CN103400054A

CN103400054A - 计算机辅助心理咨询自动问答机器人系统

Info

Publication number: CN103400054A
Application number: CN2013103785381A
Authority: CN
Inventors: 刘远超; 马明辉
Original assignee: Harbin Institute of Technology Shenzhen
Current assignee: Harbin Institute of Technology Shenzhen
Priority date: 2013-08-27
Filing date: 2013-08-27
Publication date: 2013-11-20

Abstract

一种计算机辅助心理咨询自动问答机器人系统，涉及一种用于心理咨询的机器人系统。为了解决现有的心理咨询师辅助治疗设备，存在不能独立工作、无法实时反馈咨询和和监控、并且不能适时反馈咨询结果、不能建立咨询治疗全过程的心理咨询档案、扩展性不强的问题。心理咨询问题特征提取模块用于对用户输入的心理咨询问题提取关键特征；对话控制逻辑模块用于读取并处理提取的关键特征并给出候选解答集合；机器人系统的知识库，用于存储心理咨询问题答案；对话历史分析模块，用于分析与心理咨询用户的对话历史；解答管理模块，用于根据对话历史给出一个最佳的心理咨询回答；解答生成模块，用于将该最佳回答输出并存入对话日志。本发明用于辅助心理咨询。

Description

计算机辅助心理咨询自动问答机器人系统

技术领域

本发明涉及一种用于心理咨询的机器人系统，涉及心理咨询机器人软件技术开发领域。

背景技术

随着社会多元化以及生活压力的增加，人们的心理问题、精神卫生及其带来的社会问题和其他问题愈来愈引起人们的重视。在心理咨询中，有相当一部分心理问题的根源在于缺乏科学有效的心理沟通渠道、缺乏科学的沟通方法和倾诉对象、以及对问题的消极看法等。也就是说，这类心理咨询对象的心理基本健康，无明显的心理冲突，基本适应环境。而其咨询的目的是为了更加客观地认识自己，开发潜能，提高学习与生活的质量；或者在生活、学习中有烦恼，咨询如何解除心理困扰，减轻心理压力，提高适应能力，如为离开父母生活缺乏自理能力而焦虑，为人际关系不协调而苦恼，陷入失恋痛苦而难以自拔等。

与心理医生或者心理咨询师进行有效够沟通是一种有效的减压和情绪舒缓途径。目前我国的医疗福利环境和发达国家尚有很大差距（我国心理咨询师所占比例为万分之四左右，发达国家每100人就有1名心理咨询师）。此外，人类心理咨询专家不可能24小时提供心理援助服务，昂贵的开销也令人望而却步。现有技术没有提供可供心理咨询的机器人。

发明内容

本发明为了解决现有的心理咨询师辅助治疗设备，存在不能独立工作、无法实时反馈咨询和和监控、并且不能适时反馈咨询结果、不能建立咨询治疗全过程的心理咨询档案、扩展性不强的问题，提出一种计算机辅助心理咨询自动问答机器人系统。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

一种计算机辅助心理咨询自动问答机器人系统，所述机器人系统包括：

人机交互模块：用于给出提示信息，用户根据提示信息输入心理咨询问题；

心理咨询问题特征提取模块：用于对用户输入的心理咨询问题进行词法、句法分析，并提取关键特征；

对话控制逻辑模块：用于读取并处理提取的关键特征，所述控制逻辑模块通过检索分析机器人系统的知识库，并对比用户的个性化信息内容，给出候选解答集合；

机器人系统的知识库：用于存储心理咨询问题答案；

对话历史分析模块：用于分析与心理咨询用户的对话历史；

解答管理模块：用于根据对话历史给出一个最佳的心理咨询回答；

解答生成模块：用于将该最佳回答输出，并存入对话日志。

本发明具有以下有益效果：

本发明可独立使用，或和心理咨询师互相补充，在一定程度上弥补心理咨询机构的不足。聊天交谈是一种非常重要的交流和沟通方式，有利于增添情趣、舒展个性、提升交际经验、减轻压力，使人们更加方便轻松的获得信息、同情、支持、建议、忠告等帮助，并在心理上起到疏导压抑、宣泄和放松心情，获得安慰等作用。并且可以实时反馈咨询和监控、并且适时反馈咨询结果、建立咨询治疗全过程的心理咨询档案、扩展性强。本发明获取大量心理咨询问答对及心理咨询实例，从中提取相对稳定的、可靠的知识，构建计算机心理咨询辅助问答机器人系统，从而使人们更加方便轻松的获得信息、同情、支持、建议、忠告等帮助和心理上的安慰，同时在一定条件下为专业心理医生提供用户社会、家庭、情感等背景信息的辅助支持。

本发明重点考察其中的社会、家庭等背景因素，通过充分挖掘和利用现代社会网络产生的大量网络问答社区语料，探索设计人机对话技术，将传统心理咨询中的模式化的内容提炼用计算机实现。所涉及的心理咨询是非障碍性的咨询，侧重于问题答疑解惑，是一种早期预防性干预性的社会援助措施，其咨询对象心理基本健康。在一定条件下，本发明涉及的系统与用户的交互记录也可以用于心理咨询医生了解来访者的社会背景信息，从而辅助制定心理治疗方案。

本发明其初衷在于，发展性咨询、健康性咨询实际上是每个人都需要的。与其他辅助人类进行危险性工作、重复性强工作的机器人类似，计算机问题解答系统可以起到一些辅助性的作用，其可以通过积累大量的知识库、快速的检索、实时服务、保密好、实时服务、快速学习、成本低等独特优势，进行初级的和辅助性的智能咨询服务，以及协助人类专家进行部分前期工作。我们发现，对于基于问题解决的心理咨询领域，相同或者极其类似的问题（案例），其解答往往一致或者极其相似。这是启发进行基于实例语料库进行计算机辅助心理咨询师程序设计的动力之一。

此外，通过对大量、来自不同人类心理咨询医生和专家的对话语料进行集成、提取精华而开发的机器人对话系统也会在很大程度上克服单一专家知识结构的不足，从而增强这类系统的吸引力。

从商业角度看，苹果、腾讯等知名公司推出的机器人对话系统，如Siri、小Q等引起了广大用户的极大热情，这项产业孕育着重大的商机和研究价值。面向特殊群体的机器人心理咨询系统可以迅速转化为商业价值，如面向老年人等特殊群体的各种服务将具有极大的市场空间。机器人心理咨询对话系统也可以安装或者集成在手机、类人机器人等平台。

附图说明

图1是本发明所述的计算机辅助心理咨询自动问答机器人系统的统总体结构示意图；图2为机器人系统的知识库的P-XML存储结构；图3为对话控制逻辑结构图（对话控制逻辑模块的结构图）。

具体实施方式

具体实施方式一：如图1～3所示，本实施方式所述的一种计算机辅助心理咨询自动问答机器人系统包括：

机器人系统的知识库：用于存储心理咨询问题答案；

对话历史分析模块：用于分析与心理咨询用户的对话历史；

解答生成模块：用于将该最佳回答输出，并存入对话日志。

如图1所示，计算机辅助心理咨询自动问答机器人系统的实现心理咨询的过程如下：1）系统给出提示；2）用户输入问题；3）系统对用户的输入进行词法、句法分析，并提取出关键特征；4）而后交由系统的控制逻辑（control logic）模块处理；5）控制逻辑模块通过检索分析系统知识库，并对比用户的个性化信息等内容，给出候选解答集合；6）系统分析与该用户的对话历史；7）在此基础上，系统的解答管理模块给出一个最佳的回答；8）解答生成模块将该最佳回答输出，并存入对话日志。

具体实施方式二：如图2所示，本实施方式所述知识库是采用P-XML存储机制作为存储及信息检索和自动处理的载体。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：如图2所示，本实施方式所述P-XML存储机制中，

关键词抽取方法为：抽取输入自然语言语句中的名词、动词、疑问词和动词，过滤掉其它词；

关键词语义扩展的抽取方法为，利用知网对关键词进行扩展，形成扩展关键词；

知识库的索引生成采用Lucene索引来生成。其它组成及连接关系与具体实施方式二相同。

具体实施方式四：如图2所示，本实施方式所述P-XML存储机制中，所述知识库的词串序列的抽取方法为，抽取输入自然语言语句中的名词、动词、疑问词和动词，并增加词语之间的顺序性信息。其它组成及连接关系与具体实施方式三相同。

具体实施方式五：参考图3所示，本实施方式所述的一种计算机辅助心理咨询自动问答机器人系统，其对话控制逻辑模块的具体控制过程为：提示用户输入问题；并根据用户的输入信息与系统中的知识库进行对比，特别是识别用户问题中的个性化信息，并从知识库中选择与其个性化信息相对应的解答输出。其它组成及连接关系与具体实施方式一、二、三或四相同

实施例1、心理咨询案例语料的去噪甄别、存储与管理：

利用网络爬虫技术，对设定的若干在线心理咨询网站进行自动爬取。目前国内提供这种在线的心理咨询服务网站数量众多，如中国心理咨询网（http://www.xlzx.com/）、心理疗吧（http://www.xinli18.com）、中华心理咨询网（http://www.wmzchina.com）等，作为语料获取的来源。

谨以心理聊吧网站为例，已经发现有相当类型的来访者问题具有一定的重复性，其解答虽然各有不同，但也具有较大类似性。因此，在对上述渠道进行广泛搜集基础上，可以获得比较充分的知识储备来源。

下载语料需要经过去除HTML标记、正文提取、噪声提取等步骤，获得TXT格式文件。不同来源的语料需要进行归类处理并存储，采用SVM（支持向量机）进行文本的分类和增量分类处理。

实施例2、心理咨询问答对语义关联及解答质量评价：

通过对大量实例进行分析可见，来访者关注的问题大致可分为两类：一是比较公共的问题，如“如何处理婆媳关系”、“怎样才能处理好婆媳关系呢”这样的简单句；二是介绍自身的实际情况，希望能给与解答（用户可能一次给出，也有可能通过交互，逐渐介绍）。为了提高系统的智能性，本发明提取问题的关键模式，这里主要进行的是案例和情况匹配。因此句子级别框架模式更加有效。

例如：如果某知识库中的问题可以提取的框架为：“提出分手”、“性格不合”等。这些框架因素是确定来访者问题的关键因素。如果来访者提出的一个问题与这一框架吻合，则可以认为其问题大致类似。如果系统可以检索到极为相似的案例（与来访者类似的境况），并经过处理将结果返回给用户，就可以在一定程度上满足其要求。

采用的方法包括:1)、提取问题中的关键词信息；2）、提取问题中的关键词序列模式；3)对前两种方法提取到的词进行语义扩展。其中关键词指重要的关键信息，如“婆媳关系”、“失恋”都是重要的关键词信息；关键词序列模式可以捕捉到重要信息，特别是用户陈述的一些事实经过。例如有网友的问题开始是“我的这段婚姻还该继续吗？我好迷茫*******”，而后具体陈述了自己的具体问题，这里需要捕捉类似“婚姻还该继续”这样的关键信息。语义扩展则是考虑到语言表达方式的多样性和同义词现象。语义扩展拟采用知网(HOWNET)作为扩展工具，对于给定的词，知网的概念场技术提供了API可以获得其同义词，相关词等。

其中词序列抽取算法和语义扩展算法分别如下所示：

算法1：词序列抽取方法

输入：关键词集合S

输出：词序列集合S‘，其中的每个元素的格式为<关键词，关键词>

开始

1）载入问题和关键词集合S

2）对问题进行词法分析，获得所有的依存句法对

3）对于每个句法对P

4）如果句法对P中的每个词都是关键词集合S的子集，则将P放入S‘

5）结束

算法2：关键词抽取扩展算法

输入：关键词集合S

输出：语义扩展词集合S‘

开始

1）载入同义词词林和所有的关键词；

2）对于每个关键词W,

a)在同义词词林中检索W，

b)如果找到，则获取与w具有同义关系的词条；

c)将这些同义词放入语义扩展词集合S‘

结束

对于来访者的个性化信息提取工作，可以针对每种具体类型问题，设计若干相应的槽，并在采集后填入。意义在于每个来访者的问题中都会含有其具体问题的个性化信息。而答案中也会有，如果不对应，则会影响效果。

此外，需要人工对在线心理咨询网站的答案进行标注过滤。对于来访者给与积极评价或者文字质量较高的答案，给与较高的分值，并给与优先推荐。

实施例3、P-XML存储体系设计：

如前所述，ALICE等国外知名机器人对话系统中用到的XML存储模式并不适合本项目的应用，为此，参照常见心理咨询的医疗实践和社会、家庭、情感等背景信息，本发明设计了一个全新的XML存储机制，命名为P-XML，其基本结构如图2所示。图2中，包含了从心理咨询问答对中提取的尽可能全面的关键信息，如关键词、实体词、高频词、领域主题词、个性化信息等。特别是包含了知识库中解答和问题的关联信息（这种关联信息可以通过计算二者之间的余弦相似度获得），这将有助于提高机器人对话系统的解答质量，例如：如果对于用户的输入，恰巧能在库中检索到完全符合的条目，则可以直接输出解答，否则，可以给出相对宏观的解答。

实施例4、对话主导逻辑的调度算法：

图3给出了对话控制逻辑的总体调度流程图。下面的Algorithm3和Algorithm4则分别初步给出了问题匹配和解答选择算法的初步设计。此外，在图3中还涉及到了个性化信息，这主要是指用户的性别、年龄、婚姻、社会关系等信息。本发明构造了一个针对于此的小型社会信息本体知识库，用于辅助识别相应的个性化信息，从而提高对话的服务质量。

算法3问题匹配方法

开始

(1)用户输入问题Q;

(2)从预先构造的索引中检索问题Q，获得返回结果集合RS1;

(3)对于RS1中排在前面的若干记录R1

a)计算R1和Q之间的相似度sim1；

b)计算R1和Q之间的扩展语义相似度sim2；

c)如果sim1大于阈值T1或者sim2大于阈值T2,则进入解答管理模块，并获得解答集合R1，然后根据算法2获得候选解答

d)否则，给出“不能解答”的提示

算法4解答选择方法

开始

1）用户输入问题Q

2）系统从Q中抽取说话者角色S，以及个性化信息；

3）使用Q从知识库的索引中获得最佳的匹配记录R；

4）对于R中每个匹配的问题Q’,测试如下条件：

a)（条件1）抽取Q’中的用户角色S’，并检查其是否与S一致；

b)（条件2）抽取Q’中的特性化信息，并检查其是否与Q中的一致；

c)对于Q中的每个解答A’

i.如果A’中没有个性化信息，则将A’直接放入候选解答列表；

ii.如果A’中有个性化信息，并且上述条件1和条件2的测试结果为真，则将A’直接放入候选解答列表；

结束

此外，对话管理技术通过如下手段提升其拟人效果：A、当前状态判断定位及调度器。判断当前应该是问还是答；B、常用寒暄对话库构建。如机器人主动表示欢迎；C、构建一个自身信息的常用知识库（如年龄、名字、性别等等）、问答库；机器人履历库。D、事先构建一个接纳与反映的知识库，用于深入对话关系（对于对方的内容不带价值批判的用的短句进行鼓励。例如，“嗯”、“喔”、“请接着说”之类）。E、记忆的数据结构及相关的处理方法。本次会话的历史上曾经发生的对话要记住。这样一方面会帮助识别和确定新问题的准确含义（来访者提的问题有时表述比较简单，需要结合其上文来判断其含义）；另外也可以避免重复提问。

Claims

1.一种计算机辅助心理咨询自动问答机器人系统，其特征在于：所述机器人系统包括：

机器人系统的知识库：用于存储心理咨询问题答案；

对话历史分析模块：用于分析与心理咨询用户的对话历史；

解答生成模块：用于将该最佳回答输出，并存入对话日志。

2.根据权利要求1所述的一种计算机辅助心理咨询自动问答机器人系统，其特征在于：所述知识库是采用P-XML存储机制作为存储及信息检索和自动处理的载体。

3.根据权利要求2所述的一种计算机辅助心理咨询自动问答机器人系统，其特征在于：所述P-XML存储机制中，

知识库的索引生成采用Lucene索引来生成。

4.根据权利要求3所述的一种计算机辅助心理咨询自动问答机器人系统，其特征在于：所述P-XML存储机制中，所述知识库的词串序列的抽取方法为，抽取输入自然语言语句中的名词、动词、疑问词和动词，并增加词语之间的顺序性信息。

5.根据权利要求1、2、3或4所述的一种计算机辅助心理咨询自动问答机器人系统，其特征在于对话控制逻辑模块的具体控制过程为：提示用户输入问题，并根据用户的输入信息与系统中的知识库进行对比，特别是识别用户问题中的个性化信息，并从知识库中选择与其个性化信息相对应的解答输出。