Python聊天机器人开发：基于自然语言处理与机器学习

本书是使用 Python 动手搭建聊天机器人的入门书籍。全书共 5 章，包含聊天机器人的发展历史、自然语言处理的相关知识，以及多种搭建、部署聊天机器人的基本方法。此外，作者还提供了丰富的源码和细致的教程，极具实操性。无论你是具有一定 Python 编程基础的技术人员，还是想更多了解聊天机器人相关知识的产品经理、项目管理人员，都能从本书学习到搭建聊天机器人的相关内容，并能在本书的指导下实际完成聊天机器人的搭建和对外发布。

第 1 章 心爱的聊天机器人 .................................................................................................. 1 聊天机器人的受欢迎程度 .......................................................................................... 2 Python 之禅以及为什么它适用于聊天机器人 .......................................................... 3 对聊天机器人的需求 .................................................................................................. 4 商业视角 ............................................................................................................ 5 开发者视角 ........................................................................................................ 9 受聊天机器人影响的行业 ........................................................................................ 11 聊天机器人的发展历程 ............................................................................................ 12 1950 .................................................................................................................. 12 1966 .................................................................................................................. 12 1972 .................................................................................................................. 12 1981 .................................................................................................................. 12 1985 .................................................................................................................. 12 1992 .................................................................................................................. 13 1995 .................................................................................................................. 13 1996 .................................................................................................................. 13 2001 .................................................................................................................. 13 2006 .................................................................................................................. 13 2010 .................................................................................................................. 13 2012 .................................................................................................................. 14 2014 .................................................................................................................. 14 2015 .................................................................................................................. 14 2016 .................................................................................................................. 14 2017 .................................................................................................................. 14 我可以用聊天机器人解决什么样的问题 ................................................................ 15 这个问题能通过简单的问答或来回交流解决吗 ........................................... 15 这个工作是否有高度重复性，需要进行数据收集和分析 ........................... 15 你的机器人的任务可以自动化和固定化吗 ................................................... 16 一个 QnA 机器人 ...................................................................................................... 16 从聊天机器人开始 .................................................................................................... 17 聊天机器人中的决策树 ............................................................................................ 18 在聊天机器人中使用决策树 ........................................................................... 18 决策树如何起到作用 ....................................................................................... 18 最好的聊天机器人/机器人框架 ............................................................................... 21 聊天机器人组件和使用的相关术语 ........................................................................ 23 意图（Intent） ................................................................................................. 23 实体（Entities） .............................................................................................. 23 话术（Utterances） ......................................................................................... 24 训练机器人 ...................................................................................................... 24 置信度得分 ...................................................................................................... 24 第 2 章 聊天机器人中的自然语言处理 ............................................................................ 25 为什么我需要自然语言处理知识来搭建聊天机器人 ............................................ 25 spaCy 是什么 ............................................................................................................. 26 spaCy 的基准测试结果 .................................................................................... 27 spaCy 提供了什么能力 .................................................................................... 27 spaCy 的特性 ............................................................................................................. 28 安装和前置条件 .............................................................................................. 29 spaCy 模型是什么............................................................................................ 31 搭建聊天机器人所使用的自然语言处理基本方法 ................................................ 32 词性标注 .......................................................................................................... 32 词干提取和词性还原 ....................................................................................... 36 命名实体识别 .................................................................................................. 38 停用词 .............................................................................................................. 41 依存句法分析 .................................................................................................. 43 名词块 .............................................................................................................. 47 计算相似度 ...................................................................................................... 49 搭建聊天机器人时自然语言处理的一些好方法 .................................................... 51 分词 .................................................................................................................. 51 正则表达式 ...................................................................................................... 52 总结 ........................................................................................................................... 53 第 3 章 轻松搭建聊天机器人 ............................................................................................ 55 Dialogflow 简介 ........................................................................................................ 55 开始 ........................................................................................................................... 56 搭建一个点餐机器人 ....................................................................................... 57 确定范围 .......................................................................................................... 57 列举意图 .......................................................................................................... 57 列举实体 .......................................................................................................... 58 搭建点餐机器人 ........................................................................................................ 58 Dialogflow 入门 ............................................................................................... 59 创建意图的几大要点 ....................................................................................... 62 创建意图并添加自定义话术 ........................................................................... 62 为意图添加默认回复 ....................................................................................... 63 菜品描述意图及附属实体 ............................................................................... 64 理解用户需求并回复 ....................................................................................... 67 将 Dialogflow 聊天机器人发布到互联网上 ............................................................ 72 在 Facebook Messenger 上集成 Dialogflow 聊天机器人 ........................................ 75 设置 Facebook .................................................................................................. 76 创建一个 Facebook 应用程序 ......................................................................... 76 设置 Dialogflow 控制台 .................................................................................. 77 配置 Webhook .................................................................................................. 79 测试信使机器人 .............................................................................................. 80 Fulfillment .................................................................................................................. 83 启用 Webhook .................................................................................................. 85 检查响应数据 .................................................................................................. 87 总结 ........................................................................................................................... 89 第 4 章 从零开始搭建聊天机器人 .................................................................................... 91 Rasa NLU 是什么 ...................................................................................................... 92 我们为什么要使用 Rasa NLU ......................................................................... 92 深入了解 Rasa NLU ......................................................................................... 93 从零开始训练和搭建聊天机器人 ............................................................................ 94 搭建一个星座聊天机器人 ............................................................................... 94 星座机器人和用户之间的对话脚本 ............................................................... 95 为聊天机器人准备数据 ................................................................................... 96 训练聊天机器人模型 ..................................................................................... 101 从模型进行预测 ............................................................................................ 103 使用 Rasa Core 进行对话管理 ............................................................................... 105 深入了解 Rasa Core 及对话系统 .................................................................. 105 理解 Rasa 概念 ............................................................................................... 108 为聊天机器人创建域文件 ............................................................................. 111 为聊天机器人编写自定义动作 .............................................................................. 113 训练机器人的数据准备 .......................................................................................... 116 构造故事数据 ................................................................................................ 117 交互学习 ........................................................................................................ 119 将对话导出成故事......................................................................................... 132 测试机器人 .............................................................................................................. 133 测试用例一 .................................................................................................... 133 测试用例二 .................................................................................................... 134 总结 ......................................................................................................................... 135 第 5 章 部署自己的聊天机器人 ...................................................................................... 137 前提条件.................................................................................................................. 137 Rasa 的凭据管理 ..................................................................................................... 137 在 Facebook 上部署聊天机器人 ............................................................................ 139 在 Heroku 上创建一个应用 ........................................................................... 139 在本地系统中安装 Heroku ............................................................................ 140 在 Facebook 上创建和设置应用程序 ........................................................... 140 在 Heroku 上创建和部署 Rasa 动作服务器应用程序 ................................. 143 创建 Rasa 聊天机器人 API 应用程序........................................................... 144 创建一个用于 Facebook Messenger 聊天机器人的独立脚本 ..................... 144 验证对话管理应用程序在 Heroku 上的部署情况 ....................................... 147 集成 Facebook Webhook ................................................................................ 148 部署后验证：Facebook 聊天机器人 ............................................................ 149 在 Slack 上部署聊天机器人 ................................................................................... 151 为 Slack 创建独立脚本 .................................................................................. 151 编辑 Procfile ................................................................................................... 154 将 Slack 机器人最终部署到 Heroku 上 ........................................................ 154 订阅 Slack 事件 .............................................................................................. 155 订阅机器人事件 ............................................................................................ 156 部署后验证：Slack 机器人 ........................................................................... 156 独立部署聊天机器人 .............................................................................................. 157 编写脚本实现自己的聊天机器人通道 ......................................................... 158 编写 Procfile 并部署到 Web 上 ..................................................................... 159 验证你的聊天机器人 API ............................................................................. 160 绘制聊天机器人的图形界面 ......................................................................... 161 总结 ......................................................................................................................... 165

Sumit Raj 是一个喜欢编程和搭建应用的技术人员，也是一位对机器学习和自然语言处理有浓厚兴趣的 Python 专家。他相信通过程序，可以直接影响公司的营收情况。 Sumit 曾在多个领域工作，如个人财务管理、房地产、电子商务和收益分析，完成了多个可扩展的应用程序。他曾帮助多个早期创业公司完成了产品的初始设计和架构，这些公司后来得到了投资者和政府的赞助。他拥有应用尖端技术的丰富经验，这些经验被用于互联网/企业级应用的可扩展性、性能调优和降低成本等方面。 Sumit 一直在全球范围内指导学生和开发人员进行 Python 编程。他在各种在线、离线平台上指导了超过 1000 名学生及专业人士进行编程和数据科学探索，并为他们提供了职业规划建议等。他喜欢参加各种技术会议和研讨会等。他从不会错过参加“编程马拉松”的机会。对搭建应用程序和解决问题的热爱为他赢得了多个奖项和荣誉。他经常被邀请在印度一流的教育机构发表演讲。同时他还是 PyLadies 交流小组的演讲者，这是由使用 Python 编程的女士组成的组织，由 PSF（Python Software Foundation，Python 软件基金会）的前任主管所领导。 在空闲时间里，他喜欢写博客，以及在 Quora 上回答关于计算机编程、聊天机器人、Python/Django、职业建议和网站开发的问题，答案观看次数已累计超过 100 万。你可以在 Quora上邀请他来回答问题。 最近，Sumit 在印度班加罗尔的 GeoSpark R＆D 担任高级解决方案架构师，正在建立一个用于位置跟踪的开发平台。你可以从他的网站了解更多关于他的信息（网址见链接列表 0.1 条目）。你也可以在网站（网址见链接列表 0.2 条目）上提出问题并进行讨论。 译者黄光远：阿里巴巴高级算法工程师，现于阿里达摩院人工智能实验室，从事天猫精灵人工智能语音交互领域，专攻语音系统算法架构与NLP算法应用；曾在阿里数据技术部负责电商场景的数据化运营、圈人投放、差异化选品、场景挖掘与用户画像，以及在淘宝技术部负责复杂网络、Spark图算法并行化研发等工作。

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