基于人工智能的質(zhì)量科普傳播智能平臺設計

張婧瑜 李耀東 解 楠/ 文

0 引言

質(zhì)量是民生之重、興國之道、強國之策。為實現(xiàn)質(zhì)量強國戰(zhàn)略目標，必須全面提高全民質(zhì)量意識，全民重質(zhì)量，共筑中國夢[1]。《關于進一步深化科技體制機制改革增強科技創(chuàng)新中心策源能力的意見》提出要加強科學普及，營造懂科學、愛科學、講科學、用科學的社會風尚[2]。《質(zhì)量發(fā)展綱要（2011-2020年）》中明確要求[3]：通過質(zhì)量知識普及教育、職業(yè)教育和專業(yè)人才培養(yǎng)等措施，提升全民質(zhì)量素養(yǎng)。特別是對涉及關系國計民生、健康安全的重點產(chǎn)品加強質(zhì)量安全宣講，倡導科學理性、崇尚質(zhì)量、重視質(zhì)量的社會主義先進質(zhì)量文化建設，努力形成政府、企業(yè)追求質(zhì)量，社會、人人關心質(zhì)量的良好氛圍，提升質(zhì)量文化軟實力。

目前我國質(zhì)量發(fā)展的基礎還較為薄弱，產(chǎn)品質(zhì)量水平仍滯后于人民需求，民眾對產(chǎn)品質(zhì)量安全的關注度逐年提升，與此矛盾的是民眾對產(chǎn)品質(zhì)量安全的相關知識較為匱乏，社會對質(zhì)量科普的宣傳力度、宣傳方法和宣傳成效有待進一步提高。隨著人工智能時代的來臨，以“人工智能+質(zhì)量科普”的創(chuàng)新方式來解決質(zhì)量科普傳播的難點問題成為可能，能有效提高全民質(zhì)量安全意識，提升全民質(zhì)量素養(yǎng)。

本文簡要介紹質(zhì)量科普的重要意義，總結(jié)目前質(zhì)量科普存在的難點問題，闡述基于人工智能的質(zhì)量科普傳播理念的應用優(yōu)勢和特點。質(zhì)量科普傳播智能平臺在技術選型上綜合考慮了質(zhì)量科普傳播的特點，以某國產(chǎn)機器人的軟硬件配置為基礎，結(jié)合質(zhì)量科普實際工作經(jīng)驗，設計開發(fā)了一套模塊化、高效率的人工智能質(zhì)量科普傳播系統(tǒng)。基于機器人已有的運維數(shù)據(jù)（關鍵詞導引、應用信息等）并通過對機器人的AI訓練，總結(jié)人工智能應用于質(zhì)量科普傳播工作中的經(jīng)驗，為“人工智能+質(zhì)量科普”這一創(chuàng)新方式提供經(jīng)驗參考和數(shù)據(jù)支持。

1 質(zhì)量科普的意義及分類

產(chǎn)品和服務質(zhì)量關系到百姓的安全健康，關系到企業(yè)生存發(fā)展。近年來，質(zhì)量問題受到全社會的日益關注，在食品農(nóng)產(chǎn)品、家居建材、文教玩具等方面出現(xiàn)了一批民眾關注的熱點問題。這些產(chǎn)品質(zhì)量安全問題不但危害人民群眾生命健康安全，還導致質(zhì)量謠言盛行，降低國家信譽和形象，中國產(chǎn)品質(zhì)量信譽一次次受到?jīng)_擊。對產(chǎn)品質(zhì)量安全知識進行科普是提高公眾產(chǎn)品質(zhì)量安全認知水平的重要途徑，也是應對和平息產(chǎn)品質(zhì)量安全輿情事件的重要手段之一。

根據(jù)科普的目的和方式，可以將產(chǎn)品質(zhì)量安全科普分為長期科普、短期科普和應急科普模式[4]。長期科普是一項長期的、需要持之以恒的工作。各級政府及相關部門要發(fā)揮主導作用，制訂開展質(zhì)量科普計劃，通過專家解讀、學校教育、科普信息庫、專業(yè)網(wǎng)站、微信號、公眾號及進社區(qū)、進基地等多種形式，充分發(fā)揮政府職能部門、專業(yè)機構(gòu)及專家學者、社會團體等多方面作用，使質(zhì)量科普工作持續(xù)、有序、有計劃地開展下去。短期科普是一段時間的集中科普。比如為提高生產(chǎn)者的安全生產(chǎn)意識和技能舉辦的各類培訓(科普)班，以及面向公眾開展的質(zhì)量安全科普宣傳周、知識競賽、主題活動以及進社區(qū)、進學校、進基地等科普活動。應急科普是指為了應對產(chǎn)品質(zhì)量安全輿情事件而緊急開展的科普，應急科普是事中科普的一種主要模式。

質(zhì)量科普根據(jù)其知識傳播對象的不同，可分為學生質(zhì)量科普教育、消費者質(zhì)量科普培訓、企業(yè)質(zhì)量科普預防。針對這三種對象的質(zhì)量科普既可以通過長期科普模式，開展長期質(zhì)量科普計劃完成，也可以通過短期科普的集中科普加以實現(xiàn)。例如，通過舉辦研學活動邀請中小學生對質(zhì)量科普基地進行參觀，感受質(zhì)量文化，深入探索質(zhì)量檢測實驗室；在社區(qū)、商場定期舉辦質(zhì)量科普安全講座，為消費者播放質(zhì)量安全知識宣傳視頻；深入企業(yè)，為產(chǎn)品生產(chǎn)和經(jīng)營者普及質(zhì)量安全知識，防微杜漸，從源頭上預防質(zhì)量安全事故的發(fā)生。無論何種模式、針對哪些傳播對象，質(zhì)量科普都旨在通過普及質(zhì)量安全知識提高公眾的產(chǎn)品質(zhì)量安全認知水平，進一步滿足人民對美好生活的向往，提高人民的生活品質(zhì)。

2 人工智能理念的應用

2.1 概述

人工智能（Artificial Intelligence），英文縮寫為 AI，是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術及應用系統(tǒng)的一門新的技術科學[5]。人工智能是計算機科學的一個分支，它試圖了解智能的實質(zhì)，并生產(chǎn)出一種新的能以人類智能相似的方式做出反應的智能機器，該領域的研究包括機器人、語言識別、圖像識別、自然語言處理和專家系統(tǒng)等[6]。

2.2 人工智能對質(zhì)量科普的影響意義

大數(shù)據(jù)應用方興未艾，人工智能已悄然而至。人工智能已逐漸滲透到社會的各個領域，引起經(jīng)濟結(jié)構(gòu)、社會生活和工作方式的深刻變革，并重塑世界經(jīng)濟發(fā)展的新格局。人工智能在全球發(fā)展中的重要作用已引起國際范圍內(nèi)的廣泛關注和高度重視[7]，多個國家已將人工智能提升為國家戰(zhàn)略，出臺了相關政策和規(guī)劃，力爭搶占科技的制高點。美國先后頒布了《為人工智能的未來做好準備》和《國家人工智能研發(fā)戰(zhàn)略規(guī)劃》，歐盟委員會制定了SPARC機器人創(chuàng)新計劃，英國和德國政府分別制定了“現(xiàn)代工業(yè)戰(zhàn)略”和“工業(yè)4.0”計劃，日本政府規(guī)劃了人工智能產(chǎn)業(yè)化路線并部署了超智能社會[8]。我國政府于2017年7月8日發(fā)布了《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，明確了人工智能作為我國產(chǎn)業(yè)升級和經(jīng)濟轉(zhuǎn)型的主要動力[9]。而高德納(Gartner)在研究中公布的2017年重大科技發(fā)展趨勢表指出：未來將是以智能為核心、通過數(shù)字化實現(xiàn)萬物互聯(lián)的時代，人工智能將無處不在[10]。

在人工智能浪潮的沖擊和影響下，社會的各個領域都在經(jīng)歷著變革。在此背景下，在做好傳統(tǒng)質(zhì)量科普工作的同時，更要思考如何規(guī)劃好明天的“人工智能+質(zhì)量科普”模式。這對研究應用新技術推動質(zhì)量科普事業(yè)的發(fā)展具有重要意義。

3 質(zhì)量科普傳播智能平臺設計

3.1 概述

質(zhì)量科普傳播智能平臺是一套可以進行科普知識問答、科普實踐引導、科普視頻播放、科普教學互動的人工智能平臺，基于向硬件云平臺錄入質(zhì)量科普知識內(nèi)核，通過一套基于語音識別、語義理解、語音合成、人臉識別和跟蹤、機器視覺等多種智能人機交互能力的機器人本體系統(tǒng)，探索“人工智能+質(zhì)量科普”的創(chuàng)新工作模式。

3.2 系統(tǒng)架構(gòu)

平臺系統(tǒng)采用基于互聯(lián)網(wǎng)的C/S架構(gòu)，機器人終端通過接入層、服務層來訪問引擎層，使機器人獲得語音、語義和人臉識別能力，其基本拓撲結(jié)構(gòu)如圖1所示。

3.3 工作流程

質(zhì)量科普傳播智能平臺的工作模塊由四大部分組成，分別是硬件終端（所有對外服務展示的載體，見圖2）、語音識別系統(tǒng)ASR（將用戶語音轉(zhuǎn)換為文本）、語義解析系統(tǒng)NLU（理解用戶語言的真正含義）以及語音合成系統(tǒng)TTS（將文本答案轉(zhuǎn)換成語音）。

圖1 質(zhì)量科普傳播智能平臺系統(tǒng)架構(gòu)

圖2 硬件終端實物圖及部件圖

質(zhì)量科普傳播智能平臺的工作流程為：用戶端通過語音向硬件終端詢問質(zhì)量安全知識，硬件終端接收后流轉(zhuǎn)到系統(tǒng)的語音平臺，通過平臺的語音識別（ASR）將語音消息轉(zhuǎn)換為文本消息傳輸?shù)较到y(tǒng)的語義平臺，隨后通過語義理解（NLP）進行分析，將分析結(jié)果再次傳輸給語音平臺，最后通過語音播報（TTS）將質(zhì)量安全知識播報給用戶。安全知識的內(nèi)容需要維護人員通過管理平臺進行錄入，傳輸給語義平臺進行分析。其中，人工智能系統(tǒng)語音平臺中的ASR相當于耳朵、TTS相當于嘴巴，語義平臺的語義理解（NLP）是最核心部分相當于大腦，大腦分析的來源是維護人員通過管理平臺進行內(nèi)核錄入，然后基于計算機的神經(jīng)網(wǎng)絡進行分析計算（見圖3和圖4）。

3.4 應用實踐

平臺維護人員通過管理平臺建立質(zhì)量科普知識庫，并定期進行錄入和維護，形成強大的質(zhì)量科普人工智能數(shù)據(jù)庫。質(zhì)量科普傳播智能平臺的智能機器人結(jié)合人體感應、避障與人臉識別等技術，可以主動感應附近的人，并主動移動到相關的人面前，與對應的人進行交流互動，實現(xiàn)質(zhì)量知識互動問答。與此同時，機器人集成了激光SLAM導航技術和自適應實時路徑規(guī)劃技術。多個測距攝像頭、障礙物躲避超聲波傳感器及紅外防跌落傳感器，采用激光雷達實現(xiàn)SLAM，結(jié)合超聲波來防護其檢測盲點。可以根據(jù)質(zhì)量科普實踐場地情況，設置多個互動講解點，為質(zhì)量科普實踐場地的學習參觀者進行引路和智能講解，在講解途中可以進行人機互動并播放質(zhì)量安全知識視頻。

根據(jù)質(zhì)量科普傳播對象情況，受眾群體一般可分為學生、消費者及企業(yè)生產(chǎn)者。平臺針對不同的傳播對象在管理平臺建立不同的質(zhì)量科普知識庫，精準化、有針對性地提高質(zhì)量科普傳播效率。針對學生，科普內(nèi)容深入淺出，覆蓋學生常接觸到的食品、兒童玩具、文教用品等內(nèi)容，與課本、理論課程相結(jié)合，設計制作適合不同年級學生認知水平的科普視頻課程，通過智能機器人與學生開展互動，生動地傳播質(zhì)量安全知識；針對消費者，科普內(nèi)容關注質(zhì)量民生，覆蓋民生關切的質(zhì)量安全風險知識及相關質(zhì)量安全突發(fā)事件處理等內(nèi)容，與社會質(zhì)量事件熱點相結(jié)合，用產(chǎn)品質(zhì)量檢測數(shù)據(jù)回應民生關切，通過與智能機器人的互動及播報相關質(zhì)量視頻，幫助消費者煉就識別產(chǎn)品質(zhì)量的“火眼金睛”；針對企業(yè)生產(chǎn)者，科普內(nèi)容以強調(diào)產(chǎn)品質(zhì)量安全的重要性為主線，根據(jù)企業(yè)需求制作專業(yè)對口的質(zhì)量安全知識視頻，通過智能機器人互動交流服務幫助企業(yè)答疑解惑，進一步提高企業(yè)管理者的質(zhì)量安全意識。

圖3 面向自然語言處理的深度學習平臺（DLTK）

圖4 DLTK-NER

4 結(jié)語及展望

質(zhì)量科普傳播智能平臺利用人工智能技術，創(chuàng)新性地將傳統(tǒng)質(zhì)量科普傳播工作與人工智能相結(jié)合，針對不同科普傳播對象，建立質(zhì)量科普知識庫，有針對性地制作開發(fā)質(zhì)量科普問答互動內(nèi)容、質(zhì)量科普傳播視頻課程，能夠?qū)崿F(xiàn)人機質(zhì)量科普相關知識的互動交流，并開展質(zhì)量科普實踐場地的人工智能引導和講解，進一步提高質(zhì)量科普傳播的針對性、有效性和趣味性。

目前質(zhì)量科普傳播智能平臺剛剛起步運營，“人工智能+質(zhì)量科普”這一創(chuàng)新工作模式仍處于探索階段，無經(jīng)驗可尋，運營數(shù)據(jù)積累來源較為單一，該平臺對質(zhì)量科普傳播促進的成效仍有待民眾滿意度測評信息的反饋。因此，下一步質(zhì)量科普傳播智能平臺將在實踐應用中不斷積累經(jīng)驗，根據(jù)民眾反饋及時完善調(diào)整運營機制，為“人工智能+質(zhì)量科普”提供相關經(jīng)驗和技術參考，為傳播質(zhì)量科普、夯實質(zhì)量文化貢獻更多力量。