Разработка виртуального ассистента космонавта

Язык труда и переводы:
УДК:
159.9:629.7
Дата публикации:
07 февраля 2023, 20:28
Категория:
Секция 13. Баллистика, аэродинамика летательных аппаратов и управление космическими полетами
Авторы
Ашманов Станислав Игоревич
ООО «Лаборатория Наносемантика»
Аннотация:
Разрабатывается технология создания и сопровождения виртуального (голосового) ассистента космонавта. Темы взаимодействия космонавта с ассистентом включают: планы работ, бортовые инструкции, логистика и инвентаризация, управление операциями, психологическая поддержка. Планируется отработать учет влияния условий космического полета (микрогравитация, зашумленность, ограниченное пространство, автономность) на частотно-акустические характеристики речи, их идентификацию и распознавание содержания речи. Программное обеспечение ассистента создается на базе информационной системы для разработки интеллектуальных виртуальных ассистентов «Dialog OS» компании ООО «Лаборатория Наносемантика».
Ключевые слова:
голосовой ассистент, темы взаимодействия, условия космического полета, частотно-акустические характеристики речи, распознавание речи
Основной текст труда

Введение

Осуществляется подготовка создания виртуального (голосового) ассистента космонавта. Решаемыми задачами являются:

  • разработка и отработка сопровождения в полете программного обеспечения виртуального ассистента космонавта, включая тематики: планы работ, бортовые инструкции, логистика и инвентаризация, управление операциями, психологическая поддержка;
  • выполнение экспериментальных исследований и отработка учета влияния условий космического полета (микрогравитация, зашумленность, ограниченное пространство, автономность) на частотно-акустические характеристики речи, их идентификацию и распознавание содержания речи.

Методология исследований

Виртуальный ассистент предоставляет космонавту удобный интерфейс к различным информационным материалам, документации и базам данных. Потребность в данной технологии обусловлена как существенной нагрузкой на зрительный анализатор в ходе выполнения космонавтом полетной программы, так и большим объемом используемой на борту информации. В тоже время, в условиях сенсорной депривации и монотонности использование космонавтом аудиальной информации по запросу может составлять существенный резерв психологической поддержки.
Частотно-акустические характеристики речи могут изменяться в условиях микрогравитации (по-разному при нахождении внутри герметичного отсека КА и во входе внекорабельной деятельности), в частности, по причине перераспределения жидких сред (которое затрагивает и речевой аппарат), а также космической болезни движения.
На распознавание содержания и идентификацию речи существенно влияет повышенная зашумленность на КА (вследствие работы систем вентиляции) и специфика ограниченного пространства (объема отсеков КА и/или скафандра) [1–3]. В дальнейшем планируется выполнить исследование влияния условий космического полета на геометрические характеристики лица и мимику, окуломоторную активность и коммуникативную жестикуляцию и их идентификацию в системах распознавания [4, 5].
Фактор автономности космонавта в условиях космического полета требует, чтобы вычислительное устройство, решающее указанные задачи, располагалось непосредственно на борту КА, с возможностью передачи файлов между Землей и КА не в режиме реального времени.
Программное обеспечение ассистента создается на базе информационной системы для разработки интеллектуальных виртуальных ассистентов «Dialog Operating System» (Dialog OS — далее система) компании ООО «Лаборатория Наносемантика». Система включает в себя всю необходимую функциональность для создания и обучения виртуальных ассистентов [6], позволяющих вести коммуникацию с пользователем в различных текстовых и голосовых каналах. Dialog OS как профессиональная платформа для создания интеллектуальных голосовых и текстовых роботов в веб-интерфейсе обеспечивает:

  • эффективное использование управляемого машинного обучения и сценариев диалога;
  • работу с произвольными языками;
  • визуальный редактор сценариев диалога,
  • инструментарий для разметки намерений (цели или задачи запроса) и сущностей (смысловых последовательностей слов);
  • коллективную разработку и систему версионирования;
  • базы данных, с которыми может работать НЕ программист;
  • голосовой ввод сообщений и синтез речи;
  • тестирование по ходу разработки;
  • систему управления пользователями и правами.

В основе решений по построению автоматизированных диалоговых систем лежит использование специализированного языка лингвистического программирования «Dialog language» (DL). Язык DL дает удобные средства для описания правил ведения диалога (правил и эвристик анализа запроса пользователя и формирования ответа системы). Каждое правило описывает реакцию виртуального собеседника на определенную реплику или класс реплик пользователя. Возможности языка позволяют описывать в Базе данных сложные многоступенчатые конструкции (а не только пары вопрос-ответ).
Данные, описанные на языке DL, формируют Базу знаний ассистента. Для работы Базой знаний используется специальное программное обеспечение — диалоговый процессор. Диалоговый процессор получает на вход очередную реплику пользователя, а на выходе формирует ответ системы. Важной структурной особенностью используемой технологии является независимость данных от алгоритма их обработки.
Минимально необходимый набор возможностей системы следующий:

  • построение глубоких (множественные пары «вопрос-ответ») диалогов с виртуальным ассистентом, выполнение разветвленных сценариев общения;
  • отслеживание контекста и истории текущего диалога, снятие неоднозначности методом уточняющих вопросов, поддержание связности общения и возвращение к исходной теме диалога;
  • формирование и использование диалогового профиля собеседника;
  • использование в процессе генерации ответа данных внешних (пользовательских) информационных сервисов и баз данных;
  • обработка события диалога, в том числе, формирование реакции на неактивность пользователя в течение заданного промежутка времени;
  • поддержка словарей, готовых лингвистических модулей, одновременное использование основной и пользовательской баз знаний.

Заключение

В настоящее время выполнена оценка работоспособности программного обеспечения системы на бортовых вычислительных средствах российского сегмента Международной космической станции, выполняется тестирование диалоговых схем и формирование Базы знаний ассистента. Решение поставленных в настоящей работе задач позволит подготовить штатное использование голосовых технологий в космической деятельности.

Литература
  1. 1. Лебедева С.А., Швед Д.М., Гущин В.И. Возможности компьютерного анализа акустических характеристик речи человека-оператора в условиях космического полета. Пилотируемые полеты в космос, 2020, № 3 (36), с. 109–124. DOI: https://doi.org/10.34131/MSF.20.3.109-124
  2. 2. Лебедева С.А., Швед Д.М., Гущин В.И. Предварительные результаты изучения функционального состояния человека-оператора методом анализа акустических характеристик речи в условиях моделируемых факторов космического полета. Авиакосм. и экол. мед., 2019, т. 53, № 2, c. 50–56. DOI: https://doi.org/10.21687/0233-528X-2019-53-2-50-56
  3. 3. Лебедева С.А., Швед Д.М., Федяй С.О. Изучение психофизиологического состояния человека в условиях воздействия моделируемой микрогравитации методом анализа акустических характеристик речи. Авиакосм. и экол. мед., 2020, т. 54, № 2, c. 45–51. DOI: https://doi.org/10.21687/0233-528X-2020-54-2-45-51
  4. 4. Калери А.Ю., Бронников С.В., Рожков А.С., Рулев Д.Н. Способ контроля действий находящегося на борту космического аппарата космонавта. Патент № 2652721 Российская Федерация, 2016.
  5. 5. Калери А.Ю., Бронников С.В., Рожков А.С., Рулев Д.Н. Способ контроля готовности космонавта к выполнению полетных операций. Патент № 2653219 Российская Федерация, 2016.
  6. 6. Ашманов С.И., Сухачев П.С., Зоркий Ф.К. Способ управления диалогом и система понимания естественного языка в платформе виртуальных ассистентов. Патент № 2759090 Российская Федерация, 2020.
Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.