63
Dialogov´y syst´em pro v´yuku ˇr´ıd´ıc´ıch letov´eho provozu zaloˇzen´y na diskr´etn´ı simulaci
Adam Ch´ylek1
1 ´ Uvod
V´yvoj hlasov´ych dialogov´ych syst´em˚u pˇrech´az´ı z telefonn´ıch linek na mobiln´ı a webov´e platformy. Tyto oblasti tˇeˇz´ı z multimodality, pˇredevˇs´ım ze spojen´ı hlasov´eho a grafick´eho ˇci dotykov´eho ovl´ad´an´ı. Pro v´yvoj multimod´aln´ıch dialogov´ych syst´em˚u byl navrˇzen framework zaloˇzen´y na diskr´etn´ı simulaci vych´azej´ıc´ı z pˇredstavy, ˇze dialog je posloupnost´ı ud´alost´ı (napˇr.
konec promluvy, interakce s grafick´ym rozhran´ım) mezi kter´ymi se stav syst´emu nemˇen´ı.
Nad t´ımto frameworkem byl vytvoˇren dialogov´y syst´em pro v´ycvik ˇr´ıd´ıc´ıch letov´eho pro- vozu (ATC). Tento v´ycvik dosud prob´ıhal tak, ˇze ATC cviˇcil spr´avn´e ˇr´ızen´ı letadel a komunikaci s tzv. pseudopiloty. Pseudopiloti jsou lid´e s prax´ı z leteck´eho provozu, kteˇr´ı textov´ymi pˇr´ıkazy ovl´adaj´ı letadla ve virtu´aln´ım vzduˇsn´em prostoru a hlasem komunikuj´ı s ATC, a pr´avˇe pseu- dopiloty zastupuje navrˇzen´y dialogov´y syst´em. Kromˇe hlasov´e komunikace tento syst´em mus´ı b´yt schopen pˇrij´ımat i vstupy z grafick´eho rozhran´ı, kter´e vid´ı ATC. To zobrazuje simulovanou radarovou obrazovku a umoˇzˇnuje ovl´ad´an´ı bˇehu cviˇcen´ı a zobrazen´ı dalˇs´ıch informac´ı o leta- dlech. Podobnˇe pak instruktor dozoruj´ıc´ı cviˇcen´ı m´a k dispozici grafick´e rozhran´ı ve kter´em m˚uˇze mˇenit dr´ahy letu letadel a dalˇs´ı vlastnosti prob´ıhaj´ıc´ıho cviˇcen´ı.
2 Diskr´etn´ı simulace
Diskr´etn´ı simulace vyuˇz´ıv´a simulaˇcn´ı procesy, ud´alosti, prostˇredky a simulaˇcn´ı ˇcas. Si- mulaˇcn´ı proces je aktivov´an po splnˇen´ı podm´ınek definovan´ych v simulaˇcn´ı ud´alosti, na kterou ˇcek´a. Simulaˇcn´ı ud´alosti se udrˇzuj´ı v jedn´e mnoˇzinˇe spoleˇcn´e pro celou simulaci a ˇr´ıd´ıc´ı proces vyb´ır´a z t´eto mnoˇziny vˇzdy jednu ud´alost, kter´a m´a nastat nejbl´ıˇze aktu´aln´ımu simulaˇcn´ımu ˇcasu. V reakci na svou aktivaci simulaˇcn´ı proces zmˇen´ı sv˚uj stav a bud’ je vygenerov´an´ım si- mulaˇcn´ı ud´alosti do jej´ı aktivace pozastaven, nebo skonˇc´ı. Diskr´etn´ı simulace nemus´ı bˇeˇzet v re´aln´em ˇcase, udrˇzuje si sv˚uj vlastn´ı simulaˇcn´ı ˇcas a ten se mˇen´ı diskr´etnˇe pˇri kaˇzd´e ud´alosti tak, ˇze ˇr´ıd´ıc´ı proces simulace nastav´ı simulaˇcn´ı ˇcas na hodnotu nejbliˇzˇs´ı dalˇs´ı ud´alosti z mnoˇziny simulaˇcn´ıch ud´alost´ı. Pro pˇr´ıpad interakce s ˇclovˇekem ˇci hardware je vˇsak tˇreba zaruˇcit, ˇze si- mulace v re´aln´em ˇcase pobˇeˇz´ı. Vznik´a t´ım omezen´ı na simulaˇcn´ı procesy, jejichˇz zmˇena stavu mus´ı probˇehnout v co nejkratˇs´ım ˇcase, nebot’ v jednu chv´ıli m˚uˇze bˇeˇzet jen jeden proces.
Simulaˇcn´ı procesy mohou ˇz´adat o sd´ılen´e simulaˇcn´ı prostˇredky, pˇriˇcemˇz pokud pro- stˇredek nen´ı k dispozici (jeho pˇredem nastaven´y poˇcet alokac´ı je vyˇcerp´an), je proces poza- staven, dokud se prostˇredek neuvoln´ı. Prostˇredky je tˇreba explicitnˇe uvolnit, k jejich uvolnˇen´ı nedoch´az´ı napˇr. zastaven´ım ˇci pozastaven´ım procesu, kter´y je alokoval.
1student doktorsk´eho studijn´ıho programu Aplikovan´e vˇedy a informatika, obor Kybernetika, e-mail: chy- lek@students.zcu.cz
64
Obr´azek 1:N´avrh dialogov´eho syst´emu Obr´azek 2:Grafick´e rozhran´ı
3 Dialogov´y syst´em
Dialogov´y syst´em pro v´ycvik ˇr´ıd´ıc´ıch letov´eho provozu vyuˇz´ıv´a kromˇe frameworku pro diskr´etn´ı simulaci tak´e syst´em pro automatick´e rozpozn´av´an´ı mluven´e ˇreˇci (ASR) s modulem pro porozumˇen´ı mluven´e ˇreˇci (SLU), synt´ezu ˇreˇci z textu (TTS) a syst´em simuluj´ıc´ı vzduˇsn´y prostor (ATG). Simulovan´a letadla, syst´emy ASR a TTS a uˇzivatel´e jsou reprezentov´ani ve frameworku diskr´etn´ı simulace jako simulaˇcn´ı procesy.
Syst´emy ASR a TTS simuluj´ı sd´ılen´y radiotelefonn´ı kan´al alokov´an´ım simulaˇcn´ıho pro- stˇredku s kapacitou 1. Syst´em ASR po dokonˇcen´ı rozpozn´av´an´ı pˇred´av´a dialogov´emu syst´emu kromˇe rozpoznan´e promluvy tak´e mˇr´ıˇzku s´emantick´ych entit (napˇr. volac´ı znak letadla, pˇr´ıkaz, letov´a hladina) z´ıskan´ych modulem porozumˇen´ı ˇreˇci, kter´e jsou pˇred´any pˇr´ısluˇsn´emu procesu letadel na z´akladˇe volac´ıho znaku.
Procesy letadel ˇcekaj´ı na nˇekolik ud´alost´ı, pˇredevˇs´ım na ud´alost aktualizace radarov´ych dat a ud´alost pˇr´ıkazu od ATC. Aktualizace radarov´ych dat prob´ıh´a periodicky a v reakci na tuto ud´alost proces kaˇzd´eho letadla aktualizuje definovan´e vlastnosti letu (poloha, rychlost, apod.) a pˇr´ıpadnˇe poˇsle syst´emu ATG pˇr´ıkazy, kter´e ATC nˇekterou z tˇechto vlastnost´ı podm´ınil. Reakc´ı na pˇr´ıkaz od ATC je zpravidla nejen proveden´ı pˇr´ıkazu odpov´ıdaj´ıc´ımu s´emantick´ym entit´am odesl´an´ım poˇzadavku na syst´em ATG, ale tak´e synt´eza odpovˇedi syst´emem TTS.
Uˇzivatel vyuˇz´ıv´a pro interakci s dialogov´ym syst´emem JavaScript klienta ve webov´em prohl´ıˇzeˇci, kter´y obsluhuje syst´emy ASR i TTS, a grafick´eho uˇzivatelsk´eho rozhran´ı. Spojen´ı s ASR je zajiˇstˇeno pˇres SIP, synt´eza prob´ıh´a pˇres HTML5 WebAudio a komunikace s dialogov´ym syst´emem pˇres WebSockety. Samotn´y dialogov´y syst´em je v jazyce Python s modulem pro diskr´etn´ı simulace SimPy.
4 Z´avˇer
V´yvoj nad frameworkem diskr´etn´ı simulace umoˇzˇnuje vytvoˇrit dialogov´y syst´em, kter´y je multimod´aln´ı a v´ıceuˇzivatelsk´y. Syst´em prezentovan´y v tomto pˇr´ıspˇevku je praktickou uk´az- kou pr´avˇe takov´eho syst´emu. V budoucnu lze nav´ıc syst´em rozˇs´ıˇrit o dialog inkrement´aln´ı.
Literatura
ˇSvec, J., ˇSm´ıdl, L., 2014. Semantic Entity Detection in the Spoken Air Traffic Control Data.
Speech and Computer, Vol. 8773. pp 394–401.
Muller, K., Vignaux, T., 2003. Simpy: Simulating systems in python. ONLamp.com Python Devcenter.
