语音助手算法构架解析
人工智能语音助手的设计原理与实现方法
人工智能语音助手的设计原理与实现方法随着人工智能技术的快速发展，语音助手已经成为我们生活中不可或缺的一部分。
从手机、智能音箱到车载导航系统，各种应用都开始使用语音助手来实现与用户的交互。
但是，人工智能语音助手的设计和实现涉及到多个复杂的领域，包括语音识别、自然语言处理和机器学习等。
本文将介绍人工智能语音助手的设计原理和实现方法，以便读者能够更好地了解其背后的技术原理。
1. 语音识别语音识别是人工智能语音助手的核心技术之一。
它主要涉及将人类语言转化为机器可识别的文字信息。
语音识别的过程包括语音信号的采样、特征提取、声学模型的训练和解码等步骤。
具体而言，采样阶段将语音信号转化为数字信号，特征提取阶段使用傅里叶变换等技术将语音信号转化为频谱信息，然后声学模型使用机器学习算法对不同音素进行训练，最后解码阶段根据特征信息将语音信号转化为文字信息。
2. 自然语言处理自然语言处理是人工智能语音助手的另一个重要组成部分。
它主要涉及将用户的自然语言输入转化为机器可理解的形式，并进行意图识别和语义理解。
在自然语言处理过程中，首先要进行分词，将连续的文本切分成有意义的词汇单位。
接下来，需要进行词性标注，确定每个词的词性和语法关系。
然后，需要进行语法分析，分析句子的结构和语义关系。
最后，进行语义理解，将用户的输入转化为机器可处理的语义表示。
3. 机器学习机器学习是人工智能语音助手设计和实现过程中的关键技术之一。
它主要用于对大量的语音和文本数据进行训练和优化，以提高语音识别和自然语言处理的准确度和性能。
机器学习算法主要分为有监督学习和无监督学习两类。
在人工智能语音助手的设计中，有监督学习算法常用于声学模型的训练和优化，而无监督学习算法则常用于语义理解和意图识别的模型训练。
4. 知识图谱知识图谱是人工智能语音助手设计和实现中的另一个重要技术。
它主要用于构建和管理大规模的知识库，用于语义理解和答案生成。
知识图谱是一种基于图结构的知识表示方式，通过实体和关系的连接来表示不同概念之间的关联关系。
智能语音助手的设计与开发
智能语音助手的设计与开发智能语音助手近年来成为了人们生活中不可或缺的一部分。
无论是在家中控制智能家居，还是在办公场所快速发送邮件、提醒行程，都可以通过语音操作快速完成。
近年来，随着人工智能技术的不断发展，智能语音助手的功能也越来越强大。
本文将介绍智能语音助手的设计与开发。
一、语音识别技术的发展语音助手需要进行语音识别来理解用户的指令并快速响应。
语音识别技术的发展经历了不同的阶段，从最初的离线语音识别、在线语音识别、再到今天的多模态人机交互。
离线语音识别是最早的语音识别技术，在使用时需要使用预先存储的语音模型进行识别。
这种技术的缺点是需要大量的存储空间，而且对于不同的人声音、发音有较强的限制。
在线语音识别是相对于离线语音识别而言，用户在操作时需要连接网络进行实时的语音识别，因此无需占用大量的存储空间，但是对于网络状况有一定的要求。
多模态人机交互则是一种新的交互方式，用户可以采用语音、手势等多种方式进行交互。
这种方式在人机交互方面有着广泛的应用，但是现阶段技术相对还是比较新颖。
二、智能语音助手的架构设计智能语音助手的架构设计分为前端和后端两个部分。
前端主要负责将用户的语音指令转换为文本，后端则负责将文本进行理解并响应。
前端包括语音信号处理和语音识别两个部分。
语音信号处理主要包括语音采样、去噪、预处理等步骤。
语音识别部分则主要包括声学模型、语言模型等。
后端则主要包括自然语言处理、对话管理和服务端三个部分。
自然语言处理主要负责将文本进行理解和分类。
对话管理则主要负责进行对话管理和控制。
服务端则主要负责将用户的指令转化成具体操作，比如发送邮件、控制智能家居等。
三、智能语音助手的开发在开发智能语音助手时，首先需要准备语音库，包括各种发音、不同语速和音调的语音数据，以便进行训练和测试。
开发的核心是语音数据的训练和算法的优化。
语音数据的训练需要力求准确，以免误识别用户指令。
算法的优化则需要不断优化声学模型和语音模型等技术，确保语音识别的准确性。
AI语音助手的技术原理解析
AI语音助手的技术原理解析随着人工智能技术的不断发展，AI语音助手也越来越受到广泛的关注和普及。
无论是智能手机、智能音箱、智能电视，还是汽车、家居等智能设备，都可通过AI语音助手来进行交互操作。
那么，AI语音助手是如何实现智能对话、语音识别、自然语言处理等功能的呢？本文将从技术原理的角度加以探讨。
一、语音识别技术AI语音助手的核心技术之一是语音识别技术。
它可以将人的语音信号转化为计算机可以识别的数字信号。
语音信号是多种声音的叠加，包括说话者的发音、噪声、语音语调等。
语音识别技术需要对这些声音进行预处理和分析，提取出语音特征，然后将其转换为数字信号。
其中，关键词检测技术是语音识别技术的一个重要应用领域。
它可以根据前期训练好的关键词，对输入的语音信号进行识别，并进行相应的处理。
二、自然语言处理技术除了语音识别技术，AI语音助手还需要具备自然语言处理技术。
自然语言处理就是让计算机理解人类的自然语言及其意思的一种技术。
自然语言处理技术包括语音合成、信息提取、语义分析、意图识别等。
其中，语音合成是指将计算机处理过的数字信号转化为自然语言的声音输出。
信息提取则可以从输入的语音信号中提取出有用的信息，进而作出相应的回答。
语义分析和意图识别则是判断用户输入的自然语言的含义和目的，从而进行语言的正确理解和合理回复。
三、深度学习技术AI语音助手的技术原理还涉及到深度学习技术。
深度学习是一种利用神经网络模型进行大规模模式识别和分类的技术。
在AI语音助手中，深度学习技术主要应用于语音识别和自然语言处理。
通过对大量的语音数据和自然语言文本进行预处理和训练，深度学习模型可以不断优化自身的识别和理解能力。
这也是AI语音助手逐渐普及的一个重要原因。
四、云计算技术最后要介绍的是云计算技术。
由于AI语音助手需要处理大量的语音数据和自然语言文本，这些数据存储和运算的成本较高。
云计算技术提供了一种有效的解决方案。
它可以将计算和存储资源放在云端，同时提供高效、灵活、可扩展的数据处理和存储服务。
人工智能语音助手的架构设计与实现
人工智能语音助手的架构设计与实现人工智能语音助手是一种基于人工智能技术和语音识别技术的智能助手系统。
它能够通过语音与用户进行交互，理解用户的命令或问题，并根据用户的需求提供相应的服务或答案。
在实现人工智能语音助手的过程中，合理的架构设计尤为重要，这有助于提高系统的性能和可扩展性。
一. 架构设计考虑因素在设计人工智能语音助手的架构时，需要充分考虑以下因素：1. 语音识别技术：语音识别是人工智能语音助手的核心技术之一。
对于系统来说，准确率和实时反应性是语音识别的重要目标。
因此，在架构设计时，需要选择合适的语音识别算法和模型，并通过并行计算或硬件加速等技术手段提高识别速度。
2. 理解与对话管理：人工智能语音助手需要能够理解用户的命令或问题，并根据用户的需求提供相应的服务。
在架构设计中，可以采用自然语言处理技术和知识图谱等方法，对用户输入进行解析和理解，并进行对话管理，确保系统能够进行准确的交互。
3. 提供服务与接口：人工智能语音助手的主要功能是提供服务，并与其他系统或服务进行交互。
在架构设计中，需要考虑如何提供通用的服务接口，以便其他系统或应用程序可以方便地与语音助手进行整合和调用。
4. 数据隐私与安全：人工智能语音助手需要处理用户的语音输入，并根据输入提供相应的服务。
在架构设计中，需要考虑如何保护用户的数据隐私和信息安全，采取相应的数据加密与隐私保护措施，防止数据泄露或被恶意利用。
二. 架构设计概述基于以上考虑因素，下面是一个简要的人工智能语音助手的架构设计概述：1. 语音输入处理模块：该模块用于处理用户的语音输入，包括语音采集、前端处理和语音识别。
语音采集模块负责从麦克风等输入设备中获取用户的语音输入；前端处理模块用于对语音信号进行预处理，包括降噪、语音分割和特征提取等；语音识别模块采用合适的语音识别算法和模型，对前端处理后的语音信号进行识别，生成文字结果。
2. 文本理解与对话管理模块：该模块用于对语音转换后的文本进行理解和对话管理。
基于语音识别技术的智能语音助手系统设计与实现
基于语音识别技术的智能语音助手系统设计与实现智能语音助手系统是一种利用语音识别技术实现交互的人工智能系统，能够通过语音与用户进行对话、理解用户意图，并提供相应的服务和回答。
本文将详细介绍基于语音识别技术的智能语音助手系统的设计与实现。
一、系统设计1. 系统架构智能语音助手系统的架构主要包含以下几个模块：- 语音输入模块：负责接收用户的语音输入，并将语音信号转换为数字信号。
- 语音识别模块：将语音信号转化为文本信息，通过语音识别技术识别用户的语音指令。
- 自然语言理解模块：对识别出的文本信息进行语义分析，理解用户的意图和需求。
- 服务执行模块：根据用户意图，执行相应的操作或提供相关的服务。
- 语音合成模块：将系统的回答或服务结果转换为语音输出，供用户听到。
2. 语音识别技术语音识别技术是智能语音助手系统的核心，用于将用户的语音指令转换为可理解的文本信息。
当前常用的语音识别技术包括基于概率的隐马尔可夫模型（HMM）和深度神经网络（DNN）。
在系统设计中，可以选择使用现有的开源语音识别引擎，如百度、讯飞等提供的语音识别API，也可以基于开源语音识别工具库，如Kaldi等，自行搭建语音识别模块。
3. 自然语言理解技术自然语言理解技术用于分析和理解用户的意图和需求，对识别出的文本信息进行语义分析和语法解析。
常用的自然语言理解技术包括基于规则的方法、统计语言模型和深度学习技术。
在系统设计中，可以采用开源的自然语言处理工具库，如NLTK、spaCy等，并结合规则库和语义模型，对用户的文本指令进行解析和意图理解。
4. 服务执行与语音合成服务执行模块负责根据用户意图和需求，执行相应的操作或提供相关的服务。
该模块可以与其他系统集成，实现各种功能，如查询天气、播放音乐、讲笑话等。
语音合成模块用于将系统的回答或服务结果转换为语音输出，供用户听到。
常见的语音合成技术包括基于规则的拼接合成和基于深度神经网络的端到端合成。
二、系统实现在系统实现过程中，可以采用以下步骤：1. 数据收集与处理：收集大量的语音数据，并进行数据预处理，包括去噪、特征提取等。
人工智能语音助手的核心技术解析
人工智能语音助手的核心技术解析随着科技的不断发展，人工智能逐渐成为当今社会的热门话题。
其中，人工智能语音助手作为人机交互的前沿技术，正在引领着智能化时代的到来。
本文将对人工智能语音助手的核心技术进行解析，包括语音识别、自然语言处理和语音合成三个方面。
一、语音识别语音识别是人工智能语音助手的重要技术之一，其主要任务是将用户的语音信号转化为可被计算机理解的文本信息。
在语音识别领域，最经典的算法是深度神经网络（DNN）模型。
DNN模型通过对大量语音样本进行训练，能够提取语音特征并准确识别出语音中的语义信息。
此外，还有声学模型和语言模型的应用，用于对语音信号进行声音解码和句子理解，从而提高识别的准确性和语义还原的效果。
二、自然语言处理自然语言处理（NLP）是人工智能语音助手的另一个核心技术。
它主要负责理解用户输入的文本信息，并将其转化为可以被计算机处理的语义表示。
在NLP领域，最常用的技术是序列-序列模型（seq2seq）和递归神经网络（RNN）。
seq2seq模型通过编码器将输入序列进行编码，然后通过解码器生成对应的输出序列。
而RNN模型则通过循环神经网络结构，用以处理文本中的序列信息。
这些技术的应用使得语音助手能够理解用户的指令、回答问题，并提供更加智能化的服务。
三、语音合成语音合成是人工智能语音助手的另一项关键技术。
它负责将计算机内部的文本信息转化为自然流畅的语音输出。
语音合成领域最常用的技术是基于拼接和基于统计的合成方法。
基于拼接的合成方法通过预先录制大量人声样本，然后将这些片段拼接起来形成完整的语音。
而基于统计的合成方法则通过模型训练，将文字转化为语音。
这些技术的不断改进，使得语音合成的质量越来越接近人类的自然语音，提升了语音助手的交互体验。
综上所述，人工智能语音助手的核心技术包括语音识别、自然语言处理和语音合成。
语音识别通过深度神经网络模型实现语音信号到文本的转换；自然语言处理则通过序列-序列模型和递归神经网络模型实现语义理解和语句生成；而语音合成则应用基于拼接和基于统计的合成方法，将计算机内部的文本转化为自然流畅的语音输出。
语音识别算法原理及其实现方法
语音识别是一种技术，它能够把人类语音转化为文字或指令，用于控制设备、发送信息或者实现其他功能。
这种技术被广泛应用于许多领域，包括语音助手、自动翻译、远程控制等。
下面我们来介绍语音识别算法的基本原理以及实现方法。
一、语音识别算法原理语音识别算法的主要原理是通过音频信号处理技术，提取出语音信号中的特征，并将其与已知的语音模式进行比较，以识别出说话者的意图。
主要步骤包括特征提取、声学模型建立、声学模型匹配和结果输出。
1. 特征提取：首先需要对语音信号进行特征提取，将语音信号转换为便于处理的数学特征。
常见的特征包括短时傅里叶变换（STFT）、梅尔频率倒谱系数（MFCC）等。
2. 声学模型建立：接下来建立声学模型，也就是从已知的语音样本中学习语音的模式。
常见的声学模型有隐马尔科夫模型（HMM）和深度学习模型等。
3. 声学模型匹配：通过声学模型匹配，将提取的特征与声学模型进行匹配，以确定语音的类别。
4. 结果输出：根据匹配结果输出相应的指令或信息。
二、语音识别算法实现方法实现语音识别算法的方法有很多种，其中比较常见的方法包括基于传统算法的方法和基于深度学习的方法。
1. 基于传统算法的方法：这种方法通常使用声学模型和语言模型进行语音识别。
首先，使用声学模型对输入的语音信号进行特征提取和匹配，然后使用语言模型对匹配结果进行解释和输出。
这种方法需要大量的手工标记数据和专业知识，但实现简单，性能稳定。
2. 基于深度学习的方法：近年来，深度学习在语音识别领域得到了广泛应用。
基于深度学习的方法通常使用深度神经网络（DNN）或循环神经网络（RNN）进行特征学习和建模。
这种方法需要大量的无标注数据，但性能通常优于传统方法，并且具有自学习能力。
在实际应用中，我们通常会结合传统方法和深度学习方法，以提高语音识别的准确性和效率。
此外，为了提高语音识别的性能，我们还可以使用一些优化技术，如降噪、回声消除、声学模型参数优化等。
总的来说，语音识别算法的实现需要深入理解算法原理和实现方法，同时需要大量的数据和计算资源。
智能语音助手的背后技术构成
智能语音助手的背后技术构成如今，智能语音助手已逐渐融入人们的生活中，成为人们生活中的重要工具。
智能语音助手所用到的技术构成对于用户体验的提升有很大帮助。
本文将讨论智能语音助手的背后技术构成，以帮助我们更好的了解其工作原理。
一、语音识别技术语音识别技术是智能语音助手的重要组成部分，主要通过声音的频率、幅度等特征，将语音信号分析成为数字信号，进而对其进行转换。
这项技术目前已经相当成熟，其应用范围不仅仅局限在智能语音助手，还涉及到很多其他领域，如自然语言处理、机器学习、人工智能等方面。
二、语音合成技术语音合成技术是智能语音助手的另一项重要技术，主要通过合成声音，并将其转化为口语表达的文本，从而达到智能回答用户提出问题的效果。
这项技术是智能语音助手的核心，为用户提供了智能交互的体验。
三、自然语言处理技术自然语言处理技术是智能语音助手的另一项重要技术，主要用于深度理解用户的提问，并给出最匹配的答案。
这项技术可以使智能语音助手更加智能化，从而达到更好的交互效果。
自然语言处理技术主要包括文本分析、自动分词、短语句法分析等，使智能语音助手能更好地理解用户提问的含义和语言特点。
四、机器学习技术机器学习技术是智能语音助手的另一项关键技术，主要通过大量数据的学习和分析，让智能语音助手能够识别更多的语言和语音特征，从而提高智能语音助手的应对能力。
机器学习技术主要包括深度学习技术、强化学习技术、数据挖掘技术等。
五、大数据技术大数据技术是智能语音助手的重要技术之一，主要用于分析用户提问的数据，并给出最合适的答案。
此外，大数据技术也能帮助智能语音助手更好地了解用户需求和习惯，并根据这些数据调整提问的答案和方式，提高用户体验。
六、云计算技术智能语音助手的大数据处理和分析需要大量的计算资源，而云计算技术则可以提供这样的计算资源。
云计算技术可以使智能语音助手更加高效，从而提高用户交互的效率和便捷性。
此外，云计算技术还可以帮助智能语音助手更新和优化语音识别和合成算法等技术，使其不断得到改进和完善。
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智能问答系统
基于问答对的智能问答
基于以问答对作为知识库的存储方式的智能问答 系统。将用户的问题在知识库中检索出与其语义一致的 问题，并筛选出其有效答案反馈给用户。
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科大讯飞公司推出的语音助手，语音识别能力 国内最强，但语义理解和垂直数据很弱
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基于模型的意图理解
根据用户查询中的词语的类别倾向性来判断用户 的查询意图类别，这部分主要针对一些查询变化较大或 者意图不太明显的查询有非常好的效果，而且有很强的 容错性，且覆盖范围较大；同时也有较为明显的缺点， 那就是开发成本高，精度很难达到95%以上。
意图理解和解析
查询意图的整体排序
用户查询的意图并不总是明确的，有些查询会 命中很多意图，而我们需要在有限的展示空间中尽可 能的命中用户的意图，所以对多种意图进行综合的排 序展现。
语音助手算法构架解析
张帆 原自然语言处理组@搜狗
语音智能系统
语音智能系统的定义
以人类的自然语言为主要交互方式，从语言中能 够充分理解出用户意图，并能够直接给出对应信息或 者持续交互的系统。
语音智能系统
语音智能系统的定义
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意图理解和解析 基于模板的意图理解
基于语义模板的方式来精确的理解用户的查询意 图，对一些需求表述非常明确的常用说法有着非常准确 的效果，而且可以很精准的获取查询中的关键信息；缺 点是召回能力较差，容错效果也较差。
意图理解和解析 基于模板的意图理解
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意图理解和解析
查询意图的整体排序
用户查询的意图并不总是明确的，有些查询会 命中很多意图，而我们需要在有限的展示空间中尽可 能的命中用户的意图，所以对多种意图进行综合的排 序展现。 用户：荷塘月色怎么样？ 荷塘月色（菜名，小区名，歌曲名，图书名） 用户：北京 百科需求，地图需求，天气需求，新闻需求….
苹果的SIRI
虚拟个人助理，集成在苹果的IOS6系统中，既可以为 用户获取信息，也可以和用户聊天，较为娱乐化。
谷歌的Google now
更加偏向于搜索，重点在有效信息获取，会根据用户 当前的状况推送信息，不支持聊天和持续的交谈。
语音智能系统的流派
苹果的SIRI
虚拟个人助理，集成在苹果的IOS6系统中，既可以为 用户获取信息，也可以和用户聊天，较为娱乐化。
语音智能系统的意义
移动端的特点是输入成本高和屏幕尺寸限 制，语音输入方式解决了前者，智能则通过问 题的精准理解而解决了后者，所以语音智能系 统是搜索在移动端的新形态
语音智能系统的流派
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IBM的Waston
企业级的问答解决方案，因在《危险边缘》中击败人 类冠军而名声大噪，目标是特别领域的专家系统。
国内语音智能系统
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搜狗推出的语音助手，语义理解能力强大，垂 直数据丰富，问答效果突出，且整合了搜狗的知立方， 但自有语音识别技术较弱，目前综合效果最佳
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谢谢大家！
E-mail：tedazf@ 新浪微博：@张_帆NLP
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知识图谱 结构化知识获取
前端展现
意图理解和解析
用户查询意图理解 文字 词义 语义片段 用户意图
意图理解和解析
用户查询意图理解 文字 词义 语义片段 用户意图
意图理解概念流程
基础处理：分词，词性标注，句法分析等 词义解析：知识词表标注，实体库信息标注，CRF 实体识别，规则实体识别和规范处理等 语义片段：基于短模板的词义组合 整体意图理解：上下文补全，语义片段整合，意图 模型计算，意图检索结果辅助验证等 多意图排序和展现：多种意图进行排序，决定最终 的展现的结果
意图理解和解析
上下文的信息补全
在语音对话系统中，用户的输入方式与传统的 而搜索有很大的不同，对于一些输入信息不完全的查 询，我们不能拿来直接处理，还需要从对话的上下文 中补全查询中缺失的信息
意图理解和解析
上下文的信息补全
在语音对话系统中，用户的输入方式与传统的 而搜索有很大的不同，对于一些输入信息不完全的查 询，我们不能拿来直接处理，还需要从对话的上下文 中补全查询中缺失的信息 用户：刘德华的身高是多少？ 用户：那张学友呢？
意图理解和解析
针对语音输入的纠错
语音识别技术的还不够成熟，在一些噪音环境 下常常会出现错误，对人名中的多音字识别也不好， 所以在文本识别错误的情况下我们需要根据用户查询 的上下文为用户纠正语音识别的错误，尽可能的识别 出用户的真实意图
意图理解和解析
针对语音输入的纠错
语音识别技术的还不够成熟，在一些噪音环境 下常常会出现错误，对人名中的多音字识别也不好， 所以在文本识别错误的情况下我们需要根据用户查询 的上下文为用户纠正语音识别的错误，尽可能的识别 出用户的真实意图 用户：给小旺打电话/给花笑明发短信 用户通讯录：刘德华，王力宏，黄晓明，小李 用户：帮我查一下宫爆鸡丁的做吧 菜谱数据：宫保鸡丁
垂直信息提供 信息获取的途径
固定格式的数据（天气，利率，油价等） 自建垂直系统（商户，客服电话，APP下载等） 外部搜索引擎（通用搜索，问答搜索，音乐搜索等）
自建垂直系统的特点
支持更多语义化的查询，为口语化作支撑 整合多数据源，类别内的平行整合 整合多种数据，类别间的垂直整合
未来发展方向 个性化信息推送
用户：刘德华唱过那些歌曲？ 用户：挑几首好听的放一下
意图理解和解析
深层次意图理解
用户的查询非为浅层意图和深层意图，浅层意 图就是直接明确的表述出自己的需求，而深层意图则 没有这么明显，需要推理之后才能得出用户的意图。
意图理解和解析
深层次意图理解
用户的查询非为浅层意图和深层意图，浅层意 图就是直接明确的表述出自己的需求，而深层意图则 没有这么明显，需要推理之后才能得出用户的意图。
浅层意图 用户：附近有电影院吗？ 查询周边的电影院 用户：今天的限行尾号是什么？ 查询限行
深层意图 用户：我肚子好饿啊 查询周边的餐厅 用户：我尿急 查询周边的厕所(肯德基)
智能问答系统
基于问答对的智能问答
基于以问答对作为知识库的存储方式的智能问答 系统。将用户的问题在知识库中检索出与其语义一致的 问题，并筛选出其有效答案反馈给用户。
优点
识别精度非常高，接近100% 可以回答互联网上没有问过的问题 答案准确，输出格式标准，回答文风格可控
缺点
数据覆盖面较小，且扩充成本较高 只能回答客观问题，无法解决主观问题
垂直信息提供 信息获取的途径
固定格式的数据（天气，利率，油价等） 自建垂直系统（商户，客服电话，APP下载等） 外部搜索引擎（通用搜索，问答搜索，音乐搜索等）
智能问答系统
基于问答对的智能问答
基于以问答对作为知识库的存储方式的智能问答 系统。将用户的问题在知识库中检索出与其语义一致的 问题，并筛选出其有效答案反馈给用户。
计算流程
问题相似度计算和有效问题筛选 答案的筛选，排序和重构 查询的重构（上下文支持）
知识库的组成
Байду номын сангаас
互联网数据知识库（网络抓取） 自有知识库（网络挖掘+人工整理） 聊天类问答（人工撰写）