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Comunicação humano-robô através de linguagem falada
Doutoramento em Engenharia ElectrotécnicaNos últimos anos, as tecnologias que dão suporte à robótica avançaram
expressivamente. É possível encontrar robôs de serviço nos mais variados
campos. O próximo passo é o desenvolvimento de robôs inteligentes, com
capacidade de comunicação em linguagem falada e de realizar trabalhos úteis
em interação/cooperação com humanos.
Torna-se necessário, então, encontrar um modo de interagir eficientemente
com esses robôs, e com agentes inteligentes de maneira geral, que permita a
transmissão de conhecimento em ambos os sentidos. Partiremos da hipótese
de que é possível desenvolver um sistema de diálogo baseado em linguagem
natural falada que resolva esse problema. Assim, o objetivo principal deste
trabalho é a definição, implementação e avaliação de um sistema de diálogo
utilizável na interação baseada em linguagem natural falada entre humanos
e agentes inteligentes.
Ao longo deste texto, mostraremos os principais aspectos da comunicação
por linguagem falada, tanto entre os humanos, como também entre humanos
e máquinas. Apresentaremos as principais categorias de sistemas de diálogo,
com exemplos de alguns sistemas implementados, assim como ferramentas
para desenvolvimento e algumas técnicas de avaliação.
A seguir, entre outros aspectos, desenvolveremos os seguintes: a evolução
levada a efeito na arquitetura computacional do Carl, robô utilizado neste
trabalho; o módulo de aquisição e gestão de conhecimento, desenvolvido para
dar suporte à interação; e o novo gestor de diálogo, baseado na abordagem
de “Estado da Informação”, também concebido e implementado no âmbito
desta tese.
Por fim, uma avaliação experimental envolvendo a realização de diversas
tarefas de interação com vários participantes voluntários demonstrou ser
possível interagir com o robô e realizar as tarefas solicitadas. Este trabalho
experimental incluiu avaliação parcial de funcionalidades, avaliação global
do sistema de diálogo e avaliação de usabilidade.In recent years, robotics-related technologies have reached a remarkable level
of maturity. Service robots can be found in various fields. The next step is
the development of intelligent robots, capable of communicating in spoken
language and doing useful work in interaction / cooperation with humans.
It is then necessary to find a way to efficiently interact with these robots, and
with intelligent agents in general, enabling the transmission of knowledge in
both directions. We will assume that one can develop a spoken language
dialogue system to solve this problem. Therefore, the main goal of this
work is the design, implementation and evaluation of a dialogue system that
can be used on spoken language interaction between humans and intelligent
agents.
Throughout this document, we present and discuss the main aspects related
to spoken language communication, among humans as well as between
humans and machines. We present the main dialogue system categories,
with examples of some implemented systems, development tools and a few
evaluation techniques.
Then, we describe the developed dialog system and its integration in a real
robot, including the following aspects: the evolution in the computational
architecture of Carl, the robot used in this work; the knowledge acquisition
and management module, developed to support the interaction; and the new
dialogue manager, based on the “Information State” approach, also designed
and implemented within this thesis work.
Finally, an experimental evaluation involving the completion of several interaction
tasks involving several volunteers proved to be possible to interact
with the robot and perform the requested tasks. The evaluation includes a
partial evaluation of features, an overall evaluation of the dialogue system
and a usability evaluation