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進行交互之初，系統首先判斷交互類型，如是系統主動講故事，則執行步驟2；如是點播，則執行步驟3；步驟2：系統將獲取交互歷史信息和兒童模型信息，并據此從兒童故事庫和故事問題庫選擇故事類別及內容；步驟3：播放所擇故事；步驟4：在智能故事交互控制的引導下，執行智能交互動作；步驟5：系統根據步驟4選擇的候選SIDL交互動作，執行相應動作；步驟6：系統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：判斷故事對話結束條件是否滿足，若滿足，則結束本次故事對話，否則轉到步驟4重新執行。
【專利說明】兒童故事問答交互方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及人工智能計算機技術中的人機問答(question answering, QA)和人機交互(human-computer interaction, HCI)領域,特別涉及一種給兒童講解故事、并且根據兒童的特點幫助兒童理解故事的方法。
【背景技術】
[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容！因此，我們有必要設計一種有效的方法和系統，幫助兒童理解故事內容；同時幫助兒童理解故事的過程中，通過兒童對預先設計的問題的回答結果，可檢測兒童對故事的理解程度和興趣。根據檢測結果，系統可適當調整后續故事的種類以及與這些故事相關的問題。這就是本發明要解決的問題和思路。
[0004]人機交互是研究人和計算機以及它們相互影響的技術。伴隨著人工智能理論和當代計算機技術的飛速發展，人們越來越期待著新一代的人機交互變得更加的友好、自然和智能化，實現一種知識化的人機交互過程。知識化的人機交互要求計算機本身也具備相當的知識，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“人一機一知識”的交互模式。
[0005]現有的面向兒童的人機交互系統，包括各式各樣的互動型智能玩具、各種學習機、早教機等。講故事玩具或系統也是其中的一種。然而，對于大多數系統而言，如“故事玩具”系統，由于缺乏一個強有力的、智能化的故事交互控制，因此玩具與兒童的交互效果差強人意，對于傳統的“故事玩具”系統更是只能實現“單純的講故事”而無法真正有效的實現與兒童的交流和互動。
[0006]一種理想的系統是兒童能夠與故事系統進行智能交流和互動，同時在交互的過程中激發兒童的興趣，增長兒童的知識，檢測兒童在聽故事過程中的學習情況，實現有效的智能化交互。

【發明內容】

[0007]本發明所要解決的技術問題:針對以上種種不足，本發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、兒童故事問題模型技術、兒童模型技術、智能交互動作技術等新的技術方法。兒童故事知識庫技術解決了如何建立結構化的兒童故事的問題。兒童故事問題模型技術解決了兒童故事與提問之間的關系，使得兒童不僅能夠聽到故事，同時也可回答與故事相關的問題，從而增強的兒童學習能力、記憶能力、分析問題的能力。兒童故事問題模型技術如何使計算機(或玩具裝置等)如何把握兒童的認知特征、興趣特征等信息，以便于在與兒童交互中正確地引導兒童。智能交互動作技術解決了如何在兒童模型的引導下，與兒童進行智能交互，既滿足兒童的興趣，有符合兒童的認知水平(也稱認知程度)。
[0008]技術方案:
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進行交互之初，故事交互系統首先判斷交互的類型，如果是故事交互系統主動給兒童講故事，則執行步驟2 ;如果是兒童主動點播故事，則執行步驟3;
步驟2:所述故事交互系統將獲取交互歷史信息和兒童模型信息，并據此從兒童故事庫和故事問題庫選擇故事類別及故事內容，故事內容包括故事文本、故事問題；
步驟3:向兒童播放選擇的故事內容；
步驟4:故事交互系統中在智能故事交互控制的引導下，有效地執行智能交互動作；步驟5:所述故事交互系統根據步驟4所選擇的候選SIDL交互動作，執行相應的具體交互動作；
步驟6:故事交互系統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:判斷故事對話結束條件是否滿足，若滿足，則結束本次故事對話，否則轉到步驟4重新執行。
[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，又進一步細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容的實現步驟包括:
步驟2-1:從所述的兒童故事庫分類結構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的交互過程中，故事交互系統將自動創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，則執行步驟2-4，否則執行步驟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，則執行步驟2-5，否則執行步驟2-12 ；
步驟2-5:根據兒童模型中的信息，判斷是否有未曾訪問過的故事類別，若存在，則執行步驟2-6，否則執行步驟2-7 ；
步驟2-6:隨機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，執行步驟2-11 ；
步驟2-7:判斷故事內容列表中是否存在未曾訪問過的故事，如果存在，則執行步驟2-8，否則，執行步驟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，然后執行步驟2-11 ；步驟2-9 ;按照兒童的認知水平、興趣程度及故事內未曾發問兒童的問題個數將故事進行排序；
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選擇一個故事，然后執行步驟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束。
[0011]所述的兒童模型用于對兒童信息進行管理，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、兒童對當前故事的興趣程度、兒童對當前故事的認知水平、已提問兒童的問題覆蓋程度、兒童答對問題的個數、兒童答錯問題的個數、該故事下的所有問題的列表。
[0012]所述的故事認知水平(即/7)的計算公式如下:
【權利要求】
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進行交互之初，故事交互系統首先判斷交互的類型，如果是故事交互系統主動給兒童講故事，則執行步驟2 ;如果是兒童主動點播故事，則執行步驟3 ; 步驟2:所述故事交互系統將獲取交互歷史信息和兒童模型信息，并據此從兒童故事庫和故事問題庫選擇故事類別及故事內容，故事內容包括故事文本、故事問題； 步驟3:向兒童播放選擇的故事內容； 步驟4:故事交互系統中在智能故事交互控制的引導下，有效地執行智能交互動作；步驟5:所述故事交互系統根據步驟4所選擇的候選SIDL交互動作，執行相應的具體交互動作； 步驟6:故事交互系統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:判斷故事對話結束條件是否滿足，若滿足，則結束本次故事對話，否則轉到步驟4重新執行。
2.根據權利要求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，又進一步細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.根據權利要求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容的實現步驟包括: 步驟2-1:從所述的兒童故事庫分類結構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的交互過程中，故事交互系統將自動創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，則執行步驟2-4，否則執行步驟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，則執行步驟2-5，否則執行步驟2-12 ； 步驟2-5:根據兒童模型中的信息，判斷是否有未曾訪問過的故事類別，若存在，則執行步驟2-6，否則執行步驟2-7 ； 步驟2-6:隨機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，執行步驟2-11 ； 步驟2-7:判斷故事內容列表中是否存在未曾訪問過的故事，如果存在，則執行步驟2-8，否則，執行步驟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，然后執行步驟2-11 ； 步驟2-9 ;按照兒童的認知水平、興趣程度及故事內未曾發問兒童的問題個數將故事進行排序； 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選擇一個故事，然后執行步驟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束。
4.根據權利要求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、兒童對當前故事的興趣程度、兒童對當前故事的認知水平、已提問兒童的問題覆蓋程度、兒童答對問題的個數、兒童答錯問題的個數、該故事下的所有問題的列表。
5.根據權利要求4所述的兒童故事問答交互方法，其特征在于: 所述的故事認知水平(即/7)的計算公式如下:
6.根據權利要求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.根據權利要求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步驟包括: 步驟4-1:根據步驟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，執行步驟4-6，否則執行步驟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，執行步驟4-8，否則執行步驟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，轉到步驟4-2，否則執行步驟4-11 ； 步驟4-11:提交候選SIDL交互動作集合。
8.根據權利要求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: 當前故事內容(〈故事名稱>); 當前故事類別(〈類別名稱>)； 故事問題未問(〈問題內容>); 故事問題已問(〈問題內容>)； 問題回答對錯(〈問題內容 >，< 回答結果>); 故事已經播講(〈故事名稱>)； 故事未曾播講(〈故事名稱>); 類別已經訪問(〈類別名稱>)； 類別未曾訪問(〈類別名稱>); 故事內容興趣(〈故事名稱 >，< 程度>); 故事內容認知(〈故事名稱 >，< 程度>); 故事類別興趣(〈類別名稱 >，< 程度>); 故事類別認知(〈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(〈問題內容 >，< 難度級別>); 問題答對個數(〈故事名稱 >，〈數值 >，〈關系>); 問題答錯個數(〈故事名稱 >，〈數值 >，〈關系>); 故事篇幅長度(〈故事名稱 >，< 篇幅長度>)； 問題提示次數(〈問題內容 >，〈數值>); 所述的SIDL交互動作的交互動作包括: 選擇問題(〈問題內容 >，< 權重>); 提示幫助(〈問題內容 >，< 權重>); 給出答案(〈問題內容 >，< 權重>)； 重播故事(〈故事名稱 >，< 權重>)。
9.根據權利要求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，轉步驟2 ； 步驟5-4:依據候選SIDL交互動作中的交互動作類型優先級以及交互動作執行權重，在所有交互動作類型優先級最高、交互動作執行權重最高的候選SIDL交互動作中隨機選擇一條； 步驟5-5:執行選中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 優先權日:2012年9月19日
【發明者】王衛民, 王石, 符建輝 申請人:鎮江諾尼基智能技術有限公司