聊天机器人-AIML人工智能标记语言

AIML简介

AIML，全名为Artificial Intelligence Markup Language（人工智能标记语言），是一种创建自然语言软件代理的XML语言，是由Richard Wallace和世界各地的自由软件社区在1995年至2002年发明的。Richard Wallace设计了一个名为 A.L.I.C.E.（Artificial Linguistics Internet Computer Entity人工语言网计算机实体）的机器人，并获得了多项人工智能大奖。AIML定语基于规则的聊天机器人的响应。

AIML的安装

AIML原本不支持中文，程序员yaleimeng（https://github.com/yaleimeng）移植到中文语境上。可以直接到他的仓库（https://github.com/yaleimeng/py3Aiml_Chinese）里git下来，该项目运行于python3环境。不需要安装，把源码放到项目目录下即可运行。

AIML一开始是基于python的，后来被移植到各个平台，对于C#如何使用AIML，请参阅博客：https://blog.csdn.net/u010019717/article/details/53791579。

AIML的使用

作者给了一个示例放在Example文件夹里：

<span style="color:#333333"><span style="background-color:#f5f5f5"># -*- coding: utf-8 -*-
'''
@author: yaleimeng@sina.com
@license: (C) Copyright 2017
@desc:  python3 版本中文Alice，暂时简单添加空格
@DateTime: Created on 2017/11/15，at  10:20       '''import Kernel
alice = Kernel.Kernel()
alice.learn("cn-test.aiml")
while True:print(alice.respond(input('Alice请您提问...>>')))</span></span>

将该源文件与aiml源码放在一起运行，结果如下：

从运行结果可知该程序对于你的输入并不能全部响应，而是输出WARNING:No match found for input，这是因为你没有定义对应的模板或者说规则。该程序的模板被定义在cn-test.aiml文件中，打开该文件你就能看到里面是类似xml的文件。下面说明aiml文件元素的意义。

AIML语法简介

AIML的通配符

AIML1.0提供了*和_，表示“出现一次或者多次”；

AIML2.0新添加了^和#，表示“出现零次或者多次”，本文档所用的aiml解析器暂未支持aiml2.0

aiml元素

aiml文件的根标签，包含aiml文件的内容。

category元素

category是AIML库中的基本单位，每个category元素都至少包含两个子元素：pattern和template元素。下面是个简单的例子：

<span style="color:#333333"><span style="background-color:#f5f5f5"><category>
<pattern>WHAT IS YOUR NAME</pattern>
<template>My name is Leo.</template>
</category></span></span>

当这个AIML库被加载之后，你问机器人“WHAT IS YOUR NAME”，机器人便会回答“My name is Leo.”。

Pattern元素

Pattern主要用来匹配用户输入，在原生的英文AIML语法中Pattern支持 _ 和 * 的模糊匹配。例如：

<span style="color:#333333"><span style="background-color:#f5f5f5"><category>
<pattern>WHAT IS YOUR *</pattern>
<template>My name is Leo.</template>
</category></span></span>

只要用户的输入是以“WHAT IS YOUR ”开头，机器人就会回复“My name is Leo.”。

Template元素

很明显Template元素是机器人的对用户提问的回答，当用户的输入和同一个category下的Pattern相匹配是，就会将此category元素下的Template输出。

That元素

机器人之所以有思考功能，主要就是that元素的作用。例如：

<span style="color:#333333"><span style="background-color:#f5f5f5"><category A>
<pattern>是的</pattern>
<that>你是程序员吗？</that>
<template>你最擅长的编程语言是什么？</template>
</category>
<category B>
<pattern>是的</pattern>
<that>你是学生吗？</that>
<template> 你是哪个学校的</template>
</category></span></span>

机器人首先通过pattern匹配，匹配到了“是的”但是机器人的数据库中对应“是的”的回答必然非常多，比方有下面A和B两个categories。于是机器人便去匹配that标签，也就是机器人自己上句说过的话，即“你是程序员吗？”这样它就可以确定应该匹配category A了，最后给出正确的回应“你最擅长的编程语言是什么？”

Random元素

在某个匹配的很多回答中随机选取一个

<span style="color:#333333"><span style="background-color:#f5f5f5"><category><pattern>ONE TIME I *</pattern><template><random><li>Go on.</li><li>How old are you?</li><li>Be more specific.</li><li>I did not know that.</li><li>Are you telling the truth?</li><li>I don't know what that means.</li><li>Try to tell me that another way.</li><li>Are you talking about an animal, vegetable or mineral?</li><li>What is it?</li></random></template>
</category></span></span>

li元素

表示单条响应

star元素

匹配pattern标签中的*通配符，示例如下：

<span style="color:#333333"><span style="background-color:#f5f5f5"><category><pattern> A * is a *. </pattern><template>When a <star index = "1"/> is not a <star index = "2"/>?</template>
</category></span></span>

如果用户输入： "A mango is a fruit." 机器人会回答： "When a mango is not a fruit?"，其中index属性描述通配符的位置

topic元素

<topic>标记在AIML中用于存储上下文，以便以后的对话可以基于该上下文完成。通常，<topic>标签用于是/否类型对话。它有助于AIML搜索在主题上下文中编写的类别。使用如下：

使用<set>标签定义主题

<span style="color:#333333"><span style="background-color:#f5f5f5"><template><set name = "topic"> topic-name </set>
</template>
使用<topic>标记定义类别
<topic name = "topic-name"><category>...</category>
</topic></span></span>

在这里，机器人以“电影”为主题进行回应。

<span style="color:#333333"><span style="background-color:#f5f5f5"><?xml version = "1.0" encoding = "UTF-8"?>
<aiml version = "1.0" encoding = "UTF-8"?><category><pattern>LET DISCUSS MOVIES</pattern><template>Yes <set name = "topic">movies</set></template> </category><topic name = "movies"><category><pattern> * </pattern><template>Watching good movie refreshes our minds.</template></category><category><pattern> I LIKE WATCHING COMEDY! </pattern><template>I like comedy movies too.</template></category></topic>
</aiml></span></span>

结果输出：

<span style="color:#333333"><span style="background-color:#f5f5f5">Human: let discuss movies
Robot: Yes movies
Human: Comedy movies are nice to watch
Robot: Watching good movie refreshes our minds.
Human: I like watching comedy
Robot: I like watching comedy too.</span></span>

condition元素

<condition>标签类似于编程语言中的switch语句。它有助于ALICE响应匹配的输入。使用：

<span style="color:#333333"><span style="background-color:#f5f5f5">    <category><pattern> HOW ARE YOU FEELING TODAY </pattern><template><think><set name = "state"> happy</set></think><condition name = "state" value = "happy">I am happy!</condition><condition name = "state" value = "sad">I am sad!</condition></template></category></span></span>

结果：

<span style="color:#333333"><span style="background-color:#f5f5f5">Human: How are you feeling today
Robot: I am happy!</span></span>

srai元素

内容会作为输入继续匹配，该标签可以为同一个回答匹配多个问句。主要的功能是：简化模式、分而治之、同义词解析、关键词检测。示例如下：

<span style="color:#333333"><span style="background-color:#f5f5f5"><category><pattern>现在几点钟</pattern><template><date format="hh点mm"></date></template>
</category><category><pattern>几点了</pattern><template><srai>现在几点钟</srai></template>
</category></span></span>

运行结果：

<span style="color:#333333"><span style="background-color:#f5f5f5">>>几点了
Sun Feb 17 16:45:56 2019</span></span>

这里的<set>标签包含在<template>中，用于设置变量的值，<get>用于获取某些变量的值。举例如下：

<span style="color:#333333"><span style="background-color:#f5f5f5"><?xml version = "1.0" encoding = "UTF-8"?>
<aiml version = "1.0.1" encoding = "UTF-8"?><category><pattern>I am *</pattern><template>Hello <set name = "username"> <star/>! </set></template> </category> <category><pattern>Good Night</pattern><template>Hi <get name = "username"/> Thanks for the conversation!</template> </category> </aiml></span></span>

输出：

<span style="color:#333333"><span style="background-color:#f5f5f5">Human: I am Mahesh
Robot: Hello Mahesh!
Human: Good Night
Robot: Good Night Mahesh! Thanks for the conversation!</span></span>

Learn元素

描述aiml文件

Thank元素

<think>标签在AIML中用于存储变量而不通知用户。使用<think>标记存储值：

<span style="color:#333333"><span style="background-color:#f5f5f5"><think><set name = "variable-name"> variable-value </set>
</think></span></span>

使用：

<span style="color:#333333"><span style="background-color:#f5f5f5"><category><pattern>My name is *</pattern><template>Hello!<think><set name = "username"> <star/></set></think></template> </category> <category><pattern>Byeee</pattern><template>Hi <get name = "username"/> Thanks for the conversation!</template> </category></span></span>

结果：

<span style="color:#333333"><span style="background-color:#f5f5f5">Human: My name is Mahesh
Robot: Hello!
Human: Byeee
Robot: Hi Mahesh Thanks for the conversation!</span></span>

添加多个aiml文件

当我们的模板很多的时候，一个aiml文件是不够的，我们可以通过以下方式添加多个aiml文件。标准的做法是，创建一个名为std-startup.xml的启动文件，作为加载AIML文件的主入口点。

<span style="color:#333333"><span style="background-color:#f5f5f5"><?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<aiml version="1.0">
<meta name="author" content="Yalei"/>
<meta name="language" content="zh"/><!-- std-startup.xml --><category><pattern>LOAD AIML</pattern><template><learn>template1.aiml</learn></template></category>
</aiml></span></span>

Template1.aiml的内容为：

<span style="color:#333333"><span style="background-color:#f5f5f5"><?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?><aiml version="1.0"><!-- Free software (c) 2017 yalei -->
<!-- This program is open source code released under -->
<!-- the terms of the GNU General Public License -->
<!-- as published by the Free Software Foundation. --><meta name="author" content="Yalei"/>
<meta name="language" content="zh"/><category>
<pattern>* 再见</pattern>
<template>
<random><li>再见，<get name="name"/>.</li><li>好的,有空再聊， <get name="name"/>.</li><li>下次见, <get name="name"/>.</li><li>谢谢你陪我聊天, <get name="name"/>.</li><li>改天见, <get name="name"/>.</li>
</random>
</template>
</category>
</aiml></span></span>

源代码内容为：

<span style="color:#333333"><span style="background-color:#f5f5f5"># -*- coding: utf-8 -*-
import Kernel
import sys
import osbot = Kernel.Kernel()
bot.learn("std-startup.aiml")
bot.respond('LOAD AIML')while True:print(bot.respond(input('>>')))</span></span>

当程序运行时，先载入启动文件，然后再载入其它aiml文件，启动文件只是入口，

Template1.aiml才是真正描述规则的地方。

加速AIML载入

随机aiml文件的增多，程序的学习的时间会长很多，这时候我们需要用大脑文件加速这个过程。在机器人学习完所有 AIML 文件后，它可以直接以文件形式存储大脑，再次运行时可以大大提升载入时间。程序如下：

<span style="color:#333333"><span style="background-color:#f5f5f5"># -*- coding: utf-8 -*-
import Kernel
import sys
import osbot = Kernel.Kernel()
fileName='bot_brain.brn'
if(os.path.isfile(fileName)):bot.bootstrap(brainFile=fileName)
else:bot.bootstrap(learnFiles='std-startup.aiml',commands='LOAD AIML')bot.saveBrain(fileName)while True:print(bot.respond(input('>>')))</span></span>

会话和谓词（Predicates）

通过指定会话，AIML 能根据不同对话者随机应变。举个例子，如果某人告诉机器人他们叫 Alice，另一个人则告诉机器人它叫 Bob，机器人可以分清他们。指定你需要的会话，将它作为第二个参数传递给 respond()。

<span style="color:#333333"><span style="background-color:#f5f5f5">sessionId = 12345
kernel.respond(raw_input(">>>"), sessionId)</span></span>

和每个客户都能有个性化的对话——这棒极了。你不得不生成你特有的会话ID并追踪。记住保存大脑文件不要保存所有的会话值。

<span style="color:#333333"><span style="background-color:#f5f5f5">sessionId = 12345
# 将会话信息作为字典
# 包含输入输出的历史像已知谓词那样
sessionData = kernel.getSessionData(sessionId)
# 每个会话ID需要一个唯一的值
# 用会话中机器人已知的人或事给谓词命名
# 机器人已经知道你叫"Billy"而你的狗叫"Brandy"
kernel.setPredicate("dog", "Brandy", sessionId)
clients_dogs_name = kernel.getPredicate("dog", sessionId)
kernel.setBotPredicate("hometown", "127.0.0.1")
bot_hometown = kernel.getBotPredicate("hometown")
在AIML中，我们可以在 项中设置谓词。</span></span>

aiml文件：

<span style="color:#333333"><span style="background-color:#f5f5f5"><aiml version="1.0" encoding="UTF-8"><category><pattern>MY DOGS NAME IS *</pattern><template>That is interesting that you have a dog named <set name="dog"><star/></set></template> </category> <category><pattern>WHAT IS MY DOGS NAME</pattern><template>Your dog's name is <get name="dog"/>.</template> </category>
</aiml></span></span>

通过以上 AIML 你可以告诉机器人：My dogs name is Max

机器人会回答：That is interesting that you have a dog named Max

另外如果问机器人：What is my dogs name?

机器人会这么回应你：Your dog's name is Max.

待续(累死了)。。。

参考文献

[1]百度百科.aiml. https://baike.baidu.com/item/aiml/202958?fr=aladdin

[2]CSDN博客：丶尛宝.基于AIML2.0写一个机器人.https://blog.csdn.net/qin8752/article/details/79386121.2018-02-27

[3]CSDN博客：张良玉.AIML学习 (一).https://blog.csdn.net/qq_35315454/article/details/82711138.2018-09-15

[4]tutorialspoint. https://www.tutorialspoint.com/aiml/aiml_star_tag.htm.