地震科普智能机器人可行性分析及系统功能设计

马 亮，郭啟倩，郑 蕊，周 辉

（中国地震局第二监测中心，陕西 西安 710054）

地震科普智能机器人可行性分析及系统功能设计

马 亮，郭啟倩，郑 蕊，周 辉

（中国地震局第二监测中心，陕西 西安 710054）

本文提出了利用智能机器人进行地震科普宣传的新思路，是对地震科普宣传的一次创新和有益探索。设计地震科普资源库，收集各种地震科普作品并录入到科普资源库中，作为行业基础知识库。同时，根据公众对地震科普机器人的兴趣点，在深入各机器人厂家调研其可行性基础上，设计地震科普机器人的系统功能，利用智能引擎分析从科普资源库中提取相关信息实现与公众的互动。

地震科普；智能机器人；公众互动

0 引言

随着科技的发展与进步，社会公众对地震科学知识更加重视与渴望。国家地震局也把防震减灾科普教育作为工作的重中之重，全面推进防震减灾科普教育进学校、进社区、进农村、进企业、进家庭、进机关。如何提升地震科普宣传的实效性和针对性，成为广大地震科普工作者共同探讨的话题。创新地震科普传播方式，提升地震科普的科技含量，无疑可以吸引群众更多的关注，发挥更好的宣传效果。利用智能机器人进行地震科普宣传，是对地震科普宣传的一次创新和有益探索[1]。

目前地震局尚没有推出一款可用于地震科普的智能机器人。对于大量的地震科普资料，也缺乏统一的管理平台。利用地震科普智能机器人进行宣传是对地震科普的一次创新和探索，有利于吸引公众的眼球，提升宣传效果。

1 现状分析

机器人（Robot）是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作。

当前，机器人产业迅猛发展，最初只是在工业领域，由机器人代替人类的从事简单、繁重的工作。得益于大数据技术和深度学习技术的发展[2]，机器人已经愈加智能化。在围棋领域，阿尔法围棋（AlphaGo）先后战胜李世石和柯洁，标准着阿尔法围棋的棋力已经超过人类职业围棋顶尖水平。在教育领域，人工智能机器人AI-Maths花了22分钟答完2017高考数学，得到105分。在政务服务领域，一款成熟的政务服务机器人具有人脸识别、语音识别等人机交互功能，并通过装载摄像头、触摸屏、身份证阅读器、IC插卡器、热敏打印机等外设可实现迎宾取号、咨询接待、业务引导、信息查询、自助缴费等业务功能。产品可广泛适用于税务、电力、公检法、海关、银行等政务行业[3]。

地震科普机器人是专门用于地震科普的智能机器人，是“平台机器人+地震科普”。所谓平台机器人是在不同的场景下，提供不同的定制化智能服务的机器人应用终端。从外观、硬件、软件、内容和应用，都可以根据用户场景需求进行定制，真正可做到“机器人+百行百业”，为客户提供更优质、便捷的云端空间和服务资源，实现人、智能硬件、应用场景之间的无缝衔接，在更多场景创造更大价值[4]。

本项目为地震科普智能机器人设计地震科普资源库，收集各种地震科普作品并录入到科普资源库中，作为行业基础知识库。同时，根据公众对地震科普机器人的兴趣点，设计地震科普机器人的系统功能，利用机器人的智能引擎分析从科普资源库中提取相关信息实现与公众的互动。

2 地震科普资源库设计

设计地震科普资源库，并录入科普作品。设计地震科普数据库，一方面为地震科普资料共享提供统一平台；另一方面通过接口实现与平台机器人的对接，机器人通过智能分析引擎分析公众的问题，依据地震科普知识库给出智能服务[5]。

为了实现与用户的良好互动，地震科普智能机器人需要智能理解、精确地定位公众提出的科普问题，并能提供个性化的科普介绍和良好的用户体验。也就是说，地震科普智能机器人要满足自动化、智能化、人性化的要求。地震科普数据库的科普作品越齐全、越新颖，机器人就会越智能，用户的体验也会更良好。因此需要收集大量科普资料，尤其是原创、新颖的科普作品，并录入到科普数据库中。

地震科普数据库需要不断维护更新，既需要收集已有地震科普资料，又急需大量有创意、新颖的作品丰富科普数据库。无论是整理加工还是再创作，都比较耗费时间、人力。尤其是有创意、新颖的作品比较稀缺，可能需要面向公众征集。

3 地震科普机器人市场调研

地震科普智能机器人面向的对象是大众，该机器人通过开展交互式的科普教育，使科普对象能通过互动式的学习获得防灾、避险的必要知识。科普对象涵盖了各行各业的人群，包括幼儿园、中小学生、大学生、非专业成年人等。每一种人群对地震科普的需求是不一样的，其兴趣点也不一样[6]。我们只有做好需求分析，设计的系统才能有良好的用户体验。

为了准确的把握公众心理，通过设计调查问卷和访谈，深入学校、街道、社区了解公众对地震科普机器人的兴趣点、功能要求，形成调查报告。根据调查报告，设计地震科普机器人的功能模块。

实体机器人核心技术涉及人脸识别、语音识别、认知与情感交互、人工仿生、建模仿真、深度学习等前沿技术。显然，地震科普智能机器人的开发要依托市场上相对成熟的平台机器人，而不是从最底层进行技术攻关。换句话说，我们并不关注机器人如何识别语音，而是关注机器人提供的科普服务满足不满足公众的需求。因此需要我们对公众的需求进行调研形成系统功能设计，选择合适的机器人厂家进行定制。

依照系统的功能设计，深入各机器人厂家调研其可行性，形成调研报告。除了硬件条件的限制，用户体验影响比较大的另外一个重要因素是选择哪家机器人厂商，采用哪种检索算法。目前的机器人厂家有很多，各家的服务、价格也不尽相同，差别很大。因此需要到多家机器人厂商实地调研、走访交流，了解各家机器人厂商的平台特点、服务、价格，对其已经推向市场的成熟产品进行测试，才能选择出合适的机器人厂商，推出的智能科普机器人才能满足用户需求。

4 功能设计

地震科普智能机器人的总体架构思路是预先从科普资源库中采集大量的问答知识，并定期收集这些资源后使用成熟的检索引擎技术进行索引创建，当收到公众提问时，机器人通过特定的算法检索索引并找出与问题最贴切的答案[7]，所以可以将机器人的实现分为主要两个部分：构建地震科普资源库，实现与用户的良好互动。在技术实现上按以下步骤实施：

首先构建地震科普资源库，收集各种地震科普作品并录入到科普资源库中，作为地震科普基础知识库。我们的优势在于拥有丰富的地震科普资料，收集各种地震科普作品并录入到科普资源库中。地震科普数据库的科普作品越齐全、越新颖，机器人就会越智能，用户的体验也会更良好[8]。

其次，设计系统的功能模块。根据市场调研报告设计相关功能，推出与公众智能互动的机器人。该智能科普机器人的初始功能设计分为科普展示、智能互动、应急求援三个模块，具体功能设计会根据用户调查和实际体验进行调整。

科普展示模块可以展示防震避险的基本知识、附近避难场所、科普场所等，主要是公众最为关切的科普知识，用户最感兴趣的新颖科普作品。

智能互动模块是系统的核心模块，其智能化程度需要不断提升，也需要不断完善。智能机器人利用智能分析引擎分析公众的问题，通过关键词、问答模式等识别客户问题，依据地震科普知识库给出智能服务，如有需要也可转入人工服务。智能地检索出未解决的问题，供科普工作人员进行调研讨论，并通过系统做出标准回复，同时更新科普资源库，快速精准触达人民群众，提升地震科普的服务体验。

应急求援模块本质上也属于智能互动的一部分，设定场景为地震突然发生后，灾区群众发出求救，上传灾区图片，智能机器人给出救援指南和安慰信息。

5 未来应用

1. 设计地震科普数据库对地震科普作品统一管理，可为地震科普资料共享提供统一平台。

2. 智能科普机器人可用于地震科普馆、学校、小区、科研院所等，真正让地震科普惠及千家万户。利用地震科普智能机器人进行宣传是对地震科普的一次创新和探索，有利于吸引公众的眼球，提升宣传效果。

3. 在推出智能科普机器人的同时，也会推出智能互动的 APP。用户可通过手机下载智能互动的APP，随时随地学习防震避险的知识。各个省局官方微信公众号可添加智能互动功能，通过智能机器人全天候解决公众疑问。各种科普信息快速精准触达人民群众，提升地震科普的服务体验。

[1] 基于图灵机器人的智能地震科普微信公众号的实现[J]. 信息化建设. 2016(1).

[2] 基于云服务的科普资源平台研究与设计[J]. 软件导刊.2015(7).

[3] 房施东, 韩双喜, 杨清文, 等. 基于模型的气象雷达数据处理训练模拟系统开发[J]. 软件, 2014, 35(4): 24-28.

[4] 田野. Hadoop下海量遥感数据的处理[J]. 软件, 2014, 35(4):53-55.

[5] 张鲲, 陈美伊, 李壮, 等. 基于单片机的家庭智能火灾报警系统的设计[J]. 软件, 2014, 35(4): 87-89, 96.

[6] 王海沛，李中志. 基于云架构的山洪灾害监测预警系统的设计与实现[J]. 软件, 2015, 36(5): 97-104.

[7] 基层防震减灾科普教育工作举足轻重[J]. 防灾博览.2017(2): 12-21.

[8] 西部形变数据分中心在提升数据服务能力方面的探究[J].软件. 2016(1).

Feasibility Analysis and System Function Design of Intelligent Robot for Earthquake Science

MA Liang, GUO Qi-qian, ZHENG Rui, ZHOU Hui
(Second Crust Monitoring and Application Center, CEA, Xi’an 710054)

This paper puts forward the new idea of using the intelligent robot to carry on the science propaganda of the earthquake, which is an innovation and beneficial exploration to the popularization of the earthquake science.Design the earthquake science database, collect all kinds of earthquake science works and enter into the database, as the industry basic knowledge base. At the same time, according to the public's interest in earthquake science, the system function of the geophysical robot is designed on the basis of the feasibility of the research on the feasibility of the robot, and the intelligent engine analysis is used to extract the relevant information from the popular resource library to realize the interaction with the public.

Earthquake science; Intelligent robot; Public interaction

TP391. 41

A

10.3969/j.issn.1003-6970.2017.11.024

本文著录格式：马亮，郭啟倩，郑蕊，等. 地震科普智能机器人可行性分析及系统功能设计[J]. 软件，2017，38（11）：123-125

马亮(1982-)，男，山东潍坊人，硕士研究生，现在中国地震局第二监测中心科技信息室工作，工程师，主要研究方向信息安全与海量数据存储；郭啟倩(1990-)，女，助理工程师，研究方向：GIS制图技术；郑蕊(1981-)，女，工程师，研究方向：GIS应用技术；周辉(1981-），男，高工，研究方向：地震模拟技术及高性能运算。