基于深度学习的图书馆服务机器人研究

为提高图书馆服务机器人的趣味性,结合Seq2Seq基本原理,在对Seq2Seq引入注意力机制进行改进的基础上,搭建一个情感聊天机器人对话生成系统。结果表明,相较于传统的LSTM和GRU神经网络,改进后的Seq2Seq机器翻译模型回复更准确,生成的对话评分高达37%;对比传统的Seq2Seq+ECM,生成对话获得的评分更高,可以实现在图书馆场景下的高质量问答,也进一步说明该对话系统的可行性和有效性。     

基于Seq2Seq模型的GRACE降尺度研究

为了克服GRACE数据低空间分辨率的局限，采用序列到序列（Seq2Seq）模型，对三种输入时间序列（地表温度、归一化植被指数和降雨）与GRACE时间序列的经验关系进行建模，将美国加利福尼亚州的GRACE数据空间分辨率由1°降尺度到0.1°。结果表明，Seq2Seq模型能获取到较为准确的时序特征与映射关系，通过遗传算法选出最佳超参数后的Seq2Seq模型，纳什系数可达0.97，均方根误差仅为0.23。通过实测地下水的验证可知，降尺度的GRACE数据与实测值有较强的相关性，相关系数最高可达0.85，能较为准确地反映地下水储量的变化。     

基于改进Seq2Seq的翻译机器人纠错系统设计

针对传统英语翻译的语法纠错系统存在英语语法错误检测准确率低，纠正效果不佳的问题，提出一种基于Seq2Seq神经网络的英语翻译语法纠错模型。首先，采用Seq2Seq神经网络中的Encode部分对输入序列进行建模，并输出此序列的语义向量；然后在Decode部分引入Attention机制，实现原始序列到目标序列的直接映射，从而完成英语语法纠错。实验结果表明，在CoNLL2018数据集的英语语法纠错测试结果中，本模型的准确率、召回率和F_0.5值分别为35.44%、40.68%和32.56%,均高于传统CAMB语法纠错模型。在英语冠词错误纠正结果中，本方法的F_0.5取值为32.36%,比传统UIUC方法和Corpus GEC方法高出了7.02%和2.76%;介词错误纠错实验中，本方法比另外两种方法高出了5.91%和13.15%。综合分析可知，本模型对英语翻译语法纠错准确率和精度更高，对比于传统的语法纠错模型纠错效果更好，可在英语翻译机器人语法纠错系统中进行广泛应用和推广。     

基于深度学习的个性化聊天机器人研究

为了对传统的聊天机器人局限性进行改进,增强其回复时的个性化和多样化,并使其具有一定的准确性,研究改进了一种基于深度学习Seq2Seq模型的对话系统。对传统的编码器-解码器(Encoder-Decoder)模型进行了研究,在原有模型的基础上使用了深度LSTM结构并且加入注意力机制使其能更好地适应不同长度的问句。在解码过程中,将原有模型的贪心算法改为了Beam Search算法。在训练过程中,利用了多次训练的方法,训练出模拟电视剧角色的聊天机器人,为聊天机器人赋予一个特定的身份。通过使用两种自动评估指标BLEUs和Distinct-n去测试聊天机器人,并使用一些问句测试聊天机器人的反应,最终实验结果表明新模型与原有的模型相比,两种指标都取得了较好的效果,并且输出句子的合理性以及回复质量也有明显的提高。     

基于Seq2Seq模型的港口进出口货物量预测

港口进出口货物吞吐量是反映港口业务状况的重要指标,其准确预测将给港口经营管理人员进行决策提供重要的依据.利用机器翻译领域的Seq2Seq模型,对影响港口进出货物量的多种因素进行建模.Seq2Seq模型可以反映进出口货物量在时间维度上的变化规律,并且可以刻画天气、节假日等外部因素的影响,从而进行精准预测.Seq2Seq模型包含两个由循环神经网络（LSTM）组成的编码器和解码器,能够捕捉长短期时间范围内集装箱变化趋势,可以根据历史进出口货物量预测未来一段时间的货物量信息.在真实的天津港进出口集装箱数据集上进行了实验,结果表明Seq2Seq模型的深度学习预测方法效果优于传统的时间序列模型以及其他现有的机器学习预测模型.     

基于Seq2Seq自编码器模型的交通事故实时检测与评价

路侧检测设备可以精准获取交通流量和速度等实时数据,交管部门可以借此显著提升对交通异常状态的感知水平.通过分析交通状态和交通流数据特征,建立一套基于交通流序列数据的交通事故实时检测系统和预警流程.首先,在交通状态感知方面,所建立的Seq2Seq自编码模型引入Attention机制,实现对交通状态重要特征的捕捉;其次,在交通状态异常判定方面,利用Seq2Seq自编码器对输入的原始序列数据进行重构,对比原始数据可得到结构重构误差,根据设定的阈值实现交通预警等级的判定和交通事故的实时检测;最后,以上海市延安高架的流量和速度数据为基础,分别确定不同时空状态下的事故判定阈值,并通过混淆矩阵评价方法论证所提出交通事故实时检测模型的可行性.     

基于Seq2Seq模型的SparQL查询预测

近年来,随着以数据为中心的应用的大量增加,图数据模型逐渐被人们所关注,图数据库的发展也非常迅速,对于用户而言,用户往往更关心其在使用数据库过程中的效率问题.本文主要研究如何利用已有的信息进行图数据库的查询预测,从而进行数据的预加载与缓存,提高系统的响应效率.为了使得方法具有跨数据移植性,并深入挖掘数据间的联系,本研究将SparQL查询提取为序列的形式,使用Seq2Seq模型对其进行数据分析和预测,并使用真实的数据集对方法进行测试,实验表明本文的方案具有良好的效果.     

基于小波去噪和LSTM的Seq2Seq水质预测模型

建立水质模型预测水质变化是保障饮用水安全、人类健康和维持生态平衡的关键. 本文提出了基于小波分解去噪和LSTM的双层双向Seq2Seq混合模型(W-Bi2Seq2Seq)来预测水质的变化. 使用Daubechies5 (db5)小波将数据集分解为低频序列和高频序列, 高频序列作为噪声去除, 仅保留低频信号用作所提出模型的输入. 选取了烟台市门楼水库的4项水质指标数据(pH、氨氮、电导率和浊度)用于模型的训练, 验证和测试. 所提出的小波双层双向模型(Bi2)与小波单层单向模型(Uni1)、小波单层双向模型(Bi1)、小波双层单向模型(Uni2)、传统的LSTM模型以及基于小波分解的LSTM模型(W-LSTM), 进行比较实验. 其实验结果显示, 在训练过程中, 4个Seq2Seq模型都具有很好的性能, 都能够很好拟合4项水质指标的历史数据集. 然而, 测试结果表明, Bi2在预测精度和泛化能力方面优于其他5个模型, 并且显著提高复杂度较高的水质数据的预测精度.     

基于深度学习的外语翻译机器人自动问答检索研究

针对传统日语翻译机器人自动问答检索极易出现语义丢失现象,导致生成答复和检索准确率低的问题,设计一个基于生成式和检索式相结合的外语翻译机器人自动问答检索系统。基于BiLSTM网络中的Seq2Seq模型,通过加入注意力机制、Beam Search算法和TF-IDF算法,分别构建生成式和检索式回复模型;最后将两个模型相结合实现外语翻译机器人自动问答检索。实验结果表明,相较于单向LSTM网络,双向BiLSTM可实现日语语句的双向预测,可有效避免部分语义丢失。且构建的检索式回复模型的回复正确率均保持在90%以上,最高可达95%,生成式模型回复模型在60次测试中,相关回复率最高为96.67%。由此可知,设计的系统可提升外语翻译机器人生成答复和检索准确率,可实现准确的自动问答检索,具备一定的有效性。     

基于注意力机制的Tree2Seq代码注释自动生成

代码注释可以帮助开发人员快速理解代码，降低代码维护成本。为了保留代码的结构信息，针对经典的Seq2Seq模型将代码的结构信息压缩为序列，导致结构信息丢失的问题，提出使用Tree-LSTM编码器直接将代码转化成抽象语法树进行编码，使注释生成模型能有效获取代码的结构信息，提升注释生成效果。采用基于注意力机制的Tree2Seq模型实现代码注释生成任务，避免了编码器端将所有输入信息压缩为固定向量，导致部分信息丢失的情况。通过在Java和Python 2种编程语言的数据集上进行实验，使用3种机器翻译常用的自动评测指标进行评估验证，并选取一部分测试数据进行了人工评估。实验结果表明，基于注意力机制的Tree2Seq模型能为解码器提供更全面且丰富的语义结构信息，为后续实验分析和改进提供指导。     

一种基于Seq2Seq框架和文本数据处理的问答对生成方法

为解决从未标记文本中自动化的生成问答对（Q&A）,提出了一种基于Seq2Seq框架和自动化构建数据的问答对生成方法（Seq2Seq-TDP-QAG）。首先,已知段落、问题、答案的阅读理解数据集中,通过构造函数从中获得线索、问题类型信息构造训练数据集,并用数据训练基于Seq2Seq框架的问题生成模型;其次,采用三步取样法从未标记文本中获取答案、线索、问题类型信息,构造问题生成模型的输入数据集,并输入模型中初步生成问题信息;最后,通过数据过滤器来控制问题的质量,生成高质量的问题信息,并和答案组成问答对。将提出的方法在SQuAD数据集上进行实验,与PCFG-Trans模型相比ROUGE-L和METEOR分别提升18.68和6.13,结果证明,Seq2Seq-TDP-QAG有能够生成质量更高的问答对。     

Seq2Seq中文文本摘要在金融知识引擎系统中的应用

针对一个基于中文文本摘要的金融知识引擎系统,研究了Seq2Seq模型在系统中的应用。首先构建Seq2Seq模型,将研报等重要的数据输入模型的Encoder端,从Decoder端输出摘要。在seq2seq模型中加入了Attention(注意力)机制,也就是在产生输出的时候,对关系较大的输入输出数据赋以较大权重,再根据关注的区域产生下一个输出。最后通过LawRouge评价器对生成的金融数据进行效果评价。     

公安信息服务平台的智能人机对话生成方法研究

针对公安信息服务平台人机对话答非所问、服务能力低下的问题，研究提出了通过LSTM优化CNN模型的对话意图识别方法，将用户的对话分为意图清晰和意图不明的两种类型。对清晰意图的对话采用人工规范模块文本生成，而对于意图不明的对话则采用注意力机制优化的Seq2Seq模型进行对话生成。同时本次研究对LSTM-CNN意图识别模型和优化的Seq2Seq文本生成模型进行数据集仿真实验，LSTM-CNN的平均识别精度为0.943,召回率0.922,F1值为0.932,高于其他文本识别算法；而优化的人机对话系统对话生成答非所问的情况仅有4%,低于传统的文本生成方法。本次研究提出的公安信息服务平台的智能人机对话生成方法性能优越，可以有效提高公安工作的服务水平。     

基于改进编解码器和情感词典的对话生成模型

针对现有对话模型生成的回复语句缺乏情感共鸣、拟人效果不够理想的问题，提出一种基于改进编解码器和情感词典的对话生成模型。利用AgSeq2Seq模型对语料库进行训练并构建高质量对话生成系统，结合情感词典识别输入语句的情绪特征并计算回复语句的情感值，基于情绪对比机制根据不同的情感特征生成相应的拟人回复。实验结果表明，相对传统的对话生成模型，提出模型可以主动识别用户情绪，生成更加合乎逻辑、适应语境的回复，实现拟人程度更高的情感对话过程。     

面向开放域深度学习的自动问答技术研究

结合聊天机器人背景,提出一个面向开放域深度学习的人机交互英语自动问答系统。首先,通过问答系统子模块建立问答库和收录问题预处理;然后利用机器学习算法进行关键词扩展、问题分类、相似度计算和答案匹配抽取;最后采用基于LSTM的Seq2seq模型实现英语聊天机器人,并在其基础上加入注意力机制和集数搜索算法,以提升系统自动问答质量。结果表明,相较于RNN和GRU神经元生成回复,LSTM神经元的生成回复结果更加准确。且添加注意力机制和集数搜索后,模型收敛速度显著提升。系统测试发现,英语问答系统子模块和英语聊天机器人的问答正确率分别为95.48%和96.52%,系统自动问答正确率为96%。由此可知,本系统可实现人机交互和英语问题的自动问答。     

基于深度特征和Seq2Seq模型的网络态势预测方法

针对目前大多数的网络态势预测方法不能挖掘数据中的深度信息且需要手动提取与构造特征的问题,提出了深度特征网络态势预测方法DFS-Seq2Seq。首先将网络流、日志和系统事件等产生的数据进行清洗处理,使用深度特征融合算法自动合成深度关系特征,然后采用自动编码器对合成的特征进行提取,最后使用长短期记忆网络（LSTM）构建Seq2Seq模型对数据进行预测。通过设计缜密的实验在公开数据集Kent2016上对所提方法进行验证,结果显示在深度为2时与支持向量机（SVM）、贝叶斯、随机森林（RF）和LSTM这四种分类模型相比,其召回率分别提升了7.4%、11.5%、6.5%、3.0%。实验结果表明DFS-Seq2Seq可以在实际应用中有效地识别网络身份验证中的危险事件,对网络态势作出有效的预测。     

多特征嵌入的Seq2Seq风速预测模型

针对由于风速变化因素复杂导致的风速预测模型准确率低的问题,提出一种多特征嵌入的Seq2 Seq(序列到序列)风速预测模型.以Seq2 Seq为基础,将影响风速的多种因素数据进行多特征嵌入编码,实现对未来若干个小时风速的预测.通过准确率、预测评分和平均绝对误差等指标的实验评价,验证Seq2 Seq模型相比当前最优模型达到了更好的预测稳定性,风速多特征嵌入编码方法的加入显著提高了Seq2 Seq模型的预测准确性.实验结果验证了该模型的有效性.     

多维注意力机制改进燃气负荷预测

燃气负荷预测是一项让城市安全经济地调配燃气的重要的工作. 目前, 基于注意力机制的Seq2Seq模型越来越多地应用于燃气数据预测, 是一种有效的燃气负荷预测方法. 然而, 针对燃气负荷数据这种突变频率高、幅度大的特点, 一般基于注意力机制的Seq2Seq模型难以提取数据中的多维时间模式信息与应对数据随机突变情况, 在处理影响因素复杂的燃气负荷的预测问题时仍然需要改进. 为此, 本文提出多维注意力机制Seq2Seq模型. 一方面设计研究了多层次时间注意力模块, 综合单时间步长、多时间步长的注意力计算提取数据中不同时间模式信息; 另一方面, 设计增加了局部历史注意力模块, 以改进模型中无法区分重要历史信息的缺陷, 使模型在预测时倾向于参考更为重要的历史信息. 本改进模型针对燃气负荷的独特特性, 具有较好的预测表现. 使用国内某市区的燃气消耗数据与2016年电工数学建模竞赛的电力负荷数据的实验结果表明, 本改进模型相对于一般注意力机制Seq2Seq模型, MAE分别降低了17%与9%.     

基于WaveNet的端到端语音合成方法

针对端到端语音合成系统中Griffin-Lim算法恢复相位信息合成语音保真度较低、人工处理痕迹明显的问题，提出了一种基于WaveNet网络架构的端到端语音合成方法。以序列映射Seq2Seq结构为基础，首先将输入文本转化为one-hot向量，然后引入注意力机制获取梅尔声谱图，最后利用WaveNet后端处理网络重构语音信号的相位信息，从而将梅尔频谱特征逆变换为时域波形样本。实验的测试语料为LJSpeech-1.0和THchs-30，针对英语、汉语两个语种进行了实验，实验结果表明平均意见得分（MOS）分别为3.31、3.02，在合成自然度方面优于采用Griffin-Lim算法的端到端语音合成系统以及参数式语音合成系统。     

融合全局编码与主题解码的文本摘要方法

基于编码器解码器的序列到序列模型广泛应用于生成式自动文摘，但传统Seq2Seq模型会产生重复、偏离主题等问题。该文提出两点优化：一是全局信息编码，通过卷积和自注意力机制获取原文全局信息并将其传递到解码器；二是主题信息解码，从原文中提取重要实体并将其编码为主题向量，帮助解码器获取值得聚焦的信息，提升文本摘要的真实性和可靠性。在LCSTS上的实验表明，全局编码和主题解码相较之前的模型在各项Rouge指标上均有提升，融合二者的模型提升效果更为明显。