資源簡(jiǎn)介

前言
現(xiàn)如今，人工智能越來(lái)越多的出現(xiàn)在我們的生活中，家庭里、商場(chǎng)中、手機(jī)里，現(xiàn)在也正悄悄進(jìn)入我們的校園里。隨著人工智能的不斷發(fā)展，它能做的事情越來(lái)越多。
通過本項(xiàng)目學(xué)習(xí)，我們希望能夠打開“人工智能”的“黑盒子”，探究模塊的調(diào)用及代碼的執(zhí)行。對(duì)于人工智能，我們現(xiàn)如今要做的，就是理解它，識(shí)讀它。未來(lái)，我們期待與它和諧相處，一起成長(zhǎng)。
想要理解它，對(duì)話是第一步，那么不妨先從“聊聊天”開始吧！
第一單元 與智能機(jī)器人“聊聊天”
假設(shè)和你聊天的是一個(gè)人，他向你提問，你需要經(jīng)歷哪幾個(gè)步驟才能回復(fù)他？回復(fù)的步驟大致需要三步：首先是“聽”，然后是“思考”，最后是“說(shuō)”。下面我們通過三個(gè)微項(xiàng)目來(lái)理解智能機(jī)器人的回復(fù)過程，探究人工智能的語(yǔ)音識(shí)別應(yīng)用。
微項(xiàng)目1：它能聽得懂？
回復(fù)別人的問題，首先是“聽”，智能聊天機(jī)器人也是如此。但智能聊天機(jī)器人與人類不同，人類“聽”用的是“耳朵”，聲波傳入耳朵，耳膜震動(dòng)，隨后引發(fā)神經(jīng)沖動(dòng)，神經(jīng)沖動(dòng)傳入大腦，聽覺便產(chǎn)生了。
人工智能就其本質(zhì)而言，是對(duì)人的思維的信息過程的模擬。那么，智能語(yǔ)音聊天機(jī)器人是怎么“聽”的？它是怎么處理聲波的？又是怎么“聽懂”的？
下面，我們通過兩個(gè)活動(dòng)來(lái)依次理解智能語(yǔ)音聊天機(jī)器人程序“聽懂”的過程。
活動(dòng)1：錄音
要讓機(jī)器人聽見，首先要做的就是把別人問它的“問題”錄下來(lái)。
1.軟件和模塊的安裝準(zhǔn)備
安裝SpeechRecognition需要提前裝好Python的 PyAudio 框架。Anaconda軟件包含了很多諸如numpy、pandas等科學(xué)計(jì)算的工具包，為研究人工智能提供了很好的服務(wù)平臺(tái)，在windows環(huán)境下，我們使用Anaconda軟件來(lái)運(yùn)行程序。
2.調(diào)用SpeechRecogintion模塊
安裝好程序運(yùn)行所需的軟件后，直接進(jìn)入代碼的執(zhí)行，程序首先調(diào)用python的SpeechRecogintion模塊，這個(gè)模塊可以幫助實(shí)現(xiàn)錄音功能，并能檢測(cè)語(yǔ)音中的停頓，可以自動(dòng)終止錄音并保存。
3.定義錄音函數(shù)。函數(shù)內(nèi)部首先從系統(tǒng)麥克風(fēng)拾取音頻數(shù)據(jù)，采樣率為 16000。之后把采集到的音頻數(shù)據(jù)以wav格式保存在當(dāng)前目錄下的recording.wav文件中，供后面的程序使用。
3.調(diào)試運(yùn)行程序。
使用rec()語(yǔ)句調(diào)用函數(shù)，保存為“rec.py”文件。在Anaconda環(huán)境下調(diào)試運(yùn)行rec.py程序，當(dāng)程序界面出現(xiàn)“請(qǐng)說(shuō)話”字樣時(shí)，對(duì)準(zhǔn)麥克風(fēng)說(shuō)話，程序開始錄音。
錄音完成后，可以在程序同級(jí)目錄下找到錄好的音頻文件試聽一下效果。
活動(dòng)2：語(yǔ)音轉(zhuǎn)文本
錄音只是讓提問者的聲音以文件的形式保存了下來(lái)，要讓智能機(jī)器人“聽懂”被詢問的“問題”，還需要借助百度語(yǔ)音服務(wù)，將SpeechRecognition 錄制的音頻上傳至百度語(yǔ)音服務(wù)平臺(tái)，返回識(shí)別后的文本結(jié)果并輸出。
1.注冊(cè)百度語(yǔ)音賬戶
百度語(yǔ)音是百度云AI開放平臺(tái)提供的支持語(yǔ)音識(shí)別和語(yǔ)音合成的服務(wù)，注冊(cè)以后就可以直接訪問它的REST API 了，并且向普通用戶提供免費(fèi)的調(diào)用額度。
注冊(cè)成功以后，進(jìn)入語(yǔ)音服務(wù)的控制臺(tái)創(chuàng)建一個(gè)新的應(yīng)用，記下自己的 AppID、API Key 和 Secret Key。
2.語(yǔ)音識(shí)別代碼
安裝并調(diào)用Python的baidu-aip模塊，用來(lái)訪問REST API。安裝方法：pip install baidu-aip。
3.調(diào)試運(yùn)行程序
程序運(yùn)行后，對(duì)準(zhǔn)麥克風(fēng)說(shuō)話時(shí)，界面將顯示說(shuō)話的內(nèi)容文本。
通過以上兩個(gè)活動(dòng)，我們已經(jīng)做到了讓智能語(yǔ)音機(jī)器人完成回復(fù)任務(wù)的第一步——“聽懂”。理解了智能語(yǔ)音機(jī)器人的“聽”和我們?nèi)祟惖摹奥牎钡谋举|(zhì)區(qū)別。
討論：
1.談?wù)勀銓?duì)智能語(yǔ)音機(jī)器人的“聽”的過程是怎么理解的？
2．列舉應(yīng)用過語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)的場(chǎng)景。
微項(xiàng)目2：它會(huì)思考嗎？
思考是思維的一種探索活動(dòng)，是我們?nèi)祟惢貜?fù)別人問題的第二步“程式”。不同的人，因智力水平、人生經(jīng)歷及心情、環(huán)境等的影響，面對(duì)同一問題，會(huì)產(chǎn)生不同的回答，人類的思維活動(dòng)是復(fù)雜的心智操作過程。
人工智能從誕生以來(lái)，理論和技術(shù)日益成熟，應(yīng)用領(lǐng)域也不斷擴(kuò)大，可以設(shè)想，未來(lái)人工智能帶來(lái)的科技產(chǎn)品，將會(huì)是人類智慧的“容器”。人工智能可以模擬人的意識(shí)和思維，它雖然不是人的智能，但卻能像人那樣思考，也可能超過人的智能。
下面，我們通過兩個(gè)活動(dòng)來(lái)依次理解智能語(yǔ)音聊天機(jī)器人程序“思考”的過程。
活動(dòng)1：圖靈語(yǔ)義分析
圖靈機(jī)器人是一個(gè)提供（一定額度內(nèi)）免費(fèi)的智能聊天服務(wù)的平臺(tái)，注冊(cè)以后就可以創(chuàng)建自己的聊天機(jī)器人并接入到項(xiàng)目中。
1.進(jìn)入圖靈機(jī)器人的控制臺(tái)并創(chuàng)建一個(gè)新的聊天機(jī)器人，記下分配到的 apikey。
2.調(diào)用requests庫(kù)和json庫(kù)
該平臺(tái)也提供了開放的 REST API，但不像百度那樣有打包自己的SDK。所以需要使用Python的requests庫(kù)訪問。
此外，還要借助json庫(kù)，上傳一個(gè)json格式的請(qǐng)求（包含聊天內(nèi)容和個(gè)人信息等）。
3.定義robot函數(shù)，以便獲取圖靈平臺(tái)回復(fù)，再?gòu)氖盏降膶?duì)象中提取出回復(fù)的文本。robot函數(shù)代碼如下：（可以將函數(shù)中定義的字典“city”、“street”鍵的值對(duì)應(yīng)修改為自己所在的城市名稱和街道信息。）
4.調(diào)用robot函數(shù)。
定義request變量為微項(xiàng)目1語(yǔ)音識(shí)別轉(zhuǎn)文本函數(shù)listen()的返回值。定義response變量為含參函數(shù)robot(request)。
5.調(diào)試運(yùn)行程序
將程序保存為sikao.py,程序運(yùn)行后，對(duì)準(zhǔn)麥克風(fēng)說(shuō)話時(shí)，界面將顯示機(jī)器人回復(fù)的內(nèi)容文本。
活動(dòng)2：個(gè)性化語(yǔ)料庫(kù)
設(shè)想你創(chuàng)建的語(yǔ)音聊天機(jī)器人要用在什么場(chǎng)景下，希望它能幫你做些什么？假如你想讓它替你陪伴遠(yuǎn)在他鄉(xiāng)的奶奶，以解奶奶思念你之苦，那么你自然希望它能知道一些你的基本情況，以便應(yīng)對(duì)奶奶的詢問。
設(shè)計(jì)自己的專屬機(jī)器人，讓他“替你代言”，并能“如你所愿”的回答問題，那么就要有自己的私有語(yǔ)料庫(kù)。下面我們以圖靈機(jī)器人的管理頁(yè)面為例，來(lái)體驗(yàn)私有語(yǔ)料庫(kù)的創(chuàng)建和應(yīng)用。
1.設(shè)置機(jī)器人基本信息
登錄圖靈機(jī)器人管理頁(yè)面，在機(jī)器人“人物設(shè)置”中，可以為自己創(chuàng)建的機(jī)器人起名字，還可以設(shè)置它的年齡、性別、星座等基本信息。
2.添加語(yǔ)料庫(kù)
在圖靈網(wǎng)站的“添加語(yǔ)料庫(kù)”頁(yè)面，可以下載“語(yǔ)料庫(kù)導(dǎo)入模板”，填寫“問題”、“答案”、“相似問題”等條目，值得一提的是：?jiǎn)栴}和答案為必填項(xiàng)，相似問題為選填項(xiàng)，相似問題添加的越多，機(jī)器人越“聰明”。
3.新增私有語(yǔ)料
除使用模板導(dǎo)入外，還可以直接在圖靈機(jī)器人頁(yè)面上添加私有語(yǔ)料。比如可以將問題設(shè)置為：“你最喜歡的人是誰(shuí)”，將答案設(shè)置為：“當(dāng)然是人見人愛，花見花開的奶奶了！”。設(shè)想奶奶在聽見這個(gè)回答后，會(huì)不會(huì)笑得合不攏嘴。
4.調(diào)試運(yùn)行程序
使用Anaconda Prompt軟件重新運(yùn)行源程序，查看程序運(yùn)行效果。
討論：
1.談?wù)勀銊?chuàng)建的聊天機(jī)器人要應(yīng)用在哪些場(chǎng)景中？
2.你認(rèn)為增加個(gè)性化語(yǔ)料庫(kù)可以有哪些用途？
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