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Einführung Dialogsysteme. Pit Pletz. Übersicht. Was ist ein Dialogsystem? Verschiedene Dialogsysteme Komponenten eines Dialogsystems. Was ist ein Dialogsystem?. System zur Kommunikation zwischen Mensch und Computer mittels natürlicher (gesprochener) Sprache Verschiedene Komplexitätsstufen: - PowerPoint PPT Presentation
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Language Technology - Dialogsysteme - WS 2007
Einführung Dialogsysteme
Pit Pletz
Language Technology - Dialogsysteme - WS 2007
Übersicht
• Was ist ein Dialogsystem?
• Verschiedene Dialogsysteme
• Komponenten eines Dialogsystems
Language Technology - Dialogsysteme - WS 2007
Was ist ein Dialogsystem?
• System zur Kommunikation zwischen Mensch und Computer mittels natürlicher (gesprochener) Sprache
– Verschiedene Komplexitätsstufen:
• gesprochene Einzelwortbefehle
• bis hin zu „natürlichen“ Dialogen
Language Technology - Dialogsysteme - WS 2007
Beispiel HAL 9000
• Der Computer HAL 9000 aus dem Film „2001 Odyssee im Weltraum“
Foto: http://www.filmfaq.de/images/FilmFAQ/image.jpg
Language Technology - Dialogsysteme - WS 2007
Verschiedene Stufen von Dialogsystemen
• Gerätebedienung
– Auto-Bedienungselemente, Hausgeräte, …
• Informationsbeschaffung
– Auskunfts- und Hilfsysteme (Zugverbindungen, Nachrichten aus Web,
Staumeldungen, Börsendaten, Wetter, Notdienste,…)
• Beschaffung von Dienstleistungen
– Bestellung, Reservierung, Buchung, Weitervermittlung
• Kombinierte Aufgaben
– Information und Bestellung in einem System
– Buchung zweier voneinander abhängiger Dinge wie Mietwagen/Motel
Language Technology - Dialogsysteme - WS 2007
Verschiedene Stufen von Dialogsystemen
• Komplexe Aufgaben (akademische Systeme)
– Überprüfung und Reparatur elektronischer Schaltkreise (Circuit-Fix-It
System, Smith Hipp 94)
– Planungssysteme (Küchenplanung, Allen et al. 2001)
Language Technology - Dialogsysteme - WS 2007
Beispiele unterschiedlicher Dialogsysteme
Kommerzielle Systeme:
• Philips: Automatische Zugauskunft (0241-604 020)
• Zugauskunft der Bahn (08001-507 090)
• Sympalog Kinoprogramm (09131-610 016)
• Sprachgesteuerte Bedienungselemente im Auto
• Online-Banking (NLU, Sparda-Bank Hamburg),
• Telefonauskunft und –Weitervermittlung
Akademische Systeme:
• Eliza (Weizenbaum 1966): Computer als Psychotherapeut („Männer sind alle gleich“)
Language Technology - Dialogsysteme - WS 2007
• Sundial (Speech UNderstanding in DIALogue, 91-93):
– Flug/Zugreservierung und Anfrage
– Kooperative Dialoge mit mehreren Nutzern über Telefon
• Fahrstuhlsteuerung (Pinkal, Informatik Univ. SB)
• Circuit-Fix-It Shop (Smith Hipp 94): Schaltkreisreparatur
• TRAINS (Allen 95): Routenplanung für Transportprobleme
Beispiele unterschiedlicher Dialogsysteme
Language Technology - Dialogsysteme - WS 2007
Komponenten einesSprachdialogsystems
• Spracherkennung
• Sprachverstehen
• Dialogsteuerung
• Antwortgenerierung
• Sprachsynthese
Mc Tear, Michael F.:
„Spoken Dialogue Technology: Enabling the Conversational User Interface“, ACM Computing Surveys 34(1), 2002.
Language Technology - Dialogsysteme - WS 2007
Komponenten einesSprachdialogsystems
Schnittstelle Eingabe
Spracherkennung
Sprachverstehen
Sprachsynthese
Spracherzeugung
Externe Information / Datenbank
Dialogmanager
Physische Ausgabe
Mc Tear, Michael F.:
„Spoken Dialogue Technology: Enabling the Conversational User Interface“, ACM Computing Surveys 34(1), 2002.
Language Technology - Dialogsysteme - WS 2007
Dialogsteuerung
• Finite-State-basierte Dialogsysteme
• Frame-basierte Dialogsysteme
• Agenten-basierte Dialogsysteme
Language Technology - Dialogsysteme - WS 2007
Finite-State-basierte Dialogsysteme
Ausgangspunkt
S: Wohin möchten Sie fahren?
Bremen BerlinHamburg DresdenKöln ...
...... ... ......Ziel?
S: Haben Sie „Bremen“ gesagt?
JaNein
Ziel = Bremen! ...
System: Wohin möchten Sie fahren?
User: Bremen.
System: Haben Sie „Berlin“ gesagt?
User: Nein.
System: Wohin wollen Sie fahren?
User: Bremen.
System: Haben Sie „Bremen“ gesagt?
User: Ja.
System: Wann...
Language Technology - Dialogsysteme - WS 2007
Frame-basierte Dialogsysteme
Start
Ziel
Reisetag
Abfahrt
Ankunft
System: Was kann ich für Sie tun?
User: Ich möchte morgen nach Bremen fahren.
System: Von wo möchten Sie morgen, am 28. November, nach Bremen fahren?
User: Aus Hamburg.
System: Sie möchten morgen aus Hamburg nach Bremen fahren. Geben Sie nun bitte noch die gewünschte Abfahrts- oder Ankunftszeit an.
User: Ich möchte gerne gegen 19 Uhr ankommen.
System: Sie möchten morgen aus Hamburg nach Bremen fahren und gegen 19 Uhr in Bremen ankommen. Bitte bestätigen Sie mit „Ja“ oder sagen Sie „Korrektur“.
28.11.2007
?
Bremen
?
Hamburg
?
~ 19.00h
?
Language Technology - Dialogsysteme - WS 2007
Agentenbasierte Dialogsysteme
• Dialog zwischen intelligenten Agenten, um ein Problem oder eine Aufgabe zu lösen
• Verwendung von Techniken aus der KI
Language Technology - Dialogsysteme - WS 2007
Verschiedene Arten von Wissen
• Dialoggeschichte
• Weltwissen
• Anwendungsspezifisches Wissen
• Benutzerbild
• Dialog-Kompetenz
Language Technology - Dialogsysteme - WS 2007
Arten DialogsteuerungFinite-State-basiert Frame-basiert Agenten-basiert
Eingabeeinzelne Wörter,
Phrasenähnlich natürlicher
Sprachevollkommen natürliche
Sprache
Bestätigung Explizit explizit und implizit„Grounding“: herstellen
gemeinsamer Basis
Dialog-Initiative System System, teils Benutzer Beliebig
Dialogmodell
Informationszustände implizit in Dialogzuständen repräsentiert. Kontrolle explizit durch Zustandsdiagramm repräsentiert
Explizite Repräsentation von Informationszuständen. Dialogkontrolle durch Kontroll-Algorithmus gesteuert
Modellierung von Intentionen, Zielen, Wissenszuständen des Systems. Dialogkontext und –geschichte
BenutzermodellEinfach (Erfahrung, Präferenzen des Benutzers)
Einfach (Erfahrung, Präferenzen des Benutzers)
Modellierung von Intentionen, Zielen, Wissenszuständen des Benutzers
Language Technology - Dialogsysteme - WS 2007
Automatische Spracherkennung
• Digitalisierung
• Feature-Extraktion
• Klassifikation
Language Technology - Dialogsysteme - WS 2007
Probleme bei der Spracherkennung
• Linguistische Faktoren
• Außerlinguistische Faktoren
Language Technology - Dialogsysteme - WS 2007
Probleme beim SprachverstehenAllgemein
• Ambiguität natürlicher Sprache
• Schwierigkeiten satzübergreifender Analysen (Anaphern etc.)
„Und der nächste?“
• Abdeckungsprobleme formaler Grammatiken bei freiem Input
Dialogsysteme
• Falsch erkannte Wörter der Spracherkennung
• Vielzahl spezieller Phänomene bei echter gesprochener Sprache
• Pausen, Zögern, Stottern, Neuanfang, Korrektur
• Ungrammatikalische Eingaben
„Ich möchte am Mo Dienstag äh nein halt - Mittwoch fahren“
Robustheit und Effizienz als Hauptziele
Language Technology - Dialogsysteme - WS 2007
Anworterzeugung• Standardszenario: gewünschte Information aus
Hintergrunddatenbank erhalten.
– Welche Informationen sollten ausgegeben werden?
– Wie soll Information strukturiert werden?
– Explizite Wahl der Wörter und der syntaktischen Struktur. Hierbei ist Form der Frage - ggfs. Auch Benutzerbild - zu berücksichtigen.
• Einfachste Form: relevante Daten werden in vorgefertigte Satzschemata mit Slots eingesetzt.
Language Technology - Dialogsysteme - WS 2007
Probleme bei der Antworterzeugung
• Satzübergreifende Antworten
• Einbeziehen von Benutzermerkmalen
• Spezielle Strategien in Abhängigkeit von der Größe der Antwortmengen
Language Technology - Dialogsysteme - WS 2007
Sprachsynthese
• Einfach:
- Vorweg aufgenommene Sprachstücke können verwendet werden. Slots werden ggfs. aufgefüllt
• Komplex:
- „Text-to-speech“ (TTS) Synthese
Language Technology - Dialogsysteme - WS 2007
Probleme bei der Sprachsynthese
• Probleme der Analyse
• Probleme der Sprach-Erzeugung
Language Technology - Dialogsysteme - WS 2007
Abschluss
It‘s hard to wreck a nice beach...
It‘s hard to recognize speech!
Language Technology - Dialogsysteme - WS 2007
Interessante Links:
Eliza
• http://www-ai.ijs.si/eliza-cgi-bin/eliza_script
CSLU Toolkit with RAD
• https://www.cslu.ogi.edu/toolkit/
Language Technology - Dialogsysteme - WS 2007
Literatur
• McTear, Michael F.: „Spoken Dialogue Technology: Enabling the Conversational User Interface“, ACM Computing Surveys 34(1), 2002.
• Jurafsky & Martin: Dialogue and Conversational Agents, in An introduction to Natural Language Processing, Computational Linguistics, and Speech Recognition, Chapter 19, 2005.
• Schwitter, Rolf: Spoken Language Dialog Systems. Macquarie University, 2004.
• Carstensen, Kai-Uwe: Dialogsysteme - Natürlichsprachliche Systeme I. Uni Freiburg, 2005.
Language Technology - Dialogsysteme - WS 2007
Vielen Dank!