Bachelorarbeit: Aufbau eines Sprachkorpus zur Programmierung autonomer Roboter mittels natürlicher Sprache

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Bernhard Weiner
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Weigelt IPD Tichy, Fakultät für Informatik KIT Universität des Landes

1 Bachelorarbeit: Aufbau eines Sprachkorpus zur Programmierung autonomer Roboter mittels natürlicher Sprache Zeynep Günes Betreut von Sebastian Weigelt IPD Tichy, Fakultät für Informatik KIT Universität des Landes Baden-Württemberg und nationales Forschungszentrum in der Helmholtz-Gemeinschaft

2 Motivation Roboter werden heutzutage in verschiedenen Bereichen eingesetzt. Für den Alltag: Humanoide Roboter ARMAR-III am KIT entwickelt Erledigt, die ihm bekannten, alltäglichen Aufgaben in einer Küche

3 Motivation Neue Aufgaben werden über Fachkräfte implementiert Einschränkung für reguläre Benutzer Idee: Verwendung natürlicher Sprache zur Programmierung neuer Funktionen Entwicklung eines Sprachkorpus mit zugehörigem Verwaltungssystem Wasser bitte! Ich habe Durst, bring mir bitte das Wasser aus dem Kühlschrank Bring mir das Wasser

4 Korpus (pl. Korpora) eine Sammlung von Schriften oder Tonaufnahmen Regelmäßigkeiten oder Besonderheiten einer Sprache oder Zielgruppe werden untersucht in der NLP eingesetzt Aufteilung in: Korpora geschriebener Sprache Sprachkorpora

5 Verwandte Arbeiten Name Typ Bestandteile Besonderheiten Anzahl der Wörter British National Corpus Buckeye Speech Corpus Santa Barbara Corpus Spina Korpus Gemischtes Korpus Sprachkorpus Sprachkorpus Konversationen, Auszüge aus Zeitungen usw. Interviews, Transkriptionen Daten über Sprecher, Transkription, Audiodateien 10% gesprochen 90% geschrieben Regeln zur Vereinheitlichung der Transkriptionen Zeitstempel pro Intonationseinheit Mehr als 100 Mio. Ca Ca Sprachkorpus Audiodateien Spina-Korpus

6 Analyse der Komponenten Metadaten Audiodateien Transkriptionen Sprachkorpus

7 Analyse - Audiodateien Audiodateien Variationen unter den Aufnahmen Ausführliche Beschreibung der Anweisungsfolgen Spontan gesprochene Sprache Gute Approximation: Szenarien Beschreiben die durchzuführende Instruktion Geben die Rahmenbedingungen vor Offen formuliert Bilder für einen besseren Situationseindruck

8 Analyse Metadaten und Transkriptionen Metadaten Informationen über Sprecher, Aufnahmeort und Mikrofon Gewinnung durch die Erstellung eines Fragebogens Werden bei der Analyse untersucht Transkriptionen Manuelle Transkription Regeln zur Vereinheitlichung der Texte Keine Satzzeichen Zahlen ausschreiben Pausen durch Zeilenumbrüche modellieren Hesitationswörter wie ähm nicht weglassen Im Anschluss Etikettierung durch den Part-of-Speech-Tagger

9 Ziele mehrere Probanden Bevorzugt englische Muttersprachler oder Probanden mit Auslandserfahrung Sorgt für Variationen zwischen den Aufnahmen Verschiedene Szenarien Von einzelnen Anweisungen beginnend zu Anweisungsfolgen gesteigert Manuelle Transkription und Festlegung der Regeln zur Vereinheitlichung Erstellung eines Fragebogens Pro Proband eine Aufnahmesitzung Ein Werkzeug für die Verwaltung des Korpus implementieren

10 Durchführung Aufnahmesitzungen zur Gewinnung von Audiodaten drei verschiedenen Szenarien, jeweils mit zunehmenden Anweisungsfolgen Einverständniserklärung der Probanden Protokollblatt Fragebogen zur Ermittlung von Metadaten Anschließend manuelle Transkriptionen der Audiodateien Entwurf eines Werkzeuges für die Aktualisierung bzw. Pflege des Korpus

11 Aufbau des Fragebogens Alter Geschlecht Beruf Nationalität Muttersprache Englischkenntnisse Aufenthalt in einem englischsprachigem Land Programmierkenntnisse werden zur Erstellung von Statistiken verwendet Titel der Arbeit Dein Name

12 Szenarien - Rahmenbedingungen Jedes Szenario findet in der Küche statt Roboter ist startklar Standpunkt, relevante Objekte und Roboter als Bild im jeweiligen Szenario Beschreibungen der einzelnen Objekte nicht notwendig Titel der Arbeit Dein Name

13 Szenario 1 In this scene you want the robot to get you popcorn. The popcorn bag stands on the kitchen table among other objects. Figure on the left shows your view on the scene, with the robot to your left and the table on the right side. Figure in the middle gives an overview of the objects, which are placed on the table. Figure on the right shows the popcorn bag in detail. When you are ready to talk to the robot please signal the survey advisor. Your instructions will be recorded via microphone. If you are not satisfied with the recording for any reason please contact the advisor. It is possible to rerecord or stop recording at any time. If you want to take notes please use the last page of this document Titel der Arbeit Dein Name

14 Evaluation der Ziele Informationen über das Korpus Kennzahlen Probanden 22 Altersgruppe der Probanden Jahre Beruf der Probanden Studenten Audiodateien 66 Transkriptionen 66 Szenarien 3 Äußerungen 1128 Anzahl verschiedener Wörter 99 Wörter in Szenario Wörter in Szenario Wörter in Szenario

15 Fazit Aufbau eines Sprachkorpus anhand der verwandten Arbeiten analysiert Entwurf der Komponenten Erstellung von Szenarien, Fragebogen, Einverständniserklärung und Protokollblatt Manuelle Transkription Implementierung eines Werkzeugs zur Verwaltung der Daten Ziele wurden eingehalten, aber kleine Verbesserungen notwendig: Mehr Muttersprachler als Probanden Zweites Szenario oder die Reihenfolge der Szenarien ändern Titel der Arbeit Dein Name

16 Struktureller Entwurf

17 Statistiken - I , , Anzahl der benutzen Wörter Frauen Männer Titel der Arbeit Dein Name

Statistiken - II 70 60 50 47,71 58,53 40 30 20 Anzahl der durchschnittlich benutzten Wörter 10

18 Statistiken - II ,71 58, Anzahl der durchschnittlich benutzten Wörter 10 0 mit Programmierkenntnissen Ohne Programmierkenntnisse Titel der Arbeit Dein Name

19 2do Literaturverweise einbauen!! Abbildungsverweise einbauen!! Mehr Backup Folien!

20 ARMAR-III wurde am KIT entwickelt Besitzt ein Dialogsystem Fünf Hochleistungsrechner Zwölf Steuerelemente Vier Farbkameras Sechs Mikrofone Drei 3D-Flächenlaser-Scanner Titel der Arbeit Dein Name

21 Verwandte Arbeiten British National Corpus Wurde 1994 veröffentlicht Repräsentiert die moderne, englische Sprache 10% gesprochene Sprache, 90% geschriebene Sprache Wörter Buckeye Speech Corpus Reiner Sprachkorpus Wörter 40 Konversationen zwischen Interviewer und Sprecher Kriterien bei der Auswahl der Sprecher

22 Verwandte Arbeiten Santa Barbara Corpus of Spoken American English Wurde von der University of California entwickelt Umfasst ca Wörter Beinhaltet Audiodateien, Transkriptionen und Daten über die Sprecher Zeitstempel Das Bayerische Archiv für Sprachsignale Bietet 29 Sprachkorpora an Z.B. Spina-Korpus Enthält vorgegebene Befehle für einen Roboter Äußerungen von 22 Sprechern

23 Natürliche Sprache Als natürliche Sprache [Lew75] bezeichnet man in der Sprachwissenschaft eine von Menschen gesprochene Einzelsprache. Die natürliche Sprache ist das Ergebnis autonomer, historischer Entwicklungen. Nach Finch[FPC98] hat die Sprache sieben verschiedene Funktionalitäten: physiologische Funktion zur Auflösung von nervösen oder physikalischen Energien phatische Funktion für den sozialen Austausch aufzeichnende Funktion identifizierende Funktion argumentierende Funktion um Gedanken zu erfassen kommunizierende Funktion um Gefühle und Ideen auszutauschen vergnügende Funktion Titel der Arbeit Dein Name

24 Evaluation Informationen über die Probanden Anzahl 21 Beruf Studenten Altersgruppe Jahre Muttersprachler 1 Probanden mit Auslandserfahrung 6 Weibliche Probanden 9 Männliche Probanden

25 Abbildungsverzeichnis Bild vom Author: Checkliste Titel der Arbeit Dein Name

26 Eval

27 Literatur [Verweis2001] Eine schöne Referenz, IPD-Verlag, Titel der Arbeit Dein Name

28 Hibernate

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