iOS平台应用详解：《Siri:I,robot! Siri语音识别系统详解》| 新浪 张俊林
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iOS平台应用详解：《Siri:I,robot! Siri语音识别系统详解》 | iOS DevCamp 话题简介：Siri是苹果公司发布的广受关注的iOS平台应用，它不仅仅是一套语音识别系统，更重要的是其用户意图分析与智能识别机制。本讲座将深入分析Siri的技术原理，讲解其系统架构、语音识别系统、活跃本体、执行系统、服务系统以及输出系统等重要构成模块，使大家了解如何构造类似的智能应用。 讲师介绍：张俊林，中科院软件所博士、《这就是搜索引擎：核心技术详解》作者，现为新浪微博研发人员，从事自然语言处理、搜索技术、推荐系统以及机器学习方面的研发工作。
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- 1. iOS DevCamp Produced by CSDN Website: h5p://devcamp.csdn.net Weibo: h5p://weibo.com/cmdnclub 1
- 2. Siri： I, Robot ! 张俊林 2012.07.27 2
- 3. About me • 中科院软件所 博士 • 《这就是搜索引擎：核心技术详解》作者 • 现任职新浪微博，从事语义分析，搜索，推荐系 统，社交挖掘方面研发工作 • 微博：张俊林say http://www.weibo.com/ malefactor 3
- 4. 大纲 • Siri简介 • Siri整体架构! • 输入系统! • 活跃本体! • 执行系统! • 服务系统! • 输出系统! • Siri的现在和未来! 4
- 5. Siri初体验 5
- 6. Siri不是什么以及Siri是什么! • Siri不只是 – 语音识别系统； – 持续自学习系统； – 上下文感知系统； – 传统的AI基础架构； • Siri是什么 – 集成上述优点的服务导向的新型AI架构 – 本质上是个通过多轮对话的用户意图识别系统 – 集成了语音识别、自然语言处理、用户意图分析、任务控制系统 等多种技术的综合AI框架 6
- 7. Siri的血统与出身! • DARPA项目Contract numbers FA8750-07- D-0185/0004) – Personalized Assistant That Learns Program（PAL)； – Personalized Assistant That Learns Program(CALO)； • via SRI International’s Artificial Intelligence Center • 超过40年的研究 • 2010年4月被苹果公司收购 • 集成进入Iphone 4S 7
- 8. 大纲 • Siri简介 • Siri整体架构! • 输入系统! • 活跃本体! • 执行系统! • 服务系统! • 输出系统! • Siri的现在和未来! 8
- 9. （云+客户端+外部服务）架构! 9
- 10. Siri的功能粗粒度划分! • 多模态输入->文本表示 • 文本表示->用户意图 – 深层NLP – 会话控制 – 任务控制 • 用户意图->功能服务 – 服务管理 • 功能服务->多模态输出 10
- 11. Siri整体架构图! 11
- 12. 大纲 • Siri简介 • Siri整体架构! • 输入系统! • 活跃本体! • 执行系统! • 服务系统! • 输出系统! • Siri的现在和未来! 12
- 13. Siri整体架构图-Where Are We Now! 13
- 14. Siri的输入系统! • 输入系统包含三个目的 – 支持多通道输入模式 – 进行早期消除歧义 – 尽可能引导用户到Siri能够提供的服务 • 多模态输入 – 语音 – 文本输入 – 地理位置信息输入（GPS etc) – GUI选择界面 – 事件驱动（闹钟，事件提醒等主动触发通知事件） 14
- 15. Siri的输入系统! GUI 15
- 16. Siri的输入系统! 16
- 17. Siri的输入系统! • 语音识别 NO YES 17
- 18. Siri的输入系统! • 语音识别系统 – 购自Nuance通信公司 – 为苹果公司的Siri作出了定制化改造 • 语言模型 – 自动判断多种可能的字符流，哪种更符合语言表达习惯 – Candidate1:P1(我 喜欢 苹果)=p(我）*p(喜欢|我）*p(苹果|喜欢） =0.35 – Candidate2:P2(我 稀饭 苹果) )=p(我）*p(稀饭|我）*p(苹果|稀饭） =0.05 18
- 19. Siri的输入系统! • 语音识别系统 – 语言模型的定制化改造 • 商业实体信息 • 用户个性化信息 – 语法语义检查 • Candidate1:Italian food for lunch • Candidate2:Italian shoes for lunch 19
- 20. 大纲 • Siri简介 • Siri整体架构! • 输入系统! • 活跃本体! • 执行系统! • 服务系统! • 输出系统! • Siri的现在和未来! 20
- 21. Siri整体架构图-Where Are We Now! 21
- 22. 活跃本体（Active Ontology)! • Siri系统最核心部分，驱动调用大部分其他数据、 模型和功能! • 类似于人的记忆系统的“工作记忆”，提供当前分 析内容相关激活的本体等信息的临时存储以及集 成调用各种模块进行处理! • 类似于人工智能领域的“黑板系统” 22
- 23. 领域模型（Domain Model)! • 是实际管理各个领域ontology的地方! • 领域模型包括⼀一个领域内的概念，实体，关系， 属性和实例 – 维护领域本体信息 – 单词分类到领域 – 推理功能： local mexican food--->find restaurants with style=mexican – 组织领域有关服务地址，比如哪个网站提供餐馆评论 – 语义转写 23
- 24. 用户个性化模型! • 包含两个子系统，用来对个性化建模 – 短期记忆系统（short term) – 长期记忆系统(long term) • 短期记忆系统 – 最近用户和Siri的对话记录 – 用户在GUI所做的选择：播放过哪些视频等 – 最近用户发出的请求 – UI点击记录 – 设备信息：时间，地理位置，光强，音强，动作 24
- 25. 用户个性化模型! • 长期记忆系统 – 用户的个人信息（姓名，偏好，个人账户，居住地址等） – 记录：书签，clipping – 个人to-do list,闹钟，事件提醒等 – 商业/娱乐实体信息:喜欢的商品等 – 商品购买历史记录和想买列表，折扣和优惠信息 – 订票订餐等历史事务 • 两个记忆系统的作用 – 在从文本映射为语义或者意图的时候进行消除歧义 – 增加亲和力（知道你个人信息，在交互时候增加亲切感） 25
- 26. 语言模式识别系统（language pattern recognizer system)! • 对表层，语法层，习惯用语和成语等进行模式匹 配的模块 – 其实就是我们常说的模板系统； – 非代码形式，而是以模式定义形式存在，代码解析模式定义； – 内部采用正则表达式，状态机等实现. – 使用场合：引导用户输入，NLP解析，识别任务类型和对话类型 等. • Examples: – 常用语：what's happening – 被认为是“事件计划任务”以及“本地事件"类型 26
- 27. 词汇表! • 词汇表（Vocabulary Component) – 主要用来维护表层单词表述和深层语义概念之间的映射关系 27
- 28. 活跃本体（Active Ontology)! 28
- 29. 大纲 • Siri简介 • Siri整体架构! • 输入系统! • 活跃本体! • 执行系统! • 服务系统! • 输出系统! • Siri的现在和未来! 29
- 30. Siri整体架构图-Where Are We Now! 30
- 31. 语言解释器（language Interpreter)! • 分析用户文本输入并做多层次解析 – 使用了句法分析器；句法结构分析； – 使用了语义分析器：即将单词映射到ontology层级 – 语法与语义消除歧义 – 自动补全功能的语法与语义检查 – 语音输入候选文本的语法与语义检查 • 领域实体数据库（Domain Entity Databases）! – 存储各个领域的实体的表单，比如餐馆名称，餐馆地点等 – 领域实体的存储和查询管理支持 • 商业领域 • 娱乐领域（电影，视频，歌曲 etc) • 事件 • 地理信息（城市，街道，国家等的位置信息） 31
- 32. 语言解释器（language Interpreter)! / / 32 语言解释器工作流程
- 33. 语言解释器（language Interpreter)! • 例子 – Input: Who is playing this weekend at the filmore?(本周末 谁会在filmore进行演出？) – 解析： • 上下文环境：时间地点 • 单词/短语匹配 – Playing->事件场所 or 体育运动 – This weekend:确定具体日期 – Filmore:场所名称 • 语义一致性 – Playing：场所时间 because “Filmore” – 解析结果：这是用户的一个问句查询，查询内容是一个当地事件（local event）,时间是本周周末，如果候选事件的场地名称包含filmore，那么这就是满足 用户需求的答案 33
- 34. 对话流控制系统（Dialog Flow Model Component)! • 对话流控制系统是在将用户的文本表示解析为内 部用户意图之后发挥作用； – 即语言解释器将解析结果传递给对话流控制器 • 功能 – 用于识别用户意图所属任务类型 • （想要干什么？比如要找⼀一家餐馆）； – 对于确定的任务类型或者问题，给出意图的内部表示，判别需要 哪些参数. • ”给我找⼀一个附近的受欢迎的川菜馆“ 参数：附近、受欢迎、川菜 • 这些参数也被称作约束条件； – 根据还需要哪些约束条件以及用户的个性化信息（长期记忆以及 短期记忆系统），决定下面应该引导用户说什么（套出需要的信 息） 34
- 35. 对话流控制系统（Dialog Flow Model Component)! / 对话控制系统运行流程图 35
- 36. 对话流控制系统（Dialog Flow Model Component)! 对话控制系统运行实例 36
- 37. 任务流控制系统（Task Flow Model Component)! • 任务流模型是指某种类型的任务（要解决的某类 问题），由哪些步骤构成，步骤之间的依赖关系 等； – 餐厅预约任务 • step1:先找到⼀一个饭馆 • step2:查看是否还有剩余空位 • step3:预订某个时间段的座位 37
- 38. 任务流控制系统（Task Flow Model Component)! • ⼀一个通用任务模型+若干从通用任务中集成的领域 任务 构成（类似于编程中的父类和子类关系）； • 通用任务模型 – 从具体任务中抽象出的，与领域无关，最高抽象级别 的任务模型 – 有多种通用任务模型 – 比如对于某个事务性（Transaction)通用任务 • 首先确定需要事先收集哪些数据 • 执行事务 • 事务输出结果 38
- 39. 任务流控制系统（Task Flow Model Component)! “ ” “受限选择”通用任务模型 39
- 40. 任务流控制系统（Task Flow Model Component)! • 受限选择中的“语义转写”与“信息提示” – Input: Chinese food in Menlo park – 解析结果： • 任务类型=受限选择 • 领域类别=餐馆 • 约束条件： – 地点=Menlo park,CA – 菜系=Chinese food – 如果没有找到相关服务 • 语义转写： Sorry, I can’t find any Chinese food near Menlo park • 信息提示： you should try other cuisines or location. 40
- 41. 大纲 • Siri简介 • Siri整体架构! • 输入系统! • 活跃本体! • 执行系统! • 服务系统! • 输出系统! • Siri的现在和未来! 41
- 42. Siri整体架构图-Where Are We Now! 42
- 43. 服务（Service)相关系统! • 三个与服务相关模块； – 服务模块（service component) – 服务能力模型（service capability model) – 服务整合模块（service orchestration component) 43
- 44. 服务（Service)相关系统! • 服务模块（service component) – 服务API信息描述 – 包括三类 • 外部Web服务API； • 本地应用API； • 内部API：LBS etc； – 例子：订餐相关服务 • 根据指定的时间地点等约束条件可以返回满足条件的餐馆名称 • 根据指定的餐馆名称可返回其评级信息 • 根据指定的餐馆名称可返回其它用户的评论信息 • 可以在地图上根据坐标进行定位 • 可以对某个餐馆进行预订的功能 44
- 45. 服务（Service)相关系统! • 服务能力模型（service capability model)； – 服务的具体描述信息 – 记录机读信息 • 哪些服务能够回答什么样的查询 • 哪些服务能进行什么样的事务 • 服务暴露哪些接口参数等 45
- 46. 服务（Service)相关系统! • 服务整合模块（service orchestration component)； – 是核心的服务有关模块，调用另外两个服务模块提供 内容记录机读信息 • 功能包括 – 动态决定哪些服务能够满足用户请求 – 动态地以⼀一定顺序组合多个服务 – 动态的将任务参数转换为满足API格式要求 – 动态监控服务是否可用，是否好用 – 将多个服务最终结果整合后规范输出格式 46
- 47. 服务（Service)相关系统! 外部 内部 APP YES NO 服务整合模块执行流程 47
- 48. 大纲 • Siri简介 • Siri整体架构! • 输入系统! • 活跃本体! • 执行系统! • 服务系统! • 输出系统! • Siri的现在和未来! 48
- 49. Siri整体架构图-Where Are We Now! 49
- 50. Siri输出子系统! • 从统⼀一的内部表示转换为多模态输出形式 – 语音对话 – 领域实体答案 – 餐馆名称地址 – 电影、商品等 – 领域服务结果 – 天气情况，航班等 • 生成多模态组合的输出结果 – GUI，文本短信，邮件内容，语音，动画等 • 个性化界面 50
- 51. 大纲 • Siri简介 • Siri整体架构! • 输入系统! • 活跃本体! • 执行系统! • 服务系统! • 输出系统! • Siri的现在和未来! 51
- 52. Siri的现在和未来! • 中文版本 – 中文版本效果远不如英文版； • 技术复杂性. • 对应的丰富中文服务API不够丰富 • 垂直领域扩展 • 服务类型扩展 – Siri会成为APP的入口么？类似于1999年的雅虎？ • 扩展设备类型 – TV控制，车载控制 etc • 前途光明，任重道远 52
- 53. Thanks!! 53