Использование когнитивных технологий для формирования моделей управления речевым диалогом

Солодов А. А.; Трембач Т. Г.

удк 378.14 ♦ вак 13.00.02 ♦ ринц 14.35.09 А.А. Солодов1, Т.Г. Трембач2

DOI: http://dx.doi.org/10.21686/1818-4243-2019-6-13-21

1 Российский государственный университет им. А.Н. Косыгина (Технологии. Дизайн. Искусство). Москва, Россия 2 Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), Москва, Россия

Использование когнитивных технологий для формирования моделей управления речевым диалогом

Цель исследования. Целью исследования является использование когнитивных технологий для формирования моделей управления речевым диалогом. В настоящее время, для развития интернета вещей, расширения коммуникативных возможностей по их взаимодействию важным является совершенствование моделей управления речевым диалогом во многих областях. Необходимость диалога может возникать между киберфизическими системами, между человеком и киберфизическими системами, между пользователями, разработчиками, администраторами. Модель управления рече-вым диалогом охватывает множество вопросов, связанных с обработкой речевого сигнала, семантическим анализом, пониманием смысла речи, использованием когнитивных механизмов для взаимодействия и некоторые другие. Особое место среди них занимает проблема построения речевого диалога между пользователями, разработчиками и киберфизическими системами. Рассмотрению вопросов использования моделей управления речевым диалогом интеллектуальных систем, а также пользователей, разработчиков, администраторов, — посвящена данная статья.

Материалы иметоды исследования. Прирешениизадач в рамках концепции Industry 4.0 требуются новые подходы иметоды. Концепция Industry 4.0 представляет множество технологий, включающих создание киберфизических систем, множество различных протоколов их взаимодействия. Одним из главных ее направлений является интернет вещей. Для решения задач формирования моделей используются когнитивные механизмы, связанные с формированием и применением конкретно-чувственных образов, концептов-представлений, концептов-фреймов. Для формирования способностей и речевых навыков для коммуникативной деятельностиучастников взаимодействия в рамках концепции Industry 4.0 использовались методы, связанные с технологиями овладения иностранным языком. Конечной целью их использования является достижение умения владеть спонтанной

речью как в повседневной, так и в профессиональной ситуациях. Овладение иностранным языком предполагает использование когнитивных технологий, что позволяет развивать структуры ментальных операций.

Результаты. Рассмотрены некоторые особенности формирования модели управления речевым диалогом для интеллектуальных систем и подготовки участников взаимодействия в рамках концепции—пользователей, разработчиков, администраторов промышленных систем. Показано применение когнитивных механизмов для организации и использования модели управления речевым диалогом. Использование концептов-представлений и концептов-сценариев в интеллектуальных системах позволяет развивать структуры модели мира. Применение когнитивных механизмов для обучения участников взаимодействия, в рамках концепции Industry 4.0, совершенствует их подготовку путем улучшения понимания изучаемого материала за счет выстраивания логических связей и ментальной модели материала. Использование концептов позволяет строить ментальные модели собственн ыхразмышлений. В завершении выполнения всех ментальных операций участники взаимодействия приобретают умение формировать модели управления речевым диалогом. Заключение. Использование когнитивных технологий позволяет, как для интеллектуальных систем, так и для участников взаимодействия применять обобщённые статические структуры понятий, ситуаций и динамические структуры для реальных и ментальных операций. Активное использование таких структур позволяет лучше понимать текущую ситуацию и успешно формировать, и использовать моделиуправленияречевым диалогом при решении задач, возникающих в ходе развития концепции Индустрия 4.0.

Ключевые слова: когнитивный подход, концепты представления, чувственный образ, концепты-фреймы, модель управления речевым диалогом

Aleksander A. Solodov1, Тatyana G.Trembach2

1 Kosygin Russian State University, Moscow, Russia 2 Moscow Aviation Institute (National Research University), Moscow, Russia

Application of cognitive technologies for the formation of speech dialogue management models

Purpose of research. The aim of the study is the use of cognitive technologies for the formation of speech dialogue management models. At present, for the development of the Internet of things, the expansion of communicative opportunities for their interaction, it is important to improve speech dialogue management models in many areas. The need for dialogue can arise between cyber-physical systems, between a person and cyber-physical systems, between users, developers, and administrators. The speech dialogue man-

agement models covers many issues related to processing a speech signal, semantic analysis, understanding the meaning of speech, using cognitive mechanisms for interaction, and some others. A special place among them is occupied by the problem of building a speech dialogue between users, developers, and cyberphysical systems. This article is devoted to the consideration of the use of speech dialogue management models of intelligent systems, as well as users, developers, administrators.

* Работа выполнена при поддержке РФФИ, грант № 18-07-00918.

Materials and methods of research. New approaches and methods are required to solve the problems within the framework of the Industry 4.0. The industry 4.0 concept represents a variety of technologies, including the creation of cyber-physical systems, a variety of different protocols for their interaction. One of its main directions is the Internet of things. Cognitive mechanisms associated with the formation and application of concrete sensory images, concepts-representations, concepts-frames are used to solve the problems of model formation. To form the abilities and speech skills for the communicative activities of the participants of the interaction within the framework of the Industry 4.0 concept, the methods associated with mastering foreign language technologies were used. The ultimate goal of their use is to achieve the ability to master spontaneous speech in both everyday and professional situations. Mastering a foreign language involves the use of cognitive technologies, which allows you to develop the structure of mental operations.

Results. Some features of the formation of a voice dialogue management model for intelligent systems and the preparation of interaction participants in the framework of the concept — users, developers, and industrial system administrators — are considered. The application of cognitive mechanisms for organizing and using the model

of speech dialogue management is shown. The use of conceptual representations and scripting concepts in intelligent systems allows us to develop the structure of the world model. The application of cognitive mechanisms for training interaction participants, within the framework of the Industry 4.0 concept, improves their training by improving understanding of the material being studied by building logical connections and a mental model ofthe material. Using concepts allows you to build mental models of your own thoughts. At the end of all mental operations, participants in the interaction acquire the ability to form speech dialogue management models. Conclusion. The use of cognitive technologies makes it possible, both for intelligent systems and for interaction participants, to use generalized static structures of concepts, situations, and dynamic structures for real and mental operations. The active use of such structures makes it possible to better understand the current situation and successfully formulate and use voice dialogue management models for solving problems arising during the development of the Industry 4.0 concept.

Keywords: cognitive approach, concepts of representation, sensory image, concepts-frames, model of speech dialogue management

Введение

В современном мире происходят изменения, которые оказывают существенное влияние на дальнейшее развитие человечества, его культуру, среду обитания. Одними из важных процессов развития будущего передовых стран являются технологии Industry 4.0, которые, в узком смысле, представляют собой название одного из проектов государственной Hi-Tech экономической политики Германии до 2020 года, представляющей концепцию умного производства на базе глобальной сети интернета вещей и услуг.

Industry 4.0, по своей сути, является переходом на полностью цифровое, автоматизированное производство. Это производство управляется интеллектуальными системами реального времени, и они постоянно взаимодействуют с окружающей средой. Еще одной особенностью является то, что производство выходит за границы одного предприятия и имеет возможность объединения в промышленный интернет вещей.

Более широко, Industry 4.0 характеризует тренд развития автоматизации и обмена данными. Данный тренд включает в себя киберфизические системы, интернет вещей и облачные вычисления.

Специалистами, в качестве наиболее значимых, перспективных направлений, процессов развития, для области IT, можно выделить [1, 2, 3, 4]:

— широкое внедрение и развитие технологий Industry 4.0 [5, 6, 7];

— применение и развитие облачных, туманных вычислений;

— использование и развитие технологий машинного обучения, особенно следует отметить подходы к использованию нейронных сетей глубокого обучения;

— активно развивающийся когнитивный подход в области искусственного интеллекта (ИИ);

— исследование и развитие когнитивного компьютинга.

10 октября 2019 года был издан указ президента российской федерации «О развитии искусственного интеллекта в Российской Федерации», в котором отмечается: «.. .в целях обеспечения ускоренного развития искусственного интеллекта в Российской Федерации, проведения научных исследований в области искусственного интеллекта, повышения доступности информации и вычислительных ресурсов для пользователей, совершенствования системы подготовки кадров в этой области.» [8], необходимо вы-

полнить ряд мероприятий. Эти мероприятия нацелены на решение современных задач, которые появились в России и в мире. Среди этих задач актуальными являются такие вопросы, как развитие коммуникативных технологий для общения киберфизических систем между собой и дальнейшее совершенствование профессиональных знаний и навыков устной речи у разработчиков, администраторов промышленных систем, пользователей интернета вещей — участников взаимодействия в рамках концепции Industry 4.0 (в дальнейшем — участники взаимодействия).

Целью данной статьи является исследование и использование когнитивных технологий для взаимосвязи интеллектуальных систем, приобретение речевых навыков участниками взаимодействия и формирование моделей управления речевым диалогом.

Формирование моделей управления речевым диалогом в интеллектуальных системах с использованием концептов-представлений

Формирование концептов начинается с использования чувственных образов. Конкретно-чувственные образы —

Таблица 1

имя чувственного образа имя признака значение