地震科普智能機(jī)器人可行性分析及系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

馬 亮，郭啟倩，鄭 蕊，周 輝

（中國(guó)地震局第二監(jiān)測(cè)中心，陜西 西安 710054）

地震科普智能機(jī)器人可行性分析及系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

馬 亮，郭啟倩，鄭 蕊，周 輝

（中國(guó)地震局第二監(jiān)測(cè)中心，陜西 西安 710054）

本文提出了利用智能機(jī)器人進(jìn)行地震科普宣傳的新思路，是對(duì)地震科普宣傳的一次創(chuàng)新和有益探索。設(shè)計(jì)地震科普資源庫(kù)，收集各種地震科普作品并錄入到科普資源庫(kù)中，作為行業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)庫(kù)。同時(shí)，根據(jù)公眾對(duì)地震科普機(jī)器人的興趣點(diǎn)，在深入各機(jī)器人廠家調(diào)研其可行性基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)地震科普機(jī)器人的系統(tǒng)功能，利用智能引擎分析從科普資源庫(kù)中提取相關(guān)信息實(shí)現(xiàn)與公眾的互動(dòng)。

地震科普；智能機(jī)器人；公眾互動(dòng)

0 引言

隨著科技的發(fā)展與進(jìn)步，社會(huì)公眾對(duì)地震科學(xué)知識(shí)更加重視與渴望。國(guó)家地震局也把防震減災(zāi)科普教育作為工作的重中之重，全面推進(jìn)防震減災(zāi)科普教育進(jìn)學(xué)校、進(jìn)社區(qū)、進(jìn)農(nóng)村、進(jìn)企業(yè)、進(jìn)家庭、進(jìn)機(jī)關(guān)。如何提升地震科普宣傳的實(shí)效性和針對(duì)性，成為廣大地震科普工作者共同探討的話題。創(chuàng)新地震科普傳播方式，提升地震科普的科技含量，無(wú)疑可以吸引群眾更多的關(guān)注，發(fā)揮更好的宣傳效果。利用智能機(jī)器人進(jìn)行地震科普宣傳，是對(duì)地震科普宣傳的一次創(chuàng)新和有益探索[1]。

目前地震局尚沒(méi)有推出一款可用于地震科普的智能機(jī)器人。對(duì)于大量的地震科普資料，也缺乏統(tǒng)一的管理平臺(tái)。利用地震科普智能機(jī)器人進(jìn)行宣傳是對(duì)地震科普的一次創(chuàng)新和探索，有利于吸引公眾的眼球，提升宣傳效果。

1 現(xiàn)狀分析

機(jī)器人（Robot）是自動(dòng)執(zhí)行工作的機(jī)器裝置。它既可以接受人類(lèi)指揮，又可以運(yùn)行預(yù)先編排的程序，也可以根據(jù)以人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)行動(dòng)。它的任務(wù)是協(xié)助或取代人類(lèi)工作的工作。

當(dāng)前，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，最初只是在工業(yè)領(lǐng)域，由機(jī)器人代替人類(lèi)的從事簡(jiǎn)單、繁重的工作。得益于大數(shù)據(jù)技術(shù)和深度學(xué)習(xí)技術(shù)的發(fā)展[2]，機(jī)器人已經(jīng)愈加智能化。在圍棋領(lǐng)域，阿爾法圍棋（AlphaGo）先后戰(zhàn)勝李世石和柯潔，標(biāo)準(zhǔn)著阿爾法圍棋的棋力已經(jīng)超過(guò)人類(lèi)職業(yè)圍棋頂尖水平。在教育領(lǐng)域，人工智能機(jī)器人AI-Maths花了22分鐘答完2017高考數(shù)學(xué)，得到105分。在政務(wù)服務(wù)領(lǐng)域，一款成熟的政務(wù)服務(wù)機(jī)器人具有人臉識(shí)別、語(yǔ)音識(shí)別等人機(jī)交互功能，并通過(guò)裝載攝像頭、觸摸屏、身份證閱讀器、IC插卡器、熱敏打印機(jī)等外設(shè)可實(shí)現(xiàn)迎賓取號(hào)、咨詢接待、業(yè)務(wù)引導(dǎo)、信息查詢、自助繳費(fèi)等業(yè)務(wù)功能。產(chǎn)品可廣泛適用于稅務(wù)、電力、公檢法、海關(guān)、銀行等政務(wù)行業(yè)[3]。

地震科普機(jī)器人是專(zhuān)門(mén)用于地震科普的智能機(jī)器人，是“平臺(tái)機(jī)器人+地震科普”。所謂平臺(tái)機(jī)器人是在不同的場(chǎng)景下，提供不同的定制化智能服務(wù)的機(jī)器人應(yīng)用終端。從外觀、硬件、軟件、內(nèi)容和應(yīng)用，都可以根據(jù)用戶場(chǎng)景需求進(jìn)行定制，真正可做到“機(jī)器人+百行百業(yè)”，為客戶提供更優(yōu)質(zhì)、便捷的云端空間和服務(wù)資源，實(shí)現(xiàn)人、智能硬件、應(yīng)用場(chǎng)景之間的無(wú)縫銜接，在更多場(chǎng)景創(chuàng)造更大價(jià)值[4]。

本項(xiàng)目為地震科普智能機(jī)器人設(shè)計(jì)地震科普資源庫(kù)，收集各種地震科普作品并錄入到科普資源庫(kù)中，作為行業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)庫(kù)。同時(shí)，根據(jù)公眾對(duì)地震科普機(jī)器人的興趣點(diǎn)，設(shè)計(jì)地震科普機(jī)器人的系統(tǒng)功能，利用機(jī)器人的智能引擎分析從科普資源庫(kù)中提取相關(guān)信息實(shí)現(xiàn)與公眾的互動(dòng)。

2 地震科普資源庫(kù)設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)地震科普資源庫(kù)，并錄入科普作品。設(shè)計(jì)地震科普數(shù)據(jù)庫(kù)，一方面為地震科普資料共享提供統(tǒng)一平臺(tái)；另一方面通過(guò)接口實(shí)現(xiàn)與平臺(tái)機(jī)器人的對(duì)接，機(jī)器人通過(guò)智能分析引擎分析公眾的問(wèn)題，依據(jù)地震科普知識(shí)庫(kù)給出智能服務(wù)[5]。

為了實(shí)現(xiàn)與用戶的良好互動(dòng)，地震科普智能機(jī)器人需要智能理解、精確地定位公眾提出的科普問(wèn)題，并能提供個(gè)性化的科普介紹和良好的用戶體驗(yàn)。也就是說(shuō)，地震科普智能機(jī)器人要滿足自動(dòng)化、智能化、人性化的要求。地震科普數(shù)據(jù)庫(kù)的科普作品越齊全、越新穎，機(jī)器人就會(huì)越智能，用戶的體驗(yàn)也會(huì)更良好。因此需要收集大量科普資料，尤其是原創(chuàng)、新穎的科普作品，并錄入到科普數(shù)據(jù)庫(kù)中。

地震科普數(shù)據(jù)庫(kù)需要不斷維護(hù)更新，既需要收集已有地震科普資料，又急需大量有創(chuàng)意、新穎的作品豐富科普數(shù)據(jù)庫(kù)。無(wú)論是整理加工還是再創(chuàng)作，都比較耗費(fèi)時(shí)間、人力。尤其是有創(chuàng)意、新穎的作品比較稀缺，可能需要面向公眾征集。

3 地震科普機(jī)器人市場(chǎng)調(diào)研

地震科普智能機(jī)器人面向的對(duì)象是大眾，該機(jī)器人通過(guò)開(kāi)展交互式的科普教育，使科普對(duì)象能通過(guò)互動(dòng)式的學(xué)習(xí)獲得防災(zāi)、避險(xiǎn)的必要知識(shí)?？破諏?duì)象涵蓋了各行各業(yè)的人群，包括幼兒園、中小學(xué)生、大學(xué)生、非專(zhuān)業(yè)成年人等。每一種人群對(duì)地震科普的需求是不一樣的，其興趣點(diǎn)也不一樣[6]。我們只有做好需求分析，設(shè)計(jì)的系統(tǒng)才能有良好的用戶體驗(yàn)。

為了準(zhǔn)確的把握公眾心理，通過(guò)設(shè)計(jì)調(diào)查問(wèn)卷和訪談，深入學(xué)校、街道、社區(qū)了解公眾對(duì)地震科普機(jī)器人的興趣點(diǎn)、功能要求，形成調(diào)查報(bào)告。根據(jù)調(diào)查報(bào)告，設(shè)計(jì)地震科普機(jī)器人的功能模塊。

實(shí)體機(jī)器人核心技術(shù)涉及人臉識(shí)別、語(yǔ)音識(shí)別、認(rèn)知與情感交互、人工仿生、建模仿真、深度學(xué)習(xí)等前沿技術(shù)。顯然，地震科普智能機(jī)器人的開(kāi)發(fā)要依托市場(chǎng)上相對(duì)成熟的平臺(tái)機(jī)器人，而不是從最底層進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)。換句話說(shuō)，我們并不關(guān)注機(jī)器人如何識(shí)別語(yǔ)音，而是關(guān)注機(jī)器人提供的科普服務(wù)滿足不滿足公眾的需求。因此需要我們對(duì)公眾的需求進(jìn)行調(diào)研形成系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)，選擇合適的機(jī)器人廠家進(jìn)行定制。

依照系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)，深入各機(jī)器人廠家調(diào)研其可行性，形成調(diào)研報(bào)告。除了硬件條件的限制，用戶體驗(yàn)影響比較大的另外一個(gè)重要因素是選擇哪家機(jī)器人廠商，采用哪種檢索算法。目前的機(jī)器人廠家有很多，各家的服務(wù)、價(jià)格也不盡相同，差別很大。因此需要到多家機(jī)器人廠商實(shí)地調(diào)研、走訪交流，了解各家機(jī)器人廠商的平臺(tái)特點(diǎn)、服務(wù)、價(jià)格，對(duì)其已經(jīng)推向市場(chǎng)的成熟產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)試，才能選擇出合適的機(jī)器人廠商，推出的智能科普機(jī)器人才能滿足用戶需求。

4 功能設(shè)計(jì)

地震科普智能機(jī)器人的總體架構(gòu)思路是預(yù)先從科普資源庫(kù)中采集大量的問(wèn)答知識(shí)，并定期收集這些資源后使用成熟的檢索引擎技術(shù)進(jìn)行索引創(chuàng)建，當(dāng)收到公眾提問(wèn)時(shí)，機(jī)器人通過(guò)特定的算法檢索索引并找出與問(wèn)題最貼切的答案[7]，所以可以將機(jī)器人的實(shí)現(xiàn)分為主要兩個(gè)部分：構(gòu)建地震科普資源庫(kù)，實(shí)現(xiàn)與用戶的良好互動(dòng)。在技術(shù)實(shí)現(xiàn)上按以下步驟實(shí)施：

首先構(gòu)建地震科普資源庫(kù)，收集各種地震科普作品并錄入到科普資源庫(kù)中，作為地震科普基礎(chǔ)知識(shí)庫(kù)。我們的優(yōu)勢(shì)在于擁有豐富的地震科普資料，收集各種地震科普作品并錄入到科普資源庫(kù)中。地震科普數(shù)據(jù)庫(kù)的科普作品越齊全、越新穎，機(jī)器人就會(huì)越智能，用戶的體驗(yàn)也會(huì)更良好[8]。

其次，設(shè)計(jì)系統(tǒng)的功能模塊。根據(jù)市場(chǎng)調(diào)研報(bào)告設(shè)計(jì)相關(guān)功能，推出與公眾智能互動(dòng)的機(jī)器人。該智能科普機(jī)器人的初始功能設(shè)計(jì)分為科普展示、智能互動(dòng)、應(yīng)急求援三個(gè)模塊，具體功能設(shè)計(jì)會(huì)根據(jù)用戶調(diào)查和實(shí)際體驗(yàn)進(jìn)行調(diào)整。

科普展示模塊可以展示防震避險(xiǎn)的基本知識(shí)、附近避難場(chǎng)所、科普?qǐng)鏊?，主要是公眾最為關(guān)切的科普知識(shí)，用戶最感興趣的新穎科普作品。

智能互動(dòng)模塊是系統(tǒng)的核心模塊，其智能化程度需要不斷提升，也需要不斷完善。智能機(jī)器人利用智能分析引擎分析公眾的問(wèn)題，通過(guò)關(guān)鍵詞、問(wèn)答模式等識(shí)別客戶問(wèn)題，依據(jù)地震科普知識(shí)庫(kù)給出智能服務(wù)，如有需要也可轉(zhuǎn)入人工服務(wù)。智能地檢索出未解決的問(wèn)題，供科普工作人員進(jìn)行調(diào)研討論，并通過(guò)系統(tǒng)做出標(biāo)準(zhǔn)回復(fù)，同時(shí)更新科普資源庫(kù)，快速精準(zhǔn)觸達(dá)人民群眾，提升地震科普的服務(wù)體驗(yàn)。

應(yīng)急求援模塊本質(zhì)上也屬于智能互動(dòng)的一部分，設(shè)定場(chǎng)景為地震突然發(fā)生后，災(zāi)區(qū)群眾發(fā)出求救，上傳災(zāi)區(qū)圖片，智能機(jī)器人給出救援指南和安慰信息。

5 未來(lái)應(yīng)用

1. 設(shè)計(jì)地震科普數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)地震科普作品統(tǒng)一管理，可為地震科普資料共享提供統(tǒng)一平臺(tái)。

2. 智能科普機(jī)器人可用于地震科普館、學(xué)校、小區(qū)、科研院所等，真正讓地震科普惠及千家萬(wàn)戶。利用地震科普智能機(jī)器人進(jìn)行宣傳是對(duì)地震科普的一次創(chuàng)新和探索，有利于吸引公眾的眼球，提升宣傳效果。

3. 在推出智能科普機(jī)器人的同時(shí)，也會(huì)推出智能互動(dòng)的 APP。用戶可通過(guò)手機(jī)下載智能互動(dòng)的APP，隨時(shí)隨地學(xué)習(xí)防震避險(xiǎn)的知識(shí)。各個(gè)省局官方微信公眾號(hào)可添加智能互動(dòng)功能，通過(guò)智能機(jī)器人全天候解決公眾疑問(wèn)。各種科普信息快速精準(zhǔn)觸達(dá)人民群眾，提升地震科普的服務(wù)體驗(yàn)。

[1] 基于圖靈機(jī)器人的智能地震科普微信公眾號(hào)的實(shí)現(xiàn)[J]. 信息化建設(shè). 2016(1).

[2] 基于云服務(wù)的科普資源平臺(tái)研究與設(shè)計(jì)[J]. 軟件導(dǎo)刊.2015(7).

[3] 房施東, 韓雙喜, 楊清文, 等. 基于模型的氣象雷達(dá)數(shù)據(jù)處理訓(xùn)練模擬系統(tǒng)開(kāi)發(fā)[J]. 軟件, 2014, 35(4): 24-28.

[4] 田野. Hadoop下海量遙感數(shù)據(jù)的處理[J]. 軟件, 2014, 35(4):53-55.

[5] 張?chǎng)H, 陳美伊, 李壯, 等. 基于單片機(jī)的家庭智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J]. 軟件, 2014, 35(4): 87-89, 96.

[6] 王海沛，李中志. 基于云架構(gòu)的山洪災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 軟件, 2015, 36(5): 97-104.

[7] 基層防震減災(zāi)科普教育工作舉足輕重[J]. 防災(zāi)博覽.2017(2): 12-21.

[8] 西部形變數(shù)據(jù)分中心在提升數(shù)據(jù)服務(wù)能力方面的探究[J].軟件. 2016(1).

Feasibility Analysis and System Function Design of Intelligent Robot for Earthquake Science

MA Liang, GUO Qi-qian, ZHENG Rui, ZHOU Hui
(Second Crust Monitoring and Application Center, CEA, Xi’an 710054)

This paper puts forward the new idea of using the intelligent robot to carry on the science propaganda of the earthquake, which is an innovation and beneficial exploration to the popularization of the earthquake science.Design the earthquake science database, collect all kinds of earthquake science works and enter into the database, as the industry basic knowledge base. At the same time, according to the public's interest in earthquake science, the system function of the geophysical robot is designed on the basis of the feasibility of the research on the feasibility of the robot, and the intelligent engine analysis is used to extract the relevant information from the popular resource library to realize the interaction with the public.

Earthquake science; Intelligent robot; Public interaction

TP391. 41

A

10.3969/j.issn.1003-6970.2017.11.024

本文著錄格式：馬亮，郭啟倩，鄭蕊，等. 地震科普智能機(jī)器人可行性分析及系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)[J]. 軟件，2017，38（11）：123-125

馬亮(1982-)，男，山東濰坊人，碩士研究生，現(xiàn)在中國(guó)地震局第二監(jiān)測(cè)中心科技信息室工作，工程師，主要研究方向信息安全與海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；郭啟倩(1990-)，女，助理工程師，研究方向：GIS制圖技術(shù)；鄭蕊(1981-)，女，工程師，研究方向：GIS應(yīng)用技術(shù)；周輝(1981-），男，高工，研究方向：地震模擬技術(shù)及高性能運(yùn)算。