Diyalog Sistemleri İçin Bir Diyalog Tasarım Aracı

Transkript

1 Diyalog Sistemleri İçin Bir Diyalog Tasarım Aracı Hasan Erdoğan, Tolga Çiloğlu, Mübeccel Demirekler, Dinç Acar ASELSAN Elektronik San., P.K.101 Macunköy, Ankara, Elektrik ve Elektronik Müh. Böl., ODTÜ, Ankara, Özetçe Bir diyalog sistemi uygulaması oluşturulacağında, konuşma tanıma ve sentetik konuşma birimlerinin hazır olduğu düşünülürse, yapılması gereken, söz konusu uygulamanın gerektirdiği diyalog yönetimi yazılımının hazırlanmasıdır. Bu çalışmada, bir diyalog sistemi yazılımının tasarımının grafik ortamda yapılmasını ve çalıştırılmasını sağlayan bir yazılım aracı tanıtılmaktadır. Grafik ortam, akış çizelgesi oluşturulmasına izin vermekte, böylece olası mantık hataları en aza indirgenmekte ve değişikliklerin kolayca yapılması sağlanmaktadır. Giderek yaygınlaşan diyalog sistemleri için Diyalog Tasarım Aracı önemli bir kolaylık sağlamaktadır. 1. Giriş İnsan ile makinanın sesli iletişimi diyalog sistemlerinin temelini oluşturmaktadır. Diyalog sistemlerinin iki insan karşılıklı konuşuyormuş gibi doğal ve esnek bir iletişim kurulabilmesine imkan sağlaması amaçlanmaktadır. Diyalogtaki doğallık ve esneklik sayesinde kullanımı daha basit ve sonuç alması daha hızlı olan bir sistem oluşturulacaktır. Her kullanıcının rahatlıkla kullanabileceği hızlı bir yapının sunuluyor olması, diyalog sistemlerinin önemini arttırmaktadır. Diyalog sistemleri üç ana birimden oluşmaktadır: Konuşma tanıma, sentetik konuşma ve diyalog yönetimi. Sinyal işleme uygulamalarının iki temel alanı olan konuşma tanıma ve sentetik konuşma birimleri birbirlerinden bağımsız olarak çalışırlar. Diyalog yönetimi bu birimlerin üzerinde ve birleştirici olarak görev yapar. Diyalog sistemlerindeki ilk hedef çoğu zaman kullanıcıdan gerekli olan bilgilerin alınmasıdır. Gerekli olan bilgiler her diyalog sistemi için farklılıklar gösterebileceği gibi bu bilgilerin kullanıcıdan nasıl alınacağı da farklılıklar gösterir. Diyalog sisteminin amacına göre değişik stratejiler izlemek mümkündür [2]. Diyalog sistemleri tasarımı, kullanıcıyla sistem arasında olabilecek tüm diyalog senaryolarını kapsamalıdır. Bu durum karmaşık bir yazılım gerektirir. Tüm diyalog senaryolarını baştan düşünmek bazen mümkün olmaz. Diyalog sistemlerinin eksiklikleri uzun testler sırasında farkedilebilir. Gözden kaçırılan diyalog senaryolarının daha sonra yazılıma eklenmesi gerekebilir. Karmaşık bir diyalog sistemine yeni senaryoların eklenmesi diyalog yazılımını daha da zorlaştırır. Bu çalışmada, diyalog yönetimi yazılımının hazırlanmasında geleneksel metne dayalı programlamanın yerini almak üzere bir grafiksel programlama uygulaması olarak geliştirilmekte olan Diyalog Tasarım Aracı (DİTA) tanıtılacaktır. DİTA bir Windows uygulaması olarak düşünülmüş ve bir görsel programlama dili olan C++ Builder kullanılarak geliştirilmektedir. 2. Diyalog Sistemleri Diyalog sistemleri, kullanıcının karşısındaki makinayla bir insanmış gibi konuşabilmesine imkan sağlamakla görevlidir. Bir sesli diyalog arayüzü oluşturmak için insan sesi ve diliyle ilgili birtakım sinyal işleme

2 uygulamaları geliştirilmeli ve birleştirilmelidir. Şekil.1 de konuşma tanıma, sentetik konuşma ve diyalog yönetimi birimleriyle kullanıcıdan oluşan bir diyalog sistemi görülmektedir. Sesli diyalog arayüzünün giriş tarafında konuşma tanıma uygulamalarından faydalanılarak kullanıcının çıkardığı sesler algılanır. Çıkış tarafında ise sentetik konuşma uygulamalarından faydalanılarak kullanıcıya sunulacak bilgiler seslendirilir. Konuşma tanıma ve sentetik konuşma birimlerinin birleştirilerek sesli diyalog arayüzü haline getirilmesi diyalog yönetimi tarafından gerçekleştirilir. Konuşma Tanıma Diyalog Yönetimi Kullanıcı Sentetik Konuşma Şekil 1. Diyalog sistemlerinin genel yapısı Konuşma tanıma birimi, kullanıcının verdiği yanıtlar üzerinde sözcük tanıma/tarama işlemleri yapar ve sonuçlarını diyalog yönetimine aktarır. Tanıma sonuçlarını değerlendiren diyalog yönetimi, konuşma tanıma biriminden yeni taramalar yapmasını isteyebilir ya da sentetik konuşma biriminden kullanıcıya sunulmak üzere belirli soru ya da yanıt cümlelerinin sentezlenmesini isteyebilir. Gerekli olan cümleleri sentezlemek, sentetik konuşma biriminin görevidir. Sistem ile kullanıcı arasındaki diyalogta, sistemin ne yönde hareket edeceğine diyalog yönetimi karar verir. Diyalog yönetimi kararını, genelde, kullanıcıdan alınan bilgiler doğrultusunda verir. Kullanıcının vereceği bilgileri önceden bilmek mümkün olmadığı için, diyalog yönetimi olası tüm diyalog senaryolarını içeren bir karar ağacı yapısında olmalıdır. Diyalog yönetimi için her karar aşaması sistemin içinde bulunduğu durumu simgeler. Diyaloğun içinde bulunduğu durum, sistemin kullanıcıya o anda yönelteceği soruyu ya da yanıtı ve sistemin bir sonraki aşamadaki diyalog durumunun neler olabileceği bilgilerini içerir. Bir durumdan diğer bir duruma geçme şeklinde yönetilen diyaloğun basit bir mantığı olmasına rağmen diyalog yazılımının karmaşık bir yapısı vardır. Sistemin doğallığı ve esnekliği arttıkça karmaşıklığı da artar. Bu durum diyalog yönetimi yazılımının dikkatli ve sistematik olarak hazırlanmasını gerektirir. Diyalog yönetimi yazılımının hazırlanması hatalara oldukça açık ve programcı için zaman alıcı bir süreçtir. 3. DİTA Karmaşık bir yazılım grafiksel olarak gösterildiğinde daha kolay anlaşılır. Bu çalışmada da diyalog sistemlerinin tasarımında grafiksel gösterimden yararlanılmıştır. DİTA, diyalog sistemlerinin tasarımını grafiksel olarak yapan ve oluşturulacak yazılımı grafik ortamdan alınan bilgiler doğrultusunda otomatik olarak hazırlayan bir üst yazılımdır. DİTA, diyalog sistemleri tasarımı için geliştirilen bir grafiksel programlama uygulaması olarak tanımlanabilir.

3 3.1. Diyalog Yönetimi Tasarımı Herhangi bir zamanda, diyalog akışının hangi aşamada olduğu diyaloğun o anki durumunu gösterir. Diyalog yönetimi bir durumdan diğer bir duruma geçerek bir diyaloğu yönetir. Herhangi bir diyalog durumuna gelindiğinde, diyalog yönetimi o duruma özgü bazı işlevleri gerçekleştirir ve diğer bir duruma geçer. DİTA nın grafiksel ortamında durumlar dikdörtgen kutularla gösterilirler. Diyalog yönetimi durumlardan oluşan bir ağ yapısı olarak düşünülebilir. Her diyalog sistemi için sadece bir başlama durumu vardır. Buna karşılık birden fazla bitirme durumu olabilir. Başlama durumundan bitirme durumuna değişik yollardan varılabilir. Diyalog sistemini oluşturan her durumun belirli özellikleri vardır. Bunlara durum özellikleri denilir. Öncelikle, her durumun bir adı olmalıdır. Durum adları, DİTA nın grafiksel ortamında dikdörtgen kutuların üzerlerine yazılarak gösterilirler. Tasarımcı, grafiksel gösterimde gördüğü bir durumu diğer durumlardan ayırdetmek için oluşturduğu her duruma bir ad verir. Her durumun belirli görevleri vardır. Herhangi bir duruma gelindiğinde bazı alt uygulamalar yürütülür, kullanıcıdan gerekli olan bilgilerin alınabilmesi için bazı cümleler seslendirilir ve kullanıcının konuşması içerisinden belirli sözcükler taranır. Tüm bu işlemlerin nasıl yapılacağı, diyalog durum özellikleriyle belirlenir. Durumlar arasındaki geçiş DİTA nın grafiksel ortamında oklarla gösterilirler. Bir sonraki aşamada, diyalog yönetiminin içinde bulunacağı durum yeni bir durum olabileceği gibi o anki durum da olabilir. Diyalog yönetiminin durum geçişleri genelde kullanıcının verdiği bilgilerle belirlenir. Kullanıcıdan gelecek bir bilginin bir durum geçişi oluşturması isteniyorsa, bu bilgi DİTA nın grafiksel ortamında okların üzerine yazılarak gösterilir Durum Çizeneği Diyalog yönetimi tasarımı, grafiksel ortamda, başlama durumu, durumlar, durumlar arası geçişler ve bitirme durumlarıyla, her durum için durum özellikleri belirtilerek oluşturulan durum çizeneği ile yapılır. Durum çizeneğini daha iyi anlayabilmek için şehirlerin günlük hava durumlarını öğrenebileceğimiz örnek bir diyalog sistemi düşünelim. Hava durumu sistemini telefonla arayan bir kullanıcı Ankara, İstanbul ya da Denizli şehirlerinin o günkü hava durumlarını dinleyebilsin. Diyalog yönetimi tasarımına boş bir DİTA penceresi ile başlanır. Öncelikle diyalog yönetimini oluşturacak durumlar belirlenmelidir. Uygulamaya özgü tüm diyalog durumları pencere üzerinde teker teker yaratılır. Temel olarak, her durum için o duruma verilen ad, o duruma gelindiğinde sistemin soracağı soru ya da vereceği yanıt, kullanıcının vereceği yanıtlara göre bir sonraki aşamadaki diyalog durumunun ne olabileceği ve o duruma özgü bir takım alt uygulamalardan oluşan durum özellikleri belirtilir. Durumların yaratılmasından sonra, durumlar arası geçişleri belirleyen bağlantılar oluşturulur. Her bağlantı, o bağlantının çıktığı durumda belirli koşulların gerçekleşmesine karşılık gelir. Durumların birbirleri ile ilişkilendirilmesi sonucunda, diyalog yönetimine ait durum çizeneği yaratılmış olur.

4 SistemTanıtımı evet SistemYardımı ŞehirSeçimi ankara istanbul denizli HavaAnkara Havaİstanbul HavaDenizli evet GünlükHava YeniHavaDurumu SistemKapanışı Şekil 2. Hava durumu sistemi için hazırlanmış örnek bir diyalog durum çizeneği Hava durumu sistemi için Şekil 2 dekine benzer bir durum çizeneği hazırlanabilir. Diyalog sistemlerinde genelde sistem hakkında bilgi veren bir tanıtım bölümü bulunur. Kısaca sistemin tanıtıldığı bu bölüm için SistemTanıtımı adında bir durum oluşturulmuştur. Diyalog sistemlerinde, sistem kullanımı konusunda acemi olan kullanıcılar için sistemden nasıl yararlanılabileceğini anlatan bir yardım bölümüne gerek duyulabilir. Yardım bölümü, sistem kullanımı konusunda deneyimli olan kullanıcıların yardıma pek gereksinimleri olmayacağı için, kullanıcıların istediklerinde yararlanabilecekleri bir bölüm olarak düşünülebilir. Yardım bilgilerinin kullanıcıya aktarılması amacıyla SistemYardımı adında bir durum oluşturulmuştur. Diyalog yönetiminin daha sonraki aşamasında, hava durumu bilgisinin alınacağı şehrin belirlenmesi gerekmektedir. ŞehirSeçimi adıyla oluşturulan durum, kullanıcının seçtiği şehrin belirlenmesinde kullanılabilir. Bu aşamada, şehirlerin hava durumu bilgilerinin belirli bir kaynaktan (internetten ya da bir meteoroloji uzmanına danışılarak) alındığı varsayılabilir. Örneğin, sistemin seçilen şehrin günlük hava durumu bilgisini belirli bir kaynaktan alarak bir dosyaya kaydettiğini düşünebiliriz. Bu amaçla, seçilen şehre göre HavaAnkara, Havaİstanbul ya da HavaDenizli adlarında oluşturulan durumlardan birisi kullanılabilir. Daha sonra, GünlükHava adıyla oluşturulan durum, ilgili kaynaktan alınarak bir dosyada saklanan günlük hava durumu bilgisini kullanıcıya aktarır. Diyalog yönetimi, kullanıcının görüşmeyi bitirmeden önce yeni bir şehir ya da aynı şehir için tekrar hava durumu bilgisini alabilmesine olanak sağlayabilir. Bu amaçla, YeniHavaDurumu adında bir durum daha oluşturulmuştur. Kullanıcı yeni bir şehrin hava durumu bilgisini öğrenmek istiyorsa ŞehirSeçimi durumuna geri dönülebilir. Aksi halde, SistemKapanışı durumuna geçilerek diyalog sonlandırılır.

5 3.3. Diyalog Yönetimi Yazılımının Oluşturulması Durum çizeneği oluşturularak bitirilen diyalog yönetimi tasarımından sonraki aşama, oluşturulan sistemin çalışır hale getirilmesidir. Yani, diyalog yönetimi yazılımının yapılmasıdır. Diyalog yönetimi yazılımı değişik programlama dilleri kullanılarak hazırlanabilir. Bu durum, programlama dilleri üzerinde tecrübesi olmayan tasarımcılar için zaman alacak bir işlemdir. Ayrıca, tasarım ne kadar iyi olursa olsun, yazılım dikkatli bir şekilde hazırlanmazsa sistemin istenmeyen sonuçlar vermesi kaçınılmazdır. DİTA, durum çizeneği üzerinden aldığı durum bilgilerini kullanarak diyalog tasarımını çalışır bir sistem haline getirir. Böylece, diyalog sistemi tasarımı için ayrıca bir yazılım geliştirme çalışması yapmaya gerek kalmaz. DİTA üzerinde yapılan diyalog yönetimi tasarımı çalıştırıldığında, diyaloğun durumlar üzerinde ilerleyişini görmek de mümkündür. Genelde, diyalog sistemini oluşturan senaryolar üzerinden giderek gerçek sistemin tasarımla olan uyumluluğu kontrol edilebilir. 4. Sonuç Diyalog sistemlerinin günümüzde giderek yaygınlaşmaya başladığını görmekteyiz [1,2,3]. Bu çalışmada, diyalog sistemlerininin oluşturulmasına katkıda bulunacağını düşündüğümüz grafik ortamlı diyalog tasarım aracının geliştirilmesi amaçlanmıştır. DİTA, programcılığın detaylarına girmeden bir diyalog sisteminin hızlı ve güvenilir bir şekilde oluşturmasına olanak sağlar. Grafik ortamın en büyük avantajı öğrenilmesinin ve kullanılmasının kolay olmasıdır. DİTA, istenen diyalog yönetiminin bir akış çizelgesi olarak ekranda oluşturulmasını ve bu çizelgenin bir yazılıma dönüştürülerek çalıştırılmasını sağlar. Süren çalışmalar DİTA nın geliştirilmesini ve diğer alt birimlerle (telefon arabirimi, ses tanıma birimi, konuşma sentezleme birimi) birlikte çalıştırılmasını amaçlamaktadır. Kaynakça [1]. Kellner A., Rueber B., Seide F., ve Tran B.H., PADIS An Automatic Telephone Switchboard and Directory Information System, Speech Commun., cilt 23, s , [2]. Kellner A., Rueber B., Schramm H., Seide F., ve Souvignier B., The Thoughtful Elephant: Strategies for Spoken Dialog Systems, IEEE Trans. On Speech and Audio Processing, cilt 8, s , Ocak [3]. Pellom B., Ward W., The CU Communicator System, IEEE Workshop on Automatic Speech Recognition and Understanding, Keystone Colorado, Aralık [4]. Salor Ö. Ve Demirekler M., Sinyal İşleme Yöntemleri ile Türkçe Sözlük ve Tümcelerde Ezgi Değişimi, Siu [5]. Jelinek F., Statistical Methods for Speech Recognition, Massachusetts Institute of Technology, The MIT Press, Cambridge, London, 1997.