地震科普智能機器人可行性分析及系統功能設計

馬 亮，郭啟倩，鄭 蕊，周 輝

（中國地震局第二監測中心，陜西 西安 710054）

地震科普智能機器人可行性分析及系統功能設計

馬 亮，郭啟倩，鄭 蕊，周 輝

（中國地震局第二監測中心，陜西 西安 710054）

本文提出了利用智能機器人進行地震科普宣傳的新思路，是對地震科普宣傳的一次創新和有益探索。設計地震科普資源庫，收集各種地震科普作品并錄入到科普資源庫中，作為行業基礎知識庫。同時，根據公眾對地震科普機器人的興趣點，在深入各機器人廠家調研其可行性基礎上，設計地震科普機器人的系統功能，利用智能引擎分析從科普資源庫中提取相關信息實現與公眾的互動。

地震科普；智能機器人；公眾互動

0 引言

隨著科技的發展與進步，社會公眾對地震科學知識更加重視與渴望。國家地震局也把防震減災科普教育作為工作的重中之重，全面推進防震減災科普教育進學校、進社區、進農村、進企業、進家庭、進機關。如何提升地震科普宣傳的實效性和針對性，成為廣大地震科普工作者共同探討的話題。創新地震科普傳播方式，提升地震科普的科技含量，無疑可以吸引群眾更多的關注，發揮更好的宣傳效果。利用智能機器人進行地震科普宣傳，是對地震科普宣傳的一次創新和有益探索[1]。

目前地震局尚沒有推出一款可用于地震科普的智能機器人。對于大量的地震科普資料，也缺乏統一的管理平臺。利用地震科普智能機器人進行宣傳是對地震科普的一次創新和探索，有利于吸引公眾的眼球，提升宣傳效果。

1 現狀分析

機器人（Robot）是自動執行工作的機器裝置。它既可以接受人類指揮，又可以運行預先編排的程序，也可以根據以人工智能技術制定的原則綱領行動。它的任務是協助或取代人類工作的工作。

當前，機器人產業迅猛發展，最初只是在工業領域，由機器人代替人類的從事簡單、繁重的工作。得益于大數據技術和深度學習技術的發展[2]，機器人已經愈加智能化。在圍棋領域，阿爾法圍棋（AlphaGo）先后戰勝李世石和柯潔，標準著阿爾法圍棋的棋力已經超過人類職業圍棋頂尖水平。在教育領域，人工智能機器人AI-Maths花了22分鐘答完2017高考數學，得到105分。在政務服務領域，一款成熟的政務服務機器人具有人臉識別、語音識別等人機交互功能，并通過裝載攝像頭、觸摸屏、身份證閱讀器、IC插卡器、熱敏打印機等外設可實現迎賓取號、咨詢接待、業務引導、信息查詢、自助繳費等業務功能。產品可廣泛適用于稅務、電力、公檢法、海關、銀行等政務行業[3]。

地震科普機器人是專門用于地震科普的智能機器人，是“平臺機器人+地震科普”。所謂平臺機器人是在不同的場景下，提供不同的定制化智能服務的機器人應用終端。從外觀、硬件、軟件、內容和應用，都可以根據用戶場景需求進行定制，真正可做到“機器人+百行百業”，為客戶提供更優質、便捷的云端空間和服務資源，實現人、智能硬件、應用場景之間的無縫銜接，在更多場景創造更大價值[4]。

本項目為地震科普智能機器人設計地震科普資源庫，收集各種地震科普作品并錄入到科普資源庫中，作為行業基礎知識庫。同時，根據公眾對地震科普機器人的興趣點，設計地震科普機器人的系統功能，利用機器人的智能引擎分析從科普資源庫中提取相關信息實現與公眾的互動。

2 地震科普資源庫設計

設計地震科普資源庫，并錄入科普作品。設計地震科普數據庫，一方面為地震科普資料共享提供統一平臺；另一方面通過接口實現與平臺機器人的對接，機器人通過智能分析引擎分析公眾的問題，依據地震科普知識庫給出智能服務[5]。

為了實現與用戶的良好互動，地震科普智能機器人需要智能理解、精確地定位公眾提出的科普問題，并能提供個性化的科普介紹和良好的用戶體驗。也就是說，地震科普智能機器人要滿足自動化、智能化、人性化的要求。地震科普數據庫的科普作品越齊全、越新穎，機器人就會越智能，用戶的體驗也會更良好。因此需要收集大量科普資料，尤其是原創、新穎的科普作品，并錄入到科普數據庫中。

地震科普數據庫需要不斷維護更新，既需要收集已有地震科普資料，又急需大量有創意、新穎的作品豐富科普數據庫。無論是整理加工還是再創作，都比較耗費時間、人力。尤其是有創意、新穎的作品比較稀缺，可能需要面向公眾征集。

3 地震科普機器人市場調研

地震科普智能機器人面向的對象是大眾，該機器人通過開展交互式的科普教育，使科普對象能通過互動式的學習獲得防災、避險的必要知識。科普對象涵蓋了各行各業的人群，包括幼兒園、中小學生、大學生、非專業成年人等。每一種人群對地震科普的需求是不一樣的，其興趣點也不一樣[6]。我們只有做好需求分析，設計的系統才能有良好的用戶體驗。

為了準確的把握公眾心理，通過設計調查問卷和訪談，深入學校、街道、社區了解公眾對地震科普機器人的興趣點、功能要求，形成調查報告。根據調查報告，設計地震科普機器人的功能模塊。

實體機器人核心技術涉及人臉識別、語音識別、認知與情感交互、人工仿生、建模仿真、深度學習等前沿技術。顯然，地震科普智能機器人的開發要依托市場上相對成熟的平臺機器人，而不是從最底層進行技術攻關。換句話說，我們并不關注機器人如何識別語音，而是關注機器人提供的科普服務滿足不滿足公眾的需求。因此需要我們對公眾的需求進行調研形成系統功能設計，選擇合適的機器人廠家進行定制。

依照系統的功能設計，深入各機器人廠家調研其可行性，形成調研報告。除了硬件條件的限制，用戶體驗影響比較大的另外一個重要因素是選擇哪家機器人廠商，采用哪種檢索算法。目前的機器人廠家有很多，各家的服務、價格也不盡相同，差別很大。因此需要到多家機器人廠商實地調研、走訪交流，了解各家機器人廠商的平臺特點、服務、價格，對其已經推向市場的成熟產品進行測試，才能選擇出合適的機器人廠商，推出的智能科普機器人才能滿足用戶需求。

4 功能設計

地震科普智能機器人的總體架構思路是預先從科普資源庫中采集大量的問答知識，并定期收集這些資源后使用成熟的檢索引擎技術進行索引創建，當收到公眾提問時，機器人通過特定的算法檢索索引并找出與問題最貼切的答案[7]，所以可以將機器人的實現分為主要兩個部分：構建地震科普資源庫，實現與用戶的良好互動。在技術實現上按以下步驟實施：

首先構建地震科普資源庫，收集各種地震科普作品并錄入到科普資源庫中，作為地震科普基礎知識庫。我們的優勢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中。地震科普數據庫的科普作品越齊全、越新穎，機器人就會越智能，用戶的體驗也會更良好[8]。

其次，設計系統的功能模塊。根據市場調研報告設計相關功能，推出與公眾智能互動的機器人。該智能科普機器人的初始功能設計分為科普展示、智能互動、應急求援三個模塊，具體功能設計會根據用戶調查和實際體驗進行調整。

科普展示模塊可以展示防震避險的基本知識、附近避難場所、科普場所等，主要是公眾最為關切的科普知識，用戶最感興趣的新穎科普作品。

智能互動模塊是系統的核心模塊，其智能化程度需要不斷提升，也需要不斷完善。智能機器人利用智能分析引擎分析公眾的問題，通過關鍵詞、問答模式等識別客戶問題，依據地震科普知識庫給出智能服務，如有需要也可轉入人工服務。智能地檢索出未解決的問題，供科普工作人員進行調研討論，并通過系統做出標準回復，同時更新科普資源庫，快速精準觸達人民群眾，提升地震科普的服務體驗。

應急求援模塊本質上也屬于智能互動的一部分，設定場景為地震突然發生后，災區群眾發出求救，上傳災區圖片，智能機器人給出救援指南和安慰信息。

5 未來應用

1. 設計地震科普數據庫對地震科普作品統一管理，可為地震科普資料共享提供統一平臺。

2. 智能科普機器人可用于地震科普館、學校、小區、科研院所等，真正讓地震科普惠及千家萬戶。利用地震科普智能機器人進行宣傳是對地震科普的一次創新和探索，有利于吸引公眾的眼球，提升宣傳效果。

3. 在推出智能科普機器人的同時，也會推出智能互動的 APP。用戶可通過手機下載智能互動的APP，隨時隨地學習防震避險的知識。各個省局官方微信公眾號可添加智能互動功能，通過智能機器人全天候解決公眾疑問。各種科普信息快速精準觸達人民群眾，提升地震科普的服務體驗。

[1] 基于圖靈機器人的智能地震科普微信公眾號的實現[J]. 信息化建設. 2016(1).

[2] 基于云服務的科普資源平臺研究與設計[J]. 軟件導刊.2015(7).

[3] 房施東, 韓雙喜, 楊清文, 等. 基于模型的氣象雷達數據處理訓練模擬系統開發[J]. 軟件, 2014, 35(4): 24-28.

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

[5] 張鯤, 陳美伊, 李壯, 等. 基于單片機的家庭智能火災報警系統的設計[J]. 軟件, 2014, 35(4): 87-89, 96.

[6] 王海沛，李中志. 基于云架構的山洪災害監測預警系統的設計與實現[J]. 軟件, 2015, 36(5): 97-104.

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

[8] 西部形變數據分中心在提升數據服務能力方面的探究[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. 地震科普智能機器人可行性分析及系統功能設計[J]. 軟件，2017，38（11）：123-125

馬亮(1982-)，男，山東濰坊人，碩士研究生，現在中國地震局第二監測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據存儲；郭啟倩(1990-)，女，助理工程師，研究方向：GIS制圖技術；鄭蕊(1981-)，女，工程師，研究方向：GIS應用技術；周輝(1981-），男，高工，研究方向：地震模擬技術及高性能運算。