CN111937069B - 用于控制用户机器对话的计算机***和方法 - Google Patents

Abstract

提供了用于控制用户(10)与计算机***(100)之间的对话的计算机***、计算机实现的方法和计算机程序产品，计算机***(100)与控制工业***(200)的工业控制***(60)通信地耦合。界面(110)接收表示与计算机***(100)的期望交互的意图输入(11,21)。意图确定模块(130)确定期望交互。对话图(150)指定域特定对话，该对话图(150)具有表示对话的状态的多个节点，并且具有表示状态之间的转变的边。上下文高速缓存(150)存储用于转变的前置条件的参数的参数值。对话控制器模块(140)检查针对从当前节点转变到目标节点的前置条件所需的所有参数值是否可获得。如果至少一个所需参数值缺失，则生成临时对话节点(413)以请求缺失参数，并且在接收时将它存储在上下文高速缓存(160)中。否则，触发与目标节点(303a)相关联的交互(121)以检索关于工业***(200)的技术状态的数据，作为对期望交互的响应。界面提供对话渲染信息，以用于向用户(10)呈现与节点相关联的认知信息(30)。

Description

用于控制用户机器对话的计算机***和方法

技术领域

本发明一般地涉及人机交互，并且特定地涉及用于控制用户和与工业控制***通信地耦合的计算机***之间的对话的方法、计算机程序产品和***。

背景技术

工业***(例如，生产工厂(plant)、智能建筑、通风***等)的装置通常由自动化***监测和过程控制。例如，过程工厂装置通常提供数以万计的信号，其与监测工厂的技术状态和/或过程控制相关。一些装置以数字格式提供自动化***的操作员(用户)感兴趣的数据。数据还可以与特定计算机***功能相关以便进一步处理。装置通常经由适当的网络技术(例如，物联网(IoT)、可编程逻辑控制器(PLC)、分布式控制***(DCS))连接。

通常，这样的工业***由工业控制***控制和监测。监测功能也可以在工业控制***外部实现。人类操作员可以经由工业控制***提供的用户界面来操作工业***。然而，控制任务可能具有高复杂度，其要求与工业控制***的许多交互步骤来执行复杂分析步骤，以便分析工业***的技术状态。有挑战的是，在人类用户的技术任务中支持人类用户控制工业***，从而虑及与控制***交互的直观方式并且仅将重要信息带给用户。自助和自助服务应用或消费者支持***中的一些现有解决方案主要建立在所谓的瀑布(waterfall)上。瀑布是最常用于从用户收集信息或引导用户完成一系列任务的对话的特定实现。任务被实现为函数的阵列，其中第一函数的结果作为输入被传递到下一函数中，以此类推。每个函数通常表示整个过程中的一个步骤。在每个步骤，聊天机器人(chatbot)提示用户输入、等待响应、以及然后将结果传递到下一步骤。这种瀑布示出了基本线性的行为，其中允许预定义对话结构中的一些分叉(forking)。然而，现有的对话***是相当静态的，因为对话遵循像对话结构那样的刚性工作流，这没有虑及出现意外情况(例如，工业***的行为异常)的情况下用户与***的灵活交互。这使得基于瀑布的***对于用户和工业控制***之间发生的复杂交互不太有用。

发明内容

因此，存在对改进对人类用户与机器(计算机***)之间的对话的控制的需要，以允许在工业***控制环境中需要的更大灵活性，该工业***控制环境具有需要人类操作员注意的工业***的意外操作情况的巨大可能性。此外，存在对改进***引导的对话关于针对用户错误的容错性的控制的需要。技术***需要固有地容忍非指定的用户交互/操作。因此，它们通常适于多个预定义的用户交互。然而，在具有非定义的用户交互的情况下，***需要假定至少为用户节省或防止对***的损害的状态。如果用户处于压力下或经验较少，则可能发生关于工业***的控制的错误决策，这导致对工业***的严重损坏(例如，由于***组件损坏而导致停机时间)。

这些技术问题通过用于控制用户和计算机***之间的对话的计算机***、计算机实现的方法和对应的计算机程序产品以独立权利要求的特征来解决。计算机***与控制工业***的工业控制***通信地耦合。此外，计算机***可以与存储关于工业***的技术状态信息的一个或多个数据库***耦合，其中所存储的信息通过适当的算法从工业***的原始数据或预处理数据中导出。

计算机***具有接收意图输入的界面(interface)。意图输入表示与计算机***的相应的期望交互。在一个实施例中，界面连续地侦听用户意图通道和侦听监测意图通道。用户意图通道提供来自用户的自然语言意图(例如，口头或书面消息)，并且监测意图通道提供来自工业***的监测***的机器生成意图。例如，用户意图可以经由计算机***的前端(例如，具有支持与用户的输入/输出交互的相应用户交互部件(诸如麦克风或键盘、触摸屏等)的客户端装置)来捕获。可以经由计算机***和监测***之间的机器对机器界面直接接收监测意图。监测***可以是工业控制***的组成部分。它还可以包括附加的监测组件，或者它可以是由工业***的操作数据(例如，反映工业***组件的技术状态的传感器数据)馈送的独立***。

计算机***还具有意图确定模块，用于确定所接收的意图输入的期望交互。特别地，关于通常作为用户的自然语言语句接收的所接收的用户意图，意图确定模块可以确定所接收的意图输入背后的含义，并且将所接收的输入映射到可以由计算机***进一步处理的标准化术语。应当注意，即使对于监测***的意图输入，意图确定模块在监测***具有向用户提供自然语言语句的语音或显示功能的此类情况下也可以是相关的。然而，通常以计算机***已经可理解的结构化数据的形式提供监测***意图以便进一步处理。

意图确定模块在商业上可用。示例是由微软(美国，雷德蒙德，华盛顿)提供的语言理解智能服务(LUIS)。认知服务LUIS暴露了基于云的API，其使得应用能够容易地集成用于诸如语音之类的输入的识别能力。Bing语音API通过REST端点和各种客户端库可访问。这些客户端库的好处在于，当麦克风数据被流播到认知服务时，它们虑及识别结果。本领域技术人员可以使用LUIS或类似工具来相应地实现意图确定模块。

计算机***的数据存储设备存储一个或多个有向对话图。可以使用用于存储数据的任何适当的存储部件。每个对话图指定了工业控制领域特定对话，即，对用户与计算机***的交互进行建模以处置与工业***的操作和控制相关联的情况的对话。特定对话图定义了对话状态机，该对话状态机具有表示对话状态的多个节点，并且具有表示状态之间的转变(transition)的边。对话状态机包括执行对话所依据的规则。对话的节点表示对话的内容项，并且边表示一旦基于相应对话图将对话实例化，则这样的内容项可以发生的允许顺序。从第一状态到第二状态的每个状态转变取决于至少一个前置条件(precondition)。只有当满足至少一个前置条件时，才允许对应的转变。前置条件可以与要到达的相应目标节点一起被存储，或者它们可以与相应的转变一起被存储。所接收的意图输入的期望交互对应于要从特定图的当前节点到达的目标节点。例如，在对话开始时，预定义的初始化节点(例如，开始节点)可以被认为是当前节点。在另一个实施例中，当对话开始时，目标节点本身可以被认为是当前节点，其中节点执行到其本身的转变(自循环)。在许多情况下，被映射到所接收的意图输入的目标节点可能不是从当前节点可直接到达的。例如，可以存在要在从当前节点到目标节点的路径上通过的另外节点。在这种情况下，目标节点作为排队节点被存储或被缓冲在下面说明的上下文高速缓存中。

前置条件要求参数值。计算机***具有用于存储这种参数值的上下文高速缓存。例如，前置条件可以是从当前节点转变到目标节点需要特定时间信息。这样的时间信息参数可以与意图输入一起被接收，或者根据先前的交互，它可以已经存在于上下文高速缓存中。上下文高速缓存存储在对话图的特定实例运行时收集的所有参数值。换句话说，存储在上下文高速缓存中的参数值定义了其中执行对话的上下文。这还包括经由查询技术状态数据库或工业控制***本身而检索的上下文参数值，如下面进一步解释的。

计算机***还具有对话控制器模块。对话控制器是执行由对应对话图表示的特定对话状态机的模块。换句话说，对话控制器使得能够从当前节点转变到目标节点，以实现由所接收的意图表示的期望交互。如果目标节点不是从当前节点可直接到达的，则对话控制器确定到目标节点的对话路径。目标节点在上下文中被记忆为排队节点。对话控制器然后可以将所确定的对话路径上的第一节点作为中间目标节点而继续，然后，这随后可以是所确定的对话路径上的另外的中间目标节点，直到最终到达原始目标节点为止。下面的描述叙述了可以从当前节点直接到达目标节点的情况。然而，相同的机制适用于中间目标节点。即，通过应用下面公开的关于目标节点的机制，也对中间目标节点采用相同的方式，同时将每个随后的中间节点存储为上下文中前一节点的排队节点，可以到达仅从当前节点经由包括对话图的另外节点的对话路径可到达的任何目标节点。换句话说，上下文中的排队节点信息允许逐步处理任何数量的中间(目标)节点，以最终到达映射到初始意图输入的目标节点。上下文可以将排队节点存储在堆栈中，其中目标节点位于堆栈的底部。如果确定了中间目标节点，则可以将它添加到堆栈的顶部。如果然后通过有效转变到达了中间目标节点，则再次从堆栈中移除相应的排队节点。

对话控制器检查针对从当前节点转变到目标节点的至少一个前置条件所需的所有参数值是否在所接收的意图输入中或在上下文高速缓存中可获得。如果至少一个所需参数值缺失，则对话控制器生成临时对话节点以请求至少一个缺失参数。然后在接收时，将所请求的参数存储在上下文高速缓存中。临时对话节点的生成允许将对话图保持为最小大小(就对话节点的数量而言)，并且基于可用的对话上下文和相应前置条件所需的上下文的匹配，在运行中(on the fly)创建上下文特定对话节点。由此，通过仅在需要时生成这种临时节点，可以逐渐地开发对话的上下文。因此，不存在对如现有技术对话控制***中的典型情况那样在对话图中预见这样的节点作为永久节点的需要。这允许将预定义对话图保持在最小大小，这有助于节省数据存储设备的存储器，尤其是当针对执行多个角色的多个用户的许多不同对话场景存储大量对话时是这样的。此外，节点的数量越小，对话控制图的维护就越容易。

如果不存在对至少一个满足的前置条件的缺失参数(即，对于单个状态转变可以存在多个前置条件)，即，如果计算机***已经知道所需的上下文，则对话控制器触发与目标节点相关联的交互，以检索关于工业***的技术状态的数据，作为对与目标节点相关联的期望交互的响应。在工业***控制的域中，典型的期望交互是对最近警报的检查、对信号趋势的检查、对***异常的检测等。在详细描述中讨论了更多的示例。

最后，界面提供对话渲染信息，以用于向用户呈现与对话控制器所处理的节点相关联的认知信息。该认知信息包括用户的一个或多个视觉指示符，从而反映如由所检索的数据所反映的工业***的技术状态。数据检索可以针对工业控制***本身或者存储反映工业***的状态的这种技术状态数据的其他数据库***。然后，将认知信息呈现给用户/操作员，以使得用户能够在需要时触发纠正动作。最终渲染为可视和/或可听对话成分可以在充当(一个或多个)操作员的用户界面的计算机***的前端发生。即，给用户的输出包括来自计算机***对用户意图输入的响应。给用户的输出可以包括各种对话步骤连同所检索的技术状态数据的可视化。附加地或备选地，前端可以生成语音输出，从而读出对用户的意图输入的读出***响应。

可选地，计算机***可以与多个用户/操作员和/或与多个用户角色交互。在一个实施例中，计算机***还具有会话管理器模块，用于管理每个用户的单独对话会话，其中单独对话会话使用与相应用户的一个或多个角色相关联的对话图。通常，复杂工业***需要多个操作员经由工业控制***控制工业***。通常，不同的操作员可以具有不同的技能集合并且通常执行不同的、专门的角色。不同的角色通常涉及与计算机***的不同控制对话。因此，数据存储设备可以存储角色特定对话图，然后当被分配到相应角色的用户登录到计算机***时，所述角色特定对话图可以被自动地实例化。由于可以同时登录多个操作员，对话控制器可以在单独的会话中并行地实例化与不同对话对应的多个对话状态机。这种会话由会话管理器处置。会话处置在本领域中是公知的，并且不需要对技术人员进行进一步解释。

在一个实施例中，用户(例如，电力用户)可以被分配到多个角色。例如，用户的第一角色与第一对话图相关联，并且用户的第二角色与第二对话图相关联。对话控制器可以使得第一图的节点和第二图的节点之间能够转变。例如，特定节点可以被标记为用于其他对话图的节点的界面节点。对话控制器可以识别这样的界面节点，并且生成这样的界面节点之间的相应转变。

对话图可以采用非常灵活的方式设计，这与所谓的瀑布模型中的相对不灵活的工作流类型的图非常不同。例如，特定对话图可以包括至少一个节点，通过相应转变可以从对话图的所有其他节点直接到达所述至少一个节点。这样的节点可以例如实现帮助交互。结果，每当用户在当前交互的情况下迷失时，用户可以总是——在任何时间——转变到帮助节点以学会如何摆脱困住的情况。计算机***的这种增强的容错性增加了对话控制针对用户的任何误操作的容错性。

此外，特定节点可以表示对话的第一状态，并且同时表示第二状态。即，相应的状态转变作为特定节点的自循环而发生。这允许反复地以不同参数重用相同节点(例如，期望交互：示出数据)以向用户示出不同的数据集合。换句话说，状态可以包括由不同参数区分的不同子状态，然而其中子状态不需要由对话图的单独的对话节点表示。同样，这个特征允许将相应对话图的大小保持为最小，并且因为检索和示出哪种类型的数据是无关紧要的，所以极大地促进了对图的维护。只要意图是示出任何数据，节点就可以总是转变回到其自身。

此外，对话图还允许节点当中的环形循环。例如，特定节点可以经由通过图的一个或多个其他节点的环形路径到达其自身。这有助于避免当要重复期望交互的类似序列时在图中定义重复的子结构。同样，由于与上述类似的原因，该特征允许将相应对话图的大小保持为最小，并且促进对图的维护。

在一个实施例中，除了提供具有已经检索的技术数据的渲染信息之外，计算机***还可以向用户提供推荐。在第一推荐实施例中，计算机***还具有预取模块，用于检查图的多个节点是否从目标节点可到达。如果是这种情况，则可以存在不同的选项以便用户进一步探索工业***的技术状态。预取模块识别与那些可到达节点相关联的潜在期望交互。如果当前上下文允许检索与另外可到达节点的所识别期望交互有关的工业***的另外技术状态数据，则预取模块可以触发对这种数据的检索。然后，可以将用于可到达的期望交互节点的这种附加数据作为推荐(即，用于进一步技术状态探索的选项)提供给用户。为此，对话控制器可以将附加检索的技术状态数据与目标节点的对话渲染信息一起进行汇编，作为用户进一步探索工业***的技术状态的推荐。同样，然后，整个信息可以由用户/操作员的前端装置渲染。

在可以与先前公开的推荐方法组合的另外的推荐实施例中，数据存储设备除了对话图之外还存储一个或多个预定义数据图。特定的数据图表示与工业***相关的数据的数据类型之间的关系。数据图的每个节点对应于特定数据类型，并且数据图的每个边具有指定用于特定查询的所允许的查询参数以检索关于工业***的技术状态的相应数据的前置条件，并且具有指定特定查询的返回数据类型的后置条件。

对话控制器然后可以识别与对话图的目标节点相关联的第一数据类型，该第一数据类型用于当前运行的对话实例。然后，在数据图中识别表示第一数据类型的第一节点。然后，遍历数据图以识别与第一数据类型具有直接或间接关系的另外数据类型。换句话说，对话控制器识别具有对第一数据类型的逻辑依赖性的数据类型。最后，将所识别的另外的数据类型与目标节点的对话渲染信息一起进行汇编，作为对用户进行潜在查询的推荐，所述潜在查询检索关于工业***的技术状态的相应数据。这种推荐方法背后的思想是向用户/操作员提供关于其他数据类型的信息，所述其他数据类型具有当前查询的数据类型的依赖性，因为在相应的技术数据中可能存在关于所探索的技术状态的补充隐藏信息。

在一个实施例中，对话控制器可以适于用户/操作员的物理/精神状况。例如，用户可能遭受不同的压力级别，其可能与用户的健康状况和/或用户的经验和技能相关。存在商业上可用的***，其可以基于表征用户的当前物理/精神状况的测量的物理参数来导出用户的表现级别(performance level)。计算机***将这种***集成在表现评估器模块中。此外，特定对话图包括用于特定期望交互的备选对话路径。每个备选路径与用户的预定义表现级别相关联。例如，如果表现级别指示用户的高压力级别，则对话路径可以是优选的，其相对线性并且短，以及避免任何干扰，但仍得出关于工业***的技术***状态的可用分析结果。表现评估器接收表征用户的当前物理状况的这种物理参数，并且基于所接收的物理参数来确定用户的当前表现级别。对话控制器然后可以选择具有与当前表现级别匹配的预定义表现级别的特定备选路径。在这个实施例中，对话控制器以下述这样的方式适于用户的物理状况：通过提供与用户当前的表现或压力级别匹配的对话交互来增加正确和快速分析的概率。

在一个实施例中，可以通过使用最短路径算法来选择用于最低表现级别(例如，最高压力级别)的备选路径。然而，在该实施例中，最短路径不一定是具有到达某个期望交互节点的最低数量的交互节点的路径。相反，最短路径取决于要通过的节点的前置条件以及用于满足前置条件的可用上下文。例如，通过三个中间节点的对话路径(其中所有的前置条件已经由可用上下文满足(并且因此在到目标节点的途中不触发用户的任何附加交互))“短于”仅具有一个中间节点的路径，所述一个中间节点具有不能由可用上下文满足的前置条件并且因此将触发附加的用户交互。

在另外的实施例中，提供了用于控制用户和计算机***之间的对话的计算机实现的方法，其可以由先前公开的计算机***执行。计算机***与控制工业***的工业控制***通信地耦合。方法包括：接收意图输入，其中所述意图输入表示与计算机***的相应的期望交互；确定所接收的意图输入的期望交互；将期望交互与从指定工业控制域特定对话的有向图的当前节点到达的目标节点匹配，其中图定义对话状态机，所述对话状态机具有表示对话的状态的多个节点，并且具有表示状态之间的转变的边，从第一状态到第二状态的每个状态转变取决于至少一个前置条件；检查针对从当前节点转变到目标节点的至少一个前置条件所需的所有参数值是否在所接收的意图输入中或在上下文高速缓存中可获得；如果至少一个所需参数值缺失，则生成临时对话节点以请求至少一个缺失参数，并且在接收时将所请求的参数存储在上下文高速缓存中，否则触发与目标节点相关联的交互以检索关于工业***的技术状态的数据，作为对与目标节点相关联的期望交互的响应；以及提供对话渲染信息，以用于向用户呈现与最近(most recent)处理的节点相关联的认知信息。

接收意图步骤可以包括连续地侦听用户意图通道和监测意图通道，用户意图通道提供来自用户的自然语言意图，并且监测意图通道提供来自工业***的监测***的机器生成意图。换句话说，在任何时间，计算机***可以从用户接收自然语言意图输入(口头语言消息或书面消息)，而且还可以接收机器生成意图，这两者都可以触发对话的实例化。

在一个推荐实施例中，该方法还可以包括以下步骤：检查所述图的多个节点是否从所述目标节点可到达；识别与多个节点相关联的潜在期望交互；如果可获得的话，检索与所识别的期望交互相关的技术状态数据；以及将所检索的状态数据与目标节点的对话渲染信息一起进行汇编，作为用户探索工业***的技术状态的推荐。

在另一个推荐实施例中，预定义数据图表示与工业***有关的数据的数据类型之间的关系。数据图的每个节点对应于特定数据类型。数据图的每个边具有指定用于特定查询的允许查询参数以检索关于工业***的技术状态的相应数据的前置条件，以及指定特定查询的返回数据类型的后置条件。该方法还可以包括：识别与对话图的目标节点相关联的第一数据类型；识别数据图中表示所述第一数据类型的第一节点；遍历数据图以识别与第一数据类型具有直接或间接关系的另外的数据类型；以及将所识别的另外的数据类型与目标节点的对话渲染信息一起进行汇编，作为用户进行潜在查询的推荐，所述潜在查询检索关于工业***的技术状态的相应数据。

在一个实施例中，该图包括用于特定期望交互的备选对话路径，每个备选路径与用户的预定义表现级别相关联，并且该方法还可以包括：接收表征用户的当前物理状况的一个或多个物理参数；基于所述物理参数确定用户的当前表现级别；以及选择具有与当前表现级别匹配的预定义表现级别的特定备选路径。

在一个实施例中，提供了一种用于控制用户和计算机***之间的对话的计算机程序产品，所述计算机***与控制工业***的工业控制***通信地耦合。计算机程序产品具有指令，所述指令当被加载到计算装置的存储器中并且由计算装置的至少一个处理器执行时，使得计算装置执行如本文所公开的计算机实现的方法和计算机***的步骤和功能。

本发明的另外方面将借助于在所附权利要求中特别描述的元件和组合来实现和获得。要理解，前面的一般描述和下面的详细描述两者都仅仅是示例性和说明性的，并且不限制所描述的发明。

附图说明

图1是根据实施例用于控制用户和具有***组件的计算机***之间的对话的计算机***的框图；

图2A是根据实施例用于控制用户和计算机***之间的对话的计算机实现的方法的简化流程图；

图2B是根据实施例具有计算机实现的方法的进一步细节的简化流程图；

图3A示出了有向对话图的节点；

图3B示出了对话图充当对话状态机；

图4示出了根据本发明的实施例组合的对话图的两个特定示例；

图5示出了在对话图中生成临时节点；

图6示出了对话图的特定示例；

图7A示出了用于推荐的数据图的特定示例；

图7B是示出根据实施例用于基于数据类型关系生成推荐的步骤的简化流程图；

图8A示出了用于示例对话图的基于表现的路径选择；

图8B示出了示例对话图中的最短路径计算；

图9A到图9E示出了在用户与计算机***的对话期间用于在不同时间点控制对话的用户界面示例；以及

图10是示出可以与本文描述的技术一起使用的通用计算机装置和通用移动计算机装置的示例的图。

如本文所使用的，*符号与附图标号组合表示A、B等中的任何一个。

具体实施方式

图1是根据实施例用于控制用户10和具有***组件的计算机***100之间的对话的计算机***100的框图。将在图2A、图2B的上下文中描述图1，其示出了可由计算机***100执行的计算机实现的方法1000的简化流程图。因此，下面的描述涉及图1和图2A、图2B的参考标号。计算机***100与控制工业***200的工业控制***60通信地耦合。用于工业***、工业控制***和计算机***之间的通信以控制与这类***进行人机交互的通信协议在本领域中是众所周知的。

计算机***100的界面110接收1100意图输入11、21。意图输入表示与计算机***100的相应期望交互。由此，意图输入可以源自人类用户10。这样的意图通常采用用户的自然语言来提供，例如作为经由语音接口的语音输入或者经由键盘或另一适当输入装置的书写。用户10使用前端50，其结合了这样的用户界面功能，像从用户接收输入和向用户提供输出。输出可以在前端50的显示器上提供，或者通过扬声器作为语音输出提供。此外，意图输入可以源自监测工业***200的技术状态的监测功能20。监测功能20可以是工业控制***60的组成部分，或者它可以包括一个或多个单独的监测***，所述一个或多个单独的监测***可以访问由工业控制***60或由收集这样的数据的其他数据库DB1至DB3提供的工业***200的技术状态数据。数据库DB1至DB3可以已经包括工业***的预处理数据，诸如例如警报历史等。计算机***100经由界面110持续地侦听1110用户意图通道111和侦听监测意图通道112来观察两个来源的意图输入11、21。用户意图通道提供来自用户的自然语言意图，并且监测意图通道提供来自工业***的监测***的机器生成意图。如前所述，机器生成意图可具有结构化数据格式(即，允许由***100处理的格式)，但也可作为自然语言语句(即，采用要求预处理、意图确定等的格式)来接收。

意图确定模块130确定1200所接收的意图输入11、21的期望交互。先前描述的LUIS工具可以用于实现该功能。其他可用工具的示例是：APILai API、Amazon LEX(开发者指南在https://aws.amazon.com/documentation/lex/nc1=h_ls处可用)、Recast.ai(在https://recast.ai/docs/hello-world处可用的文档)、wit.ai(在https://wit.ai/docs处可用的文档)、IBM Watson对话(在https://www.ibm.com/watson/service/conversation/处可用的文档)。意图确定130可以采用自然语言意图输入可以被变换成机器可理解语句的方式来配置，该机器可理解语句将期望交互表示为所接收的意图的目的。技术人员可以使用可用的工具来实现所描述的功能。

数据存储设备112存储一个或多个有向对话图150。每个对话图指定了工业控制域特定对话。这种域特定对话包括诸如警报管理、根本原因分析和通常落入工业控制***60的操作员的责任中的其他任务之类的场景中与计算机***100的典型用户交互的模型。特定对话图定义了对话状态机，该对话状态机具有表示对话的状态的多个节点，并且具有表示状态之间的转变的边。

暂时转到图3A和图3B，图3A示出了具有从开始节点301的转变302的对话节点“示出信息”303a的示例。当从相应对话图将对话实例化时，开始节点301可以是到对话中的初始入口点(entry point)。然而，图的另一节点也可被定义为默认入口点。在节点303a对应于所接收的意图输入背后的期望交互的情况下，图3B的对话状态机300示出了如何发生从开始点301到目标节点303a的转变302。一旦已经从相应对话图将对应的对话实例化，对话状态机300就由对话控制器模块140执行。从第一状态301到第二状态303a的每个状态转变取决于至少一个前置条件303b。前置条件303b可以实现为目标节点303a的一部分(如该示例中所示)，或者它可以与转变302相关联。即，对话控制器评估前置条件以确定是否可以发生从当前节点301到目标节点303a的转变302。节点可以具有多个前置条件，如图3A的示例中所示。一些前置条件可以具有强制性字符(M)，像关于特定时间点或时间间隔的信息。一些前置条件(采用斜体)可具有可选字符(o)，像前置条件303B中的数据类型的列表。可选的前置条件具有默认值，如果没有给出其他参数值，则使用所述默认值。

图3B示出了基于图3A所示的对话图来实例化的对话状态机300。强制前置条件“时间信息”可以通过提供“时间点”参数或“时间间隔”参数来满足。如果提供了此类参数中的任何参数，则发生从开始节点301到目标节点303a的转变301。可选的前置条件“数据类型的列表”具有“警报”作为默认数据类型，结果是节点303a“示出信息”将默认示出警报数据。例如，用户可以在意图输入中指定另外的数据类型，像特定信号数据，其然后也可以在示出相应信息时由交互节点303a考虑在内。图3B中的粗箭头示出与节点303a的交互可导致添加用于前置条件的另外的参数。例如，用户可以最初从数据类型的列表中的默认参数“警报”开始。如果特定警报指示潜在问题，则用户可以通过进一步指定数据类型“输入电流”来请求深入研究信息，以看到关于可以与所查看的警报相关联的特定信号的更多细节。

回到图1，上下文高速缓存160存储(一个或多个)前置条件的参数的参数值。满足(一个或多个)前置条件所需的某些参数可能已经伴随所接收的意图输入。这类参数被添加到运行对话实例的上下文高速缓存，并且定义执行对话的上下文。当对话控制器140决定是否可以发生到目标节点(对应于由所接收的意图指定的期望交互)的状态转变时，它首先将期望交互匹配1300到对话图的节点，并且将匹配节点识别为目标节点。然后，它检查1400针对从当前节点转变到目标节点的至少一个前置条件所需的所有参数值是否在所接收的意图输入11、21或在上下文高速缓存160中可获得。

如果至少一个所需参数值缺失，则对话控制器生成1410临时对话节点以请求至少一个缺失参数，并且在接收时，将所请求的参数存储1420在上下文高速缓存160中。即，通过动态地创建临时对话交互节点以从用户收集附加前置条件参数值，来迭代地增强对话的上下文。暂时转到图5，其示出了在对话图中生成临时节点，对话识别出用户尚未给定具有示出信息的所接收意图的任何强制时间信息参数。此时，对话的上下文仅包括数据类型前置条件的列表的默认值“警报”。在当前上下文中“时间点”参数403b1或“时间间隔”参数403b2都不是已知的。因此，用于目标节点403a的强制前置条件“时间信息”没有被满足，并且不能执行从开始401到示出信息403a的状态转变。对话控制器现在生成具有空前置条件的临时节点“捕获信息”413，并且利用所需参数的信息转变到该节点。例如，临时节点413可以在对话的图形可视化30中被渲染为对话项，如：“请指定时间点或时间间隔！”。然而，临时节点413不持续存在于对话图中。响应于该交互，用户可提供作为强制前置条件的时间间隔的意图输入：“向我示出最近两天！”。意图确定模块确定为期望交互，以示出在覆盖最近48小时的时间间隔的警报。现在将该参数添加到上下文高速缓存160，并且当满足对应的前置条件时，可以发生到“示出信息”403a的转变。

在没有缺失另外的参数值(即，满足相应的前置条件)的情况下，对话控制器触发1500与目标节点(例如，303a、304a)相关联的交互121，以检索关于工业***200的技术状态的数据，作为对与目标节点相关联的期望交互的响应。在图3*和图5的上述示例中，通过数据访问器界面120向相应的数据库和/或工业控制***发起查询。要注意，数据库DB1至DB3可以来自工业控制***60的组成部分，但是也可以是被馈送有工业***200的技术状态数据(例如，传感器数据)的单独的独立***。查询针对检索由存储在对话的上下文中的信息来补充的所接收意图来指定的数据。在该示例中，检索指定时间间隔的警报数据。在用户已经响应于临时交互节点“捕获信息”413(参见图5)而指定了另外的数据类型的情况下，可以根据存储在上下文高速缓存中的用户的指定来检索附加数据。

界面110现在提供1600对话渲染信息，以用于向用户10呈现与对话控制器140最近曾处理的节点相关联的认知信息30。在先前的示例中，在缺失参数的情况下，可以基于所生成的临时节点的信息(关于(一个或多个)缺失参数的信息)来渲染上面示出的示例对话。一旦满足所有所需前置条件以转变到目标节点(例如，“示出信息”)，渲染信息可以包括关于以下的信息：(一个或多个)相应前置条件的参数值、目标节点本身(例如，节点在对话中所处的位置)以及响应于由所接收的意图输入所请求的期望交互而检索的技术状态数据。在图9A到图9E中解释了详细的渲染示例，其示出了如何结合反映工业***200的状态的相应技术状态数据来渲染对话的特定示例。

在一个实施例中，计算机***100还具有会话管理器模块170。会话管理器170可以管理不同用户的单独对话会话。在现实世界的工业控制***场景中，通常具有不同技能集合的多个操作员控制和操作工业***。此类用户中的每个用户具有关于与计算机***100的交互的不同需要。因此，对于登录到***100中的每个用户，可以生成单独对话会话。

暂时转到图4，会话管理器170可以并行地管理那些会话，其中每个单独对话会话使用与相应用户的一个或多个角色R1、R2相关联的相应对话图。图4示出了根据本发明的实施例组合的对话图的两个特定示例。在示例中，第一对话图151与第一角色R1相关联，并且第二对话图152与第二角色R2相关联。当对话被实例化时，每个对话分别在其自己的上下文161、162内运行。对话图151、152的节点中的一些可以被标记为界面节点。在示例中，节点1a、2a和4b、2b被标记为界面节点(或图间节点)。被标记为界面节点的节点可以转变为另一对话图的状态。在该示例中，图152的节点4b可以转变到图151的节点1a，并且节点2a可以转变到节点2b。在具有两个角色R1、R2的用户登录到计算机***100的情况下，两个对话图被实例化为用户的相同会话内的对话。为了允许用户与计算机***的平滑交互，对话控制器可以基于相应的标记来实现第一图151的界面节点1a、2a与第二图152的界面节点2b、4b之间的转变4b-1a、2a-2b。

虽然将两个单独的对话图实例化，但是界面节点转变允许针对用户将对话呈现为单个对话。因此，可以避免人类操作员的技术任务的中断。

现在使用图4来解释对话图的可选实施例的一些有利特征。对话图161包括节点6a，作为可以通过相应转变从对话图151的所有其他节点1a到5a直接到达的节点。该图形特征允许在每个对话中包括帮助节点，该帮助节点总是可以独立于用户与计算机***100的当前交互而到达。因此，可以避免用户最终处于死锁情况，其中用户由于***问题(例如，由于相应的数据库***故障而不能检索指定的技术数据)或缺乏关于如何处置该情况的知识而在情况中困住。这种类型的节点使得对话控制针对技术不足以及用户的误操作是稳健的。为了总是到达这种“帮助”节点，有利的是对于所有转变具有与这种节点相关联的空前置条件。对于这样的节点，具有与目标节点本身相关联而不是与所有转变相关联的前置条件是有利的，因为它仅要求目标节点的单个前置条件定义。除了“帮助”功能性之外，还存在也受益于相同实现的其他节点类型。其他节点类型的示例是用于向对话添加评论的节点(用户可以在运行对话中的任何时间要求添加评论并且对话控制器可以转变到相应的“添加评论”节点)，或者“提醒我”节点，其中用户在运行对话中的任何时间要求***提醒她/他某个话题。

对于节点3a、4b，可以看到另外的对话图特征。这样的节点可以执行自循环(self-loop)转变。即，对于这样的节点，表示状态转变的第一状态和第二状态。前面给出了示例，其中“示出信息”节点被定义为自循环节点。这允许相同的节点可以用于通过在每个后续步骤中以附加前置条件参数向它自身转变来逐步增加所检索/示出的数据的粒度。例如，具有数据类型的列表的可选参数可以在后续“示出信息”步骤中以附加的或不同的数据类型来补充，以执行深入研究数据。由此，用户总是与相同的对话节点交互，但是具有不同的前置条件(以及渲染的变化信息)。

对于节点3a、4a、5a，可以看到另外的对话图特征。节点3a可以经由通过图151的一个或多个其他节点4a、5a的环形路径3a-4a-5a-3a到达其自身。这种环形路径可以用于保持对话图是小的并且可管理，因为它们允许在对话结构中对迭代进行建模，而不需要设计可能仅在前置参数方面不同的重复的图部分。

回到图1，在推荐实施例中，对话控制器140可以检查1700对用户的潜在推荐。这样的建议可以示出关于从当前节点可到达的技术状态数据的进一步探索的可能选项。假设对话已经到达与相应意图输入的期望交互相关联的目标节点(满足(一个或多个)前置条件)，则对话控制器可以检查1710图的另外节点是否从到达的目标节点可到达。如果不是，则渲染信息保持为由与目标节点的交互产生的信息。如果是，则对话控制器可以识别1720与另外的节点相关联的潜在的期望交互。可以执行进一步检查1730以预先评估是否有任何有意义的技术数据可用于预取(即，没有通过意图输入的显式请求)。如果没有此类有意义的数据可用，则可以仅将可到达节点的交互汇编1800到对话渲染信息中，并且将其与由目标节点交互所提供的信息一起呈现给用户。然而，如果有意义的数据可用于另外的节点中的一个或多个，其适合于支持操作员决定到相应对话状态的转变是否可以是有用的，则这样的技术状态数据可以由计算机***100的预取模块180检索1740。当然，这要求用于转变到另外的节点之一的所有参数值在上下文高速缓存中可获得。预取器180利用数据访问器120来预期到特定的另外节点的状态转变，以及检索相应的技术状态数据(如果满足前置条件的话)。这样的数据也可以被合并到推荐中，以与当前节点(即，最近所接收的意图输入的目标节点)的渲染信息一起汇编。推荐示例在图6的描述中给出。

在进一步的推荐实施例中，可以如图7A、图7B所示生成推荐。图7A示出了可以用于生成推荐的数据图700的特定示例。图7B示出了示出根据检查推荐步骤1700的备选实施例用于生成推荐的步骤的简化流程图。

在图7A的示例中，预定义数据图700表示与工业***(例如化工厂)相关的数据的数据类型之间的关系。通常，反映工业***数据关系的预定义数据图可以存储在计算机***的数据存储设备中，并且可以由对话控制器访问。数据图700的每个节点DT1至DT5对应于特定数据类型。数据图的每个边具有指定用于特定查询的允许查询参数以检索关于工业***的技术状态的相应数据的前置条件，并且具有指定特定查询的返回数据类型的后置条件。数据图700示例的根节点是“警报”DT1。数据图结构可以用于主动地向用户/操作员推荐用于可视化像化工厂的复杂技术***的状态的附加相关数据，以指示什么数据可能有希望让用户接着查看。

换句话说，数据图700定义了利用什么查询可能从一种数据类型导航到另一种。相应数据类型转变的前置条件指定了像标签名称或时间间隔的查询参数。后置条件指定由所述查询返回的数据类型。在图7A的示例中，数据图中的入口节点是DT1“警报”。从那里存在以下转变：

警报- >标签- >测量

警报- >操作员注释

警报- >资产(Asset)- >操作员注释

例如，为了从当前数据类型DT1移动到DT2标签，使用对警报源的查询，其提供标签作为返回值。为了最终到达测量值(DT3“测量”)，可以启动具有标签和具有时间信息的查询以最终检索相应的测量值。

推荐器功能可以类似于人工智能(AL)计划器遍历数据图700，以从当前示出给用户的数据类型(例如，作为入口节点的DT1警报)到达可能的其他感兴趣的数据类型。数据图的遍历链接(转变)对应于需要针对相应数据库执行的一系列查询。例如，如果向用户呈现警报列表，则推荐器可能构建以下系列作为推荐：

警报- >标签- >测量

警报- >操作员注释

警报- >资产- >操作员注释

图7B示出了用于运行对话控制器的此推荐器功能的对应简化流程图。对话控制器识别1750与对话图的到达的目标节点相关联的第一数据类型(例如，“警报”)。然后，数据图700中表示第一数据类型(“警报”)的第一节点DT1被识别1760。遍历1770该数据图以识别与第一数据类型节点DT1具有直接或间接关系的另外数据类型(DT2至DT5)，最后，将所识别的另外数据类型与目标节点的对话渲染信息一起进行汇编1780，作为用户检索关于工业***的技术状态的相应数据的潜在查询的推荐。结果，对话控制器可以向用户生成例如推荐以查看匹配的测量或操作员注释。作为可选步骤，推荐器功能可检查实际上是否存在相关数据，或者甚至类似于上述第一推荐实施例来预取数据。

回到图1，在实施例中，计算机***可以具有表现评估器模块190。如前所述，用户的物理/精神状况可能影响他或她的表现能力。可以通过评估反映用户的状况的物理和其他参数和/或测量值来确定状况。如本文所使用的术语“物理参数”是指反映用户的物理/精神状况的参数和/或测量值。在图8A中更详细地解释了表现评估器190，其示出了针对示例对话图152的基于表现的路径选择。表现评估器190接收2010表征用户的当前物理状况的一个或多个物理参数PP。存在具有用于捕获物理参数的传感器的众所周知的捕获装置，物理参数包括但不限于：

- 心率(主要，如果可用的话)

- 语音中的变化/节距(主要)

- (整个)***的当前状态，即，当前警报率(主要)

- 用户的交互速度和响应时间(主要)

- 输入速度(例如，每分钟的单词) -(次要)

- 输入长度-(次要)

- 单词的选择/特定发音(次要)

- 瞳孔放大/收缩(次要，如果可用的话)

- 呼吸(次要，如果可用的话)

- 皮肤表面电阻(次要，如果可用的话)

- 交互的历史，像重复(次要)

其他因素也可以指示用户的物理状况，例如计算机***中的特定***设置或用户的技能/经验级别。基于所接收的物理参数PP，表现评估器可以确定用户的当前表现级别PL3。所确定的表现级别对应于由表现评估器已知的多个预定义表现级别中的一个。在该实施例中，对话图152包括用于与目标节点7c相关联的特定期望交互的备选对话路径1c-3c-4c-7c、1c-3c-4c-5c-7c、1c-6c-7c。每个备选路径与用户的预定义表现级别PL1、PL2、PL3相关联。在该示例中，路径1c-6c-7c与PL3相关联，路径1c-3c-4c-7c与PL1相关联，并且路径1c-3c-4c-5c-7c与PL2相关联。例如，各种状态转变可以利用它们被分配到的相应表现级别来标记。表现评估器现在可以选择2030备选路径1c-6c-7c，其被标记有与用户的所确定的表现级别PL3匹配的预定义表现级别PL3。

表现评估器允许对话控制器适于用户的当前物理状况，并且以适当的复杂度呈现对话。这避免了用户由于对话复杂性而负担过重，在当前物理状况下，他将不能够应付所述对话复杂性。

代替图8A所示的实施例，其中使用预定义表现级别来根据用户的物理状况为用户选择适当的对话路径。在一个实施例中，表现评估器可以追求用于基于表现的对话自适应的更简单的策略。在所确定的用户表现级别下降低于表现级别阈值的情况下，可以使用预定义表现级别阈值，从而总是选择最短的对话路径。

然而，最短对话路径不一定与路径上的对话状态的最低数量对应。相反，是与计算机***的对话交互的数量对用户具有疲惫效应(exhausting effect)。因此，最短对话路径可以被定义为对话图中的路径，所述路径到达具有考虑到可用对话上下文的最少交互数目的期望交互的节点。定义最短对话路径的备选标准包括：

-最少数据消耗路径(来自用户的入口或交互的数量)，或

-最少数据呈现路径(要向用户示出的数据的数量)

下面，给出最短路径的第一定义的示例。在图8B的示例中，基于对话图158的实例化对话的上下文168包括参数值(1)、(3)、(5)(如具有相应数字的圈所示)。所接收的用户意图要求生成被映射到作为目标节点的节点5d的特定数据集的差异。

目标是确定从开始节点1d到目标节点5d的最短对话路径。备选路径是1d-2d-3d-5d和1d-4d-5d。第二种备选乍看起来似乎是最短路径。然而，需要考虑各个对话状态的前置条件。当选择所谓最短路径1d-4d-5d时，在当前上下文168中只有参数(5)可获得。即，对话控制器通过生成相应的临时节点以收集缺失参数(1)和(3)来生成两个附加对话步骤。这将导致用户的至少两个附加对话交互。

当查看备选路径1d-2d-3d-5d时，唯一缺失参数值是(4)。只有在步骤3d中，才***附加的对话步骤(临时节点)以收集缺失数据(4)。因此，对话控制器决定1d-2d-3d-5d作为将适合于用户的当前物理状况的最短路径。节点2d不要求任何交互，因为计算机***可以基于上下文参数(5)提供所请求的数据。节点5d不要求任何交互，因为在执行节点5d时，缺失参数(4)已经从由节点3d触发的交互被添加到上下文(虚线圈)。即，在所选择的最短路径(粗体转变箭头)上仅发生单个交互。

图6示出了对话图156的特定示例。在下表T1至T3中描述的示例对话由对话控制器基于对话图156来控制。表的不同行对应于对话交互步骤并被编号。在说明书中，步骤被称为Tn.m。即，表T1的第一行被称为T1.0。在表的第一列中示出了角色(即，谁在相应行中活动地通信——计算机***100(***)或用户)。在第二列中，为各个步骤给出了所渲染的对话信息的示例文本(消息)。消息在对话显示或音频输出中渲染给用户/操作员。在第三列中，列出了用于相应对话交互的可用上下文(上下文高速缓存的内容)。在第四列中，示出了对应对话节点的名称。

T1中描述的第一示例开始于初始化步骤T1.0，其如果需要的话则清除上下文(上下文=空)，并且将当前节点设置为开始节点2e(监测器)。可以根据从其接收意图输入的意图输入通道来选择开始节点。在该示例中，***在T1.1中发起对话实例化。上下文填充有指定数据类型“警报”的***数据，该数据类型“警报”具有子类型“压力、高”以及与警报相关联的一些另外参数。计算机***识别出通过监测意图通道发起对话，并且基于所接收的意图数据，识别出意图从对应的入口节点2e转变到目标节点4e(“通知警报”)。目标节点的所有前置条件可由与意图输入一起被接收的上下文数据来满足。计算机***可以包括或链接到预定义的节点相关对话文本模板的文本库，然后可以利用对应的上下文数据来填充所述对话文本模板。在该示例中，计算机***为用户生成消息“在单元XX5中存在压力异常升高。您希望调查吗”以开始与用户的交互对话。

表1(T1)：***发起的具有推荐的对话

/>

/>

/>

在T1.2，用户请求选项，其由意图确定模块解释为用于找到可从节点4e到达的可到达节点的请求。在T1.3中，计算机***在作为自循环转变之后以列出与可到达节点5e、6e、7e相关联的潜在的期望交互的所请求的推荐来响应。备选地，计算机***可以将T1.1和T1.3汇编成单个渲染信息包，以便由前端在单个对话元素中渲染。

在T1.4中，用户决定第一推荐，并且提供被映射到节点5e“示出信息”的意图输入“示出信号”。由于上下文已经包括所需时间信息并且指定了相应的感兴趣的信号“PC1234”，因此满足了相应转变的前置条件。

在T1.5，***以所请求的信号的技术数据响应于意图输入。例如，可以将示出在指定时间间隔期间信号数据随时间推移的图合并到对应的渲染信息中。

此时，所呈现的信息尚不足以使用户解释警报的原因。为了进一步探究该情况，用户在最近6个月中要求类似的情况(意图输入T1.6)。该意图输入被映射到“类似情况”节点7e。节点7e的前置条件由当前上下文满足，因为“最近6个月”提供了“比较时间信息”前置条件的所需参数值。因此发生到节点7e的转变。

作为***响应，计算机***在T1.7从(一个或多个)相应的数据源检索在指定时间间隔期间发生五个类似情况的信息。同时，查询提供了在四个情况下参考了相同的指导手册的信息。这种智能查询频繁用在像工业***中的根本原因分析之类的场景中。该示例示出了为了从(一个或多个)技术数据源检索技术数据而执行的查询的结果如何也用于进一步增强对话上下文。即，除了经由用户意图输入或监测意图输入来增强上下文的选项之外，通过在转变到相应目标节点时执行的查询的每个数据检索可以利用所检索的信息来增强上下文。

在T1.8，用户确认计算机***的建议以查看在类似情况下似乎相关的指导。对话控制器转变回到相应的“示出信息”节点5e，并且最终在T1.9中向用户示出指导手册。可用上下文满足了所有前置条件。

在T2中描述的第二示例涉及由用户发起的对话。在这种场景下，初始上下文不是由监测意图输入提供的。相反，用户执行对技术数据的人工探索，并且逐步建立上下文内容。

表2(T2)：与人工探索的对话

/>

/>

在这种场景下，对话由通过用户意图通道输入的用户意图发起。因此，对话控制器将开始节点1e初始化为对话图中的入口点。在T2.0，上下文是空的。在T2.1，接收用户意图“搜索类似情况”。将期望交互映射到节点7e。***将该节点记忆为排队目标节点，因为没有从开始节点1e到目标节点7e的直接转变。然而，由于用户输入意图和空上下文高速缓存都不能提供节点7e的前置条件的任何参数值，因此检测到缺失数据，并且对话控制器还不能转变到节点7e。因此，在T2.2中生成临时对话节点，以向用户查询转变到节点7e所需的缺失参数值。在持续存在的对话图156中，临时节点不是可见的。因此，当前节点仍然是开始节点1e。

在T2.3，用户提供触发先前用户意图输入的情况的详细指定。所提供的信息被相应地用于填充上下文。现在将所接收的用户意图映射到节点3e，其在到初始确定的目标节点的路径上。由于用户已经提供了节点3e所需的上下文，并且对话控制器知道用户意图在节点7e检索关于类似情况的信息，因此***在T2.4中仅向用户发送反馈，告诉用户正在识别该情况，并且然后在T2.5中直接转变到目标节点(其是在先前步骤T2.4的上下文中的排队节点)。由于与节点7e相关联的数据检索查询可能消耗一些时间，所以对话控制器向用户提供状态通知，并且最后在T2.6中，提供类似情况分析查询的结果。在渲染信息中，关于五个类似情况的对话确认与所检索的示出类似情况的数据(例如，数据图表)一起汇编。

在T3的以下示例中，假设表现评估器已经检测到导致用户的表现级别降低的用户物理状况。因此，向用户提供了简化的对话。然而，在该示例中，对话路径与T2中的相同。只有计算机***在相应的渲染信息中提供给用户的消息信息被缩短或完全去掉(例如，T3.5)。

表3(T3)：与压力下的人工探索的对话

/>

图9A至图9E示出了用于在用户和计算机***之间的对话期间的不同时间点控制对话的用户界面示例。

图9A示出了由用户用来引导与计算机***的对话的前端的对话显示部分30。对话显示具有两个主要部分31、32。在左边部分31上，对话参与者的消息以典型的像聊天机器人的布局示出。该部分用于渲染由对话控制器提供的渲染信息的消息部分。在右部分32上，可以可视化所检索的技术状态数据。右部分的上部32a可以用于可视化关于运行对话实例的当前状态的指示符。参考标号仅包括在图9A中，但指的是其余的图9*的相同部分。

在示例布局中，计算机***的对话消息由“IKA”标志来指示。用户的消息通过头盔的标志来指示。该示例示出了与T2中描述的场景类似的场景，其中对话通过IKA***提示用户发现了异常来发起。连同该消息一起，示出了工厂概览，其高亮了工厂中受到所发现的异常影响的部分。用户确认要仔细查看的意图。

在图9B中，接下来的两个对话交互已经由对话控制器处理。在数据部分中，示出了从工厂部分SRU 5检索的信号。右上部分中的对话状态指示符示出了对话图的节点，其导致当前对话状态“示出SRU 5的PGID”。

图9C示出了在另外两个对话交互之后的显示。IKA***已检索到类似情况的技术状态数据，并且用户请求对所显示的数据中的尖状曲线进行警报。

在图9D中，IKA***已检索到另外数据，其中有针对具有趋势的警报的指示符(指针符号)。用户请求以相关联的操作员注释替换警报。

图9E示出了IKA***的响应的结果，其中指针符号的一些被具有相应操作员注释的文本部分替换了。基于这样的信息，用户最终创建任务，以使现场操作员响应于使工业***的技术状态可视化的视觉指示符而采取校正动作。

利用这种迭代的基于探索对话的分析方法，对话控制器以稳健的方式引导用户分析工业***的技术状态。由于因为***在对话的每个相关步骤向操作员提供相关知识和决定选项，因此分析的成功较少依赖于操作员的技能或经验，所以促进和改进了根本原因分析。

图10是示出了可以与这里描述的技术一起使用的通用计算机装置900和通用移动计算机装置950的示例的图。计算装置900旨在表示各种形式的数字计算机，诸如膝上型计算机、台式计算机、工作站、个人数字助理、服务器、刀片服务器、主机和其他适当的计算机。通用计算机装置900可对应于图1所示的计算机***100。计算装置950旨在表示各种形式的移动装置，诸如个人数字助理、蜂窝电话、智能电话、以及其他类似的计算装置。例如，计算装置950可以由操作员/用户使用以向计算机***100提交意图输入，并且接收基于由对话控制器提供的渲染信息的渲染对话内容。这里所示的组件、它们的连接和关系以及它们的功能仅意在是示例性的，并且不意在限制本文档中描述和/或要求保护的本发明的实现。

计算装置900包括处理器902、存储器904、存储装置906、连接到存储器904和高速扩展端口910的高速接口908、以及连接到低速总线914和存储装置906的低速接口912。组件902、904、906、908、910和912中的每个使用各种总线互连，并且可以安装在公共主板上或在适合情况下以其他方式安装。处理器902可以处理用于在计算装置900内执行的指令，包括存储在存储器904中或存储装置906上的指令，以在外部输入/输出装置上显示GUI的图形信息，外部输入/输出装置诸如耦合到高速接口908的显示器916。在其他实现中，可以在适当情况下使用多个处理单元和/或多个总线连同多个存储器和多种类型的存储器。而且，可以连接多个计算装置900，其中每个装置提供必要操作的部分(例如，作为服务器库、刀片服务器的群组或处理装置)。

存储器904存储计算装置900内的信息。在一个实现中，存储器904是一个或多个易失性存储器单元。在另一个实现中，存储器904是一个或多个非易失性存储器单元。存储器904还可以是另一种形式的计算机可读介质，诸如磁盘或光盘。

存储装置906能够为计算装置900提供大容量存储。在一个实现中，存储装置906可以是或包含计算机可读介质，诸如软盘装置、硬盘装置、光盘装置或磁带装置、闪存或其他类似的固态存储器装置、或装置的阵列，包括存储区域网络或其他配置中的装置。计算机程序产品可以有形地体现在信息载体中。计算机程序产品还可以包含指令，所述指令当被执行时，执行一个或多个方法，诸如上面描述的那些方法。信息载体是计算机或机器可读介质，诸如存储器904、存储装置906或处理器902上的存储器。

高速控制器908管理用于计算装置900的带宽密集型操作，而低速控制器912管理较低带宽密集型操作。这种功能的分配仅是示例性的。在一个实现中，高速控制器908耦合到存储器904、显示器916(例如，通过图形处理器或加速器)，并且耦合到可以接受各种扩展卡(未示出)的高速扩展端口910。在实现中，低速控制器912耦合到存储装置906和低速扩展端口914。可以包括各种通信端口(例如，USB、蓝牙、以太网、无线以太网)的低速扩展端口可以例如通过网络适配器耦合到一个或多个输入/输出装置，诸如键盘、定点装置、扫描仪或诸如交换机或路由器之类的联网装置。

如图所示，计算装置900可以采取多种不同的形式来实现。例如，它可以被实现为标准服务器920，或者在这样的服务器的群组中被实现多次。它也可以被实现为机架服务器***924的一部分。此外，它可以在诸如膝上型计算机922之类的个人计算机中实现。备选地，来自计算装置900的组件可以与诸如装置950之类的移动装置(未示出)中的其他组件组合。这样的装置中的每个可以包含计算装置900、950中的一个或多个，并且整个***可以由彼此通信的多个计算装置900、950组成。

计算装置950包括处理器952、存储器964、诸如显示器954之类的输入/输出装置、通信接口966和收发器968，以及其他组件。装置950还可以被提供有诸如微驱动器或其他装置之类的存储装置，以提供附加存储。组件950、952、964、954、966和968中的每个使用各种总线互连，并且组件中的若干组件可以安装在公共主板上或者在适当情况下以其他方式安装。

处理器952可以执行计算装置950内的指令，包括存储在存储器964中的指令。处理器可以被实现为包括单独的和多个模拟和数字处理单元的芯片的芯片集。处理器可以提供例如装置950的其他组件的协调，诸如用户接口的控制、由装置950运行的应用以及由装置950进行的无线通信。

处理器952可以通过耦合到显示器954的控制接口958和显示接口956与用户通信。显示器954例如可以是TFT LCD(薄膜晶体管液晶显示器)或OLED(有机发光二极管)显示器，或者其他适当的显示技术。显示器接口956可以包括用于驱动显示器954向用户呈现图形和其他信息的适当电路。控制接口958可以从用户接收命令，并且将它们转换以提交给处理器952。另外，可以提供与处理器952通信的外部接口962，以便使得装置950与其他装置能够进行近区域的通信。外部接口962可以在一些实现中提供例如有线通信，或在其他实现中提供无线通信，并且也可以使用多个接口。

存储器964存储计算装置950内的信息。存储器964可以被实现为一个或多个计算机可读介质、一个或多个易失性存储器单元、或者一个或多个非易失性存储器单元中的一个或多个。扩展存储器984也可以被提供并通过扩展接口982连接到装置950，该扩展接口982可以包括例如SIMM(单列直插存储器模块)卡接口。这样的扩展存储器984可以为装置950提供额外的存储空间，或者还可以存储用于装置950的应用或其他信息。特别地，扩展存储器984可以包括执行或补充上述过程的指令，并且还可以包括安全信息。因此，例如，扩展存储器984可以充当装置950的安全模块，并且可以利用允许装置950的安全使用的指令来编程。此外，可以经由SIMM卡提供安全应用连同附加信息，诸如以黑客不可攻击的方式将识别信息放置在SIMM卡上。

存储器可以包括例如闪存和/或NVRAM存储器，如下所述。在一个实现中，计算机程序产品有形地体现在信息载体中。计算机程序产品包含指令，所述指令当被执行时，执行一个或多个方法，诸如上面描述的那些方法。信息载体是计算机或机器可读介质，诸如存储器964、扩展存储器984或处理器952上的存储器，其可以例如通过收发器968或外部接口962来接收。

装置950可以通过通信接口966无线通信，该通信接口966可以在必要时包括数字信号处理电路。通信接口966可以提供各种模式或协议下的通信，诸如GSM语音呼叫、SMS、EMS或MMS消息收发、CDMA、TDMA、PDC、WCDMA、CDMA2000或GPRS、EDGE、UMTS、LTE等等。这种通信例如可以通过射频收发器968发生。此外，可以诸如使用蓝牙、WiFi或其他这样的收发器(未示出)而发生短距离通信。另外，GPS(全球定位***)接收器模块980可向装置950提供额外的导航和定位相关的无线数据，其可由在装置950上运行的应用在适当情况下使用。

装置950还可以使用音频编解码器960来进行可听地通信，该音频编解码器960可以从用户接收口头信息并且将其转换为可用的数字信息。音频编解码器960同样可以诸如通过例如在装置950的手持机中的扬声器为用户生成可听声音。这样的声音可以包括来自语音电话呼叫的声音、可以包括记录的声音(例如，语音消息、音乐文件等)、并且还可以包括由在装置950上操作的应用生成的声音。

如图所示，计算装置950可以采取多种不同的形式来实现。例如，它可以被实现为蜂窝电话980。它也可以被实现为智能电话982、个人数字助理或其他类似移动装置的一部分。

这里描述的***和技术的各种实现可以在数字电子电路、集成电路、专门设计ASIC(专用集成电路)、计算机硬件、固件、软件和/或其组合中实现。这些各种实现可以包括在可编程***上可执行和/或可解释的一个或多个计算机程序中的实现，所述可编程***包括至少一个可编程处理器、至少一个输入装置和至少一个输出装置，所述至少一个可编程处理器可以是专用或通用的，被耦合以从存储***接收数据和指令以及向存储***传送数据和指令。

这些计算机程序(也称为程序、软件应用或代码)包括用于可编程处理器的机器指令，并且可以采用高级过程和/或面向对象的编程语言和/或汇编/机器语言来实现。如本文所使用的，术语“机器可读介质”和“计算机可读介质”是指用于向可编程处理器提供机器指令和/或数据的任何计算机程序产品、设备和/或装置(例如，磁盘、光盘、存储器、可编程逻辑器件(PLD))，包括接收作为机器可读信号的机器指令的机器可读介质。术语“机器可读信号”是指用于向可编程处理器提供机器指令和/或数据的任何信号。

为了提供与用户的交互，这里描述的***和技术可以在具有用于向用户显示信息的显示装置(例如，CRT(阴极射线管)或LCD(液晶显示器)监测器)以及用户可以通过其向计算机提供输入的键盘和定点装置(例如，鼠标或轨迹球)的计算机上实现。其他种类的装置也可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈或触觉反馈)；并且可以采取任何形式接收来自用户的输入，包括声音、语音或触觉输入。

这里描述的***和技术可以在计算装置中实现，该计算装置包括后端组件(例如，作为数据服务器)，或者包括中间件组件(例如，应用服务器)，或者包括前端组件(例如，具有图形用户界面或Web浏览器的客户端计算机，通过该图形用户界面或Web浏览器，用户可以与这里描述的***和技术的实现进行交互)，或者这样的后端、中间件或前端组件的任何组合。***的组件可以通过任何形式的数字数据通信(例如，通信网络)或数字数据通信的介质互连。通信网络的示例包括无线通信网络(例如，4G、5G等)、局域网(“LAN”)、无线局域网(“WLAN”)、广域网(“WAN”)和因特网。

计算装置可以包括客户端和服务器。客户端和服务器通常彼此远离，并且通常通过通信网络进行交互。客户端和服务器的关系借助于在相应计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序而产生。

已经描述了多个实施例。然而，将理解，在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种修改。

另外，附图中描绘的逻辑流程不要求所示的特定顺序或连续顺序来实现期望的结果。另外，可以提供其他步骤，或者可以从所描述的流程中去除步骤，并且可以向所描述的***添加其他组件，或者从所描述的***中移除其他组件。因此，其他实施例也在后面的权利要求书的范围内。

Claims (15)

1.一种计算机***(100)，用于控制用户(10)与所述计算机***(100)之间的对话，所述计算机***(100)与控制工业***(200)的工业控制***(60)通信地耦合，所述计算机***(100)包括：

界面(110)，所述界面(110)被配置成接收意图输入(11,21)，其中，意图输入表示与所述计算机***(100)的相应的期望交互；

意图确定模块(130)，所述意图确定模块(130)被配置成确定所接收的意图输入的所述期望交互；

数据存储设备(113)，所述数据存储设备(113)被配置成存储一个或多个有向图，每个图指定工业控制域特定对话，其中，特定图定义对话状态机(300)，所述对话状态机(300)具有表示所述对话的状态的多个节点(303a,1a-6a,1b-5b)以及具有表示所述状态之间的转变的边，从第一状态到第二状态的每个状态转变取决于至少一个前置条件(303b)，其中，所接收的意图输入的所述期望交互对应于从所述特定图的当前节点(301)要到达的目标节点(303a)；

上下文高速缓存，所述上下文高速缓存被配置成存储所述至少一个前置条件的参数的参数值；

对话控制器模块(140)，所述对话控制器模块(140)被配置成：

检查针对从所述当前节点转变到所述目标节点的所述至少一个前置条件所需的所有参数值是否在所接收的意图输入(11,21)或在所述上下文高速缓存中可获得；

如果至少一个所需参数值缺失，则生成临时对话节点(413)以请求所述至少一个缺失参数，并且在接收时将所请求的参数存储在所述上下文高速缓存中；

否则触发与所述目标节点(303a)相关联的交互(121)以检索关于所述工业***(200)的技术状态的数据，作为对与所述目标节点(303a)相关联的所述期望交互的响应；以及

所述界面(110)还被配置成提供对话渲染信息，以用于向所述用户(10)呈现与由所述对话控制器模块(140)处理的所述节点相关联的认知信息(30)。

2.根据权利要求1所述的计算机***，其中，所述界面(110)被配置成连续地侦听用户意图通道(111)和监测意图通道(112)，所述用户意图通道提供来自所述用户的自然语言意图，并且所述监测意图通道提供来自所述工业***的监测***的机器生成意图。

3.根据权利要求1所述的计算机***，还包括会话管理器模块(170)，所述会话管理器模块(170)被配置成管理针对每个用户的单独对话会话，其中，所述单独对话会话使用与相应用户(10)的一个或多个角色(R1,R2)相关联的对话图。

4.根据权利要求3所述的计算机***，其中，所述用户的第一角色(R1)与第一对话图(151)相关联，并且所述用户的第二角色(R2)与第二对话图(152)相关联，所述对话控制器模块(140)还被配置成实现所述第一对话图(151)的节点(1a,2a)与所述第二对话图(152)的节点(2b,4b)之间的转变(4b-1a,2a-2b)。

5.根据前述权利要求1-4中的任一项所述的计算机***，其中，特定对话图(151)包括至少一个节点(6a)，通过相应转变，能够从所述对话图(151)的所有其他节点(1a-5a)直接到达所述至少一个节点(6a)。

6.根据前述权利要求1-4中的任一项所述的计算机***，其中，特定节点(3a,4b)表示所述第一状态和所述第二状态，并且所述状态转变作为所述特定节点的自循环而发生。

7.根据权利要求6所述的计算机***，其中，所述特定节点能够经由通过所述图的一个或多个其他节点的环形路径(3a-4a-5a-3a)到达它自身。

8.根据前述权利要求1-4中的任一项所述的计算机***，还包括预取模块(180)，所述预取模块(180)被配置成：

检查所述图的多个节点是否从所述目标节点可到达；

识别与所述多个节点相关联的潜在期望交互；

检索与所识别的期望交互有关的所述工业***的技术状态数据；以及

将所检索的状态数据与所述目标节点的所述对话渲染信息一起进行汇编，作为所述用户探索所述工业***的所述技术状态的推荐。

9.根据前述权利要求1-4中的任一项所述的计算机***，其中，所述图包括针对特定期望交互的备选对话路径(1c-3c-4c-7c,1c-3c-4c-5c-7c,1c-6c-7c)，每个备选路径与所述用户的预定义表现级别(PL1,PL2,PL3)相关联，所述计算机***还包括表现评估器模块(190)，所述表现评估器模块(190)被配置成：

接收表征所述用户的当前状况的一个或多个物理参数(PP)；

基于所述物理参数(PP)确定所述用户的当前表现级别(PL3)；以及

选择具有与所述当前表现级别(PL3)匹配的预定义表现级别的特定备选路径(1c-6c-7c)。

10.一种用于控制用户(10)与计算机***(100)之间的对话的计算机实现的方法(1000)，所述计算机***(100)与控制工业***的工业控制***(60)通信地耦合，所述方法包括：

接收意图输入(11、21)，其中，所述意图输入表示与所述计算机***的相应的期望交互；

确定所接收的意图输入的所述期望交互；

将所述期望交互与要从有向图的当前节点到达的目标节点匹配，所述有向图指定工业控制域特定对话，其中，所述图定义对话状态机，所述对话状态机具有表示所述对话的状态的多个节点，并且具有表示所述状态之间的转变的边，从第一状态到第二状态的每个状态转变取决于至少一个前置条件；

检查针对从所述当前节点转变到所述目标节点的所述至少一个前置条件所需的所有参数值是否在所接收的意图输入中或在上下文高速缓存中可获得；

如果至少一个所需参数值缺失，则生成临时对话节点以请求至少一个缺失参数，并且在接收时将所请求的参数存储在所述上下文高速缓存中，

否则触发与所述目标节点相关联的交互以检索关于所述工业***的技术状态的数据，作为对与所述目标节点相关联的所述期望交互的响应；以及

提供对话渲染信息，以用于向所述用户呈现与最近处理的节点相关联的认知信息。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，接收意图输入包括：

持续地侦听用户意图通道和侦听监测意图通道，所述用户意图通道提供来自所述用户的自然语言意图，并且所述监测意图通道提供来自所述工业***的监测***的机器生成意图。

12.根据权利要求10所述的方法，还包括：

检查所述图的多个节点是否从所述目标节点可到达；

识别与所述多个节点相关联的潜在期望交互；

如果可获得的话，检索与所识别的期望交互有关的技术状态数据；以及

将所检索的状态数据与所述目标节点的所述对话渲染信息一起进行汇编，作为所述用户探索所述工业***的所述技术状态的推荐。

13.根据权利要求10至12中的任一项所述的方法，其中，所述图包括针对特定期望交互的备选对话路径，每个备选路径与所述用户的预定义表现级别相关联，所述方法还包括：

接收表征所述用户的当前状况的一个或多个物理参数；

基于所述物理参数来确定所述用户的当前表现级别；以及

选择具有与所述当前表现级别匹配的预定义表现级别的特定备选路径。

14.根据权利要求10至12中的任一项所述的方法，其中，预定义数据图(700)表示与所述工业***有关的数据的数据类型之间的关系，所述数据图(700)的每个节点(DT1-DT5)对应于特定数据类型，所述数据图的每个边具有前置条件和后置条件，所述前置条件指定用于特定查询以检索关于所述工业***的所述技术状态的相应数据的允许查询参数，所述后置条件指定所述特定查询的返回数据类型，所述方法还包括：

识别与所述对话图的所述目标节点相关联的第一数据类型；

识别所述数据图中表示所述第一数据类型的第一节点；

遍历所述数据图以识别与所述第一数据类型具有直接或间接关系的另外的数据类型；

将所识别的另外的数据类型与所述目标节点的所述对话渲染信息一起进行汇编，作为所述用户进行潜在查询的推荐，所述潜在查询检索关于所述工业***的所述技术状态的相应数据。

15.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序包括指令，所述指令在被加载到计算装置的存储器中并且由所述计算装置的至少一个处理器执行时使所述计算装置执行根据权利要求10至14中的任一项所述的方法的步骤。