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對等互動語言學習對話系統
 
第五分項 數位典藏與學習之產業發展與推動計畫 工研院資通所 吳旭智/吳旭智

對語言學習者來說,最有效率的語言學習,就是持續和以該語言為母語的人士進行對話。然而這樣一對一的學習,需要非常高的成本,因此無法普遍地進行。一個可能的解決方案,就是透過電腦,來模擬這樣的『學習夥伴』,隨時隨地讓使用者有練習語言的機會。

近年來電腦輔助語言學習(CALL,亦即Computer Aided Language Learning)已愈來愈被廣泛應用。透過電腦的輔助,可以提供額外的語言學習管道,讓使用者不受時間、地點限制,隨時進行語言學習。電腦輔助語言學習的核心技術為語音辨識,和以語音辨識、語音合成為基礎的電腦對話系統。由於現存語音辨識技術的限制,在大詞彙語音辨識上,辨識錯誤率仍高,而辨識錯誤對電腦輔助語言學習系統所造成的影響,遠大於其他應用(例如資訊查詢對話系統),因此,大多數的電腦輔助語言學習系統發展者,皆著重在對話學習系統的設計,透過系統設計,盡量避開可能的辨識錯誤,讓使用者可以在特定的情境下,練習音標、單字發音,或者進行整句的發音練習,以降低辨識錯誤的可能。

目前的電腦輔助語言學習系統,已經可以成功地讓使用者練習音標、單字的發音,並評量其發音的優劣;甚至較長的語句發音練習,亦可做到令人滿意,可產品化的程度。然而,從學習的角度來說,這樣的練習,只是重複地練習呆板的單字或者句子,即便搭配圖形、美化過的介面,但由於語句一成不變,因此無法提高使用者的學習興趣。

在工研院前瞻技術中心與麻省理工學院的CSAIL實驗室(Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory)所共同研發之對等互動對話系統(Equal-Party Dialogue System)中,提出一個全新的概念:使用者跟系統之間的關係為平行對等,而非傳統對話系統一問一答、資料查詢式的互動。對等互動對話系統讓使用者跟對話系統更自然地對談,透過這樣的互動,可將電腦輔助語言學習系統的發展,提升到另一個全新的可能性。

在對等對話學習系統中,使用者和系統必須透過彼此的互動,完成一個雙方都認可的共同任務。以下為一個實際的範例。使用者和系統,就好像兩個朋友,要一同約一個時間,去做一件雙方都喜歡做的活動(例如打籃球)。以下為對話之範例(S代表系統,U代表使用者):

S: 你明天下午打算作什麼?

U: 我明天下午要去游泳。

S: 我不喜歡游泳。

U: 你後天下午有空嗎?

S: 我後天下午有空。

U: 妳後天下午想要跟我一塊兒看電影嗎?

S: 好呀!

U: 好!後天下午一塊去看電影。

S: 再見。

U: 再見。

 

如上的範例所示,使用者和系統的角色,可以完全對調。兩者之間並沒有誰是主誰是從的關係。雙方都可以主動詢問對方的興趣跟時間,或者表達自己的興趣跟時間,透過這樣的互動,雙方共同找出雙方都認可的活動與時間。圖1即為本對等互動語言學習對話系統的的圖示。如圖所示,系統會顯示提示,包括使用者喜歡哪些活動、不喜歡哪些活動,以及哪些時段有空、哪些時段要進行什麼活動等等。使用者根據這些提示,來跟系統進行對話。在對話過程中,系統會根據使用者的難度設定,來提示拼音、英文、中文、或者完全沒有提示。

2-1 對等互動語言學習對話系統圖示

 

這樣的對話系統和原本的資訊查詢對話系統,有根本上的差異。除了上述的角色差異之外,還有一個很大的特點,在於完成對話任務的長短。傳統對話系統的設計,大多希望盡快完成對話任務。例如查詢天氣的對話系統,系統會嘗試在最短的對話互動當中,知道使用者所要知道的地點、時間,並提供正確的答案。然而對等對話系統,則是反向的思考邏輯,著重在如何讓對話可以持續,並有意義地進行,以便在一次成功的對話任務中,讓使用者有更多練習的機會。

 

對等對話系統的主要技術,在於設計一個對等對話管理機制。該對話管理機制的對話行為,和使用者是對等類似的。這樣的對話管理機制,除了可以用來和使用者進行對話之外,亦可以模擬使用者的行為。這樣的使用者模擬有額外的好處。例如在使用者和系統對話時,如果使用者不知道如何繼續或者回應,系統即會透過這樣的對等對話管理機制,來模擬使用者可能或者應該回答的答案,提供適當的提示。所以在本系統當中,亦有所謂的教練(Tutor),可以提示使用者應說的話。這樣的教練提示功能,亦是電腦輔助語言學習當中,不可或缺的功能。

本技術亦進行的相關的實驗,來驗證其可行性。包括主觀評量與客觀評量。主觀評量包括使用者使用此系統後主觀評斷的趣味度、是否願意再繼續使用、以及是否願意推薦給其他使用者等等。而客觀評量,則是在使用者使用系統一段固定時間後,給使用者測驗,以評量其學習成效。根據結果顯示,透過這樣的方式學習,使用者普遍反應其趣味性大於單純的整句發音練習,也願意持續使用本系統。同時,使用者運用所學的句型和字彙的能力也比單純地反覆練習更加提升。

根據這樣的基礎,我們後續也將進行更廣泛的實驗,並嘗試引進美國中學的初級華語文教學課程當中,做更深入的使用者實驗。同時,除了目前的『習慣與行程(Hobbies and Schedules)』對話系統外,亦正在發展其他類似概念的對話系統,例如『家庭關係(Family-relation)』對話系統。語言學習的市場一直都非常大,而近年學習華語文的人口,更是不斷地增加。透過對等互動對話系統的發展,我們可以呈現更自然、更生動的對話互動,我們預期,電腦輔助語言學習系統的應用廣泛度,將可因為這類型更自然、更生動的口語對話互動技術,而得到更進一步地提昇。

 

參考資料:

[1] C. Chao, S. Seneff, and C. Wang, "An Interactive Interpretation Game for Learning Chinese", Proc. of the Speech and Language Technology in Education (SLaTE) Workshop, Farmington, Pennsylvania, October 2007.

[2] S. Seneff, "Web-based Dialogue and Translation Games for Spoken Language Learning", Proc. of the Speech and Language Technology in Education (SLaTE) Workshop, Farmington, Pennsylvania, October 2007.

[3] H. Wu and S. Seneff, "Reducing Recognition Error Rate based on Context Relationships among Dialogue Turns", Proc. Interspeech, Antwerp, Belgium, August 2007.

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