论文总字数：33711字

摘 要

随着人工智能技术的发展，语音识别、语音合成以及语义识别等语音处理技术结合软件、硬件等平台已经逐渐开始应用到现实生活中来了，极大地方便了人们的日常的工作和生活。有关聊天机器人的研究也随之快速发展。电子词典、翻译工具、电子书等学习工具则在学习和工作中给我们提供了极大的便利。但是目前，将聊天机器人与学习工具的结合的工具软件却少的可怜，因此，将聊天机器人与词典、翻译工具等的结合的学习应用软件的开发具有现实需求。

本文主要介绍了在本课题中所开发的基于问答形式的学习软件有关的知识和技术，并详细介绍了软件系统的设计与实现过程。在本课题中，主要完成了PC端以及Android手机客户端基于问答形式的学习软件的开发。所开发的软件系统将聊天机器人、电子词典、翻译工具以及背单词软件等工具融合为一体，主要分为三大模块：英语学习模块、汉语学习模块以及娱乐聊天模块。其中，英语学习模块主要实现了英语及汉语语音输入、单词查询、英汉互译、生词库管理以及背单词等功能；汉语学习模块主要完成的功能有普通话及各种方言语音输入，字、词、成语、名人名言及诗词的查询，其中名人名言和诗词的查询支持关键字模糊查询；娱乐聊天功能模块主要实现人机语音交互的功能，用户可以得到有关天气、新闻、百科知识、计算、笑话、故事、成语等日常信息，可以进行简单的聊天。本次课题所设计的PC端软件和手机客户端软件基本实现了预期的功能，可以满足辅助用户进行学习和工作的需求。

关键词：语音识别、语音合成、学习软件、人机交互。

THE DEVELOPMENT OF LEARNING SOFTWARE BASED ON THE FORM OF QUESTION AND ANSWER

Abstract

With the development of artificial intelligence, voice processing technology including speech recognition, voice synthesis , semantics recognition and many more, combining with platform of software and hardware, has gradually began to be applied to real life, which brings great convince to people’s daily work and life.The research of chat robot has attracted more and more attention from industry and academia. Electronic dictionaries, translation tools, books and other learning tools in the study and work provides us with a great convenience. But at present, the chat robot and learning tools to combine the software is very little.Therefore，develop a dictionary, a translation tool and a chat robot with a combination of learning software has a realistic demand.

This paper mainly introduces the knowledge and technology related to the learning software based on the form of question and answer, and introduces the design and implementation process of software system in detail. In the project, I mainly completed the PC and Android mobile client-based Q amp; A learning software development. The software system is integrated with the tools such as chat robot, electronic dictionary, translation tools and memorizing words and so on，which is mainly divided into three modules: English learning module, Chinese learning module and entertainment chat module. The English learning module mainly realizes the functions of English and Chinese speech input, query words, English Chinese translation, thesaurus management and memorizing new words etc. The main functions of the Chinese language learning module are Mandarin and various dialect speech input, word, idiom, celebrity and poetry of the query, and the famous and poems of the query support keyword fuzzy query. Entertainment chat function module mainly realizes the function of human-computer interaction, the user can get daily about the weather, news, encyclopedic knowledge, calculation, jokes, stories, idioms, and other information, and it can achieve a simple chat. The subject of the design of the PC client software and mobile client software achieved the basic function of the expected, and it is able to meet users's demand for learning and work.

KEYWORDS: Speech Recognition, Speech Synthesis, Learning Software , Human-computer Interaction.

目录

摘要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 研究背景与意义 1

1.2 智能问答机器人发展现状 1

1.3 论文主要内容 2

第2章 相关理论知识 4

2.1 智能问答系统的组成结构 4

2.2 语音识别（ASR） 4

2.3 自然语言理解（NLU） 5

2.4 对话管理（DM） 6

2.5 自然语言生成（NLG） 7

2.6 语音合成（TTS） 7

2.7 艾宾浩斯记忆法 8

2.8 中文分词技术 9

2.8.1 中文分词的必要性 9

2.8.2 中文分词技术 9

2.8.3 中文分词技术难点 10

2.9 本章小结 11

第3章 开发工具介绍 12

3.1 Qt GUI应用程序开发框架 12

3.2 Android操作系统 12

3.2.1 Android开发平台简介 12

3.2.2 Android开发平台特征 12

3.3 MySQL数据库 14

3.4 语音技术应用 15

3.4.1 讯飞语音API 15

3.4.2 百度语音API 15

3.4.3 云知声语音API 16

3.4.4 微信语音API 16

3.5 本章小结 16

第4章 智能问答学习软件设计 17

4.1 软件需求分析 17

4.2 PC端软件概要设计 17

4.2.1 英语学习功能模块 17

4.2.2 汉语学习功能模块 18

4.2.3 娱乐聊天功能模块 18

4.3 Android客户端软件概要设计 19

4.3.1 聊天功能 19

4.3.2 语音功能 19

4.3.3 英语模块 20

4.3.4 汉语模块 21

4.4 本章小结 21

第5章 智能问答学习软件实现 22

5.1 PC端软件详细设计 22

5.1.2 英语学习模块 22

5.1.3 汉语学习模块 25

5.1.4 娱乐聊天模块 27

5.1.5 成语库 27

5.2 Android客户端详细设计 28

5.2.1 聊天功能 28

5.2.2 语音功能 29

5.2.3 英语模块 30

5.2.4 汉语模块 31

5.3 软件功能测试 32

5.3.1 PC端软件测试 33

5.3.2 手机客户端测试 34

5.4 本章小结 35

第6章 总结与展望 36

6.1 总结 36

6.2 展望 36

参考文献 38

致谢 40

绪论

研究背景与意义

随着模式识别技术、计算机软件技术等相关技术的发展进步，有关智能机器人的研究越来越引起人们的关注。机器人研究方向种类繁多，针对不同的现实需求而侧重点各异。而有关聊天机器人的研究及应用近年来颇受重视，随着苹果公司率先推出语音助手Siri，各大科技公司争相投入该领域的竞争之中，目前微软、谷歌、百度等众多企业均启动了聊天机器人的研究。企业之间的激烈竞争也推动了聊天机器人产品化的进展，例如，阿里巴巴集团推出了淘宝千牛客服机器人，微软公司研发出了人工智能伴侣机器人“微软小冰”，百度推出了用于交互式搜索的聊天机器人小度。

聊天机器人系统可以看做是智能机器人技术与“互联网 ”的结合，其应用前景被广泛看好。聊天机器人的人机语音交互式体验可以极大地给用户的生活和工作带来便利，聊天机器人也被看做未来的互联网接口，其地位将和互联网发展过程中的浏览器相媲美。借助于聊天机器人的平台，越来越多的传统工作和工具将融入到聊天机器人之中。目前比较有代表性的案例有客服机器人的商业化应用、教育机器人的应用。通过将传统的客服工作融入到了聊天机器人之中，客服机器人可以完成在一定范围内的客户服务工作，并且高效率、低成本；而教育机器人则在一定程度上可以承担教师的工作任务，通过人机互动达到寓教于乐的效果。传统的学习工具或生活应用软件如：电子词典、日历、翻译工具、诗词书籍、百科全书、故事汇、航班查询工具等诸多应用，不仅由于软件升级带来很多麻烦，而且装置过多的软件非常占用系统内存空间。因此针对这个问题，本课题开发了基于问答形式，将以上常用工具进行了集合，通过一个软件系统来实现多种服务，减少多个软件安装升级带来的繁杂问题，降低软件工具对系统空间的占用率。并且同时开发出了PC端的软件和手机客户端软件，以应对用户不同的需求。

智能问答机器人发展现状

智能问答机器人，是在构建出人机交互的环境下，让机器通过自然语言模拟人类进行对话。智能问答系统简单来说是一个可以听懂人的语言并且会进行回答的软件系统，需要运行在特定的软件平台上，如电脑或者移动终端设备平台，而类人的硬件机械体则不是必需的承载设备。

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