A dialogue system based on ontology automatically built through a natural language text analysis

An integrated approach is created to the development of natural-language dialogue systems driven by an ontological graph database. Ontology here has a defined regular structure that contains typed semantic relationships between concepts, as well as related contexts, which may also have a multilevel structure and additional typing. The ontology is created automatically due to the semantic analysis of a natural language using a specially developed original software, which is set up to work with inflected languages, in particular Ukrainian. The ontology description is serialized in OWL format. To work as part of the dialog system, the ontology is transferred to the graph database Neo4j. The Cypher language is used for formal queries. The original phrases of the user are subject to a special method of semantic analysis, which determines the type of formal query to the database. The essence of the analysis is that the text of the user phrase goes through a series of checks. Based on their results, a set of basic templates for formal requests is determined, as well as additional constructions that are attached to the basic template. Some of the checks may also return the notion of substitution to certain specified positions of the formal query. Formal queries can return both contexts and lists of ontology concepts. In addition to concepts, queries can also return information about specific semantic predicates that connect them, which simplifies the synthesis of natural language responses. The synthesis of answers is based on special templates, the choice of which is directly related to the corresponding template of the formal query.Створено комплексний підхід до розробки природномовних діалогових систем, в основі яких лежить графова база даних онтологічного типу. Онтологія має визначену регулярну структуру, що містить типізовані семантичні відносини між поняттями, а також пов’язані з ними контексти, що також можуть мати багаторівневу структуру і додаткову типізацію. Онтологія створюється автоматично за рахунок семантичного аналізу природно-мовного тексту за допомогою спеціально розробленої оригінальної програми, яка налаштована насамперед на роботу з мовами флективного типу, зокрема української. Опис онтології зберігається у форматі OWL. Для роботи у складі діалогової системи онтологія переноситься до графової системи управління базами данних Neo4j. Для формальних запитів використовується мова Cypher. Вихідні репліки користувача системи підлягають спеціальному методу семантичного аналізу, за допомогою якого визначається вигляд формального запита до бази даних. Сутність аналізу полягає в тому, що текст фрази користувача проходить через ряд перевірок. За їх результатами визначається набір базових шаблонів формальних запитів, а також додаткові конструкції, що приєднуються до базового шаблону. Певні перевірки можуть також повертати поняття для підстановки у певні зазначені позиції формального запиту. Формальні запити можуть повертати як контексти, так і списки понять з онтології. Окрім понять, запити також можуть повертати інформацію про конкретні семантичні предикати, що їх пов’язують, що спрощує синтез природно-мовних відповідей. Синтез відповідей відбувається за спеціальними шаблонами, вибір яких напряму пов’язаний з відповідним шаблоном формального запиту