

S1：采集并構建特定領域教學問答數據集，對采集的問答對進行預處理；