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  1. Meus escritos/

Por Baixo do Capô: A Implementação Técnica do Sistema de PLN e RDF do NomNom

5 minutos
Implementação Técnica Inteligência Artificial Processamento De Linguagem Natural RDF Banco De Dados Em Grafo SPARQL Desenvolvimento De Chatbot
Table of Contents

À medida que continuamos a desenvolver o NomNom, nosso chatbot inteligente de receitas, estamos empolgados em compartilhar alguns dos detalhes técnicos por trás de sua implementação. Em sua essência, o NomNom combina técnicas avançadas de Processamento de Linguagem Natural (PLN) com um robusto grafo de conhecimento baseado em RDF para oferecer uma experiência de busca de receitas conversacional e sem problemas.

O Pipeline de PLN: Da Entrada do Usuário à Consulta Estruturada #

Nosso pipeline de PLN é projetado para transformar consultas em linguagem natural do usuário em representações estruturadas que podem ser usadas para consultar nosso grafo de conhecimento RDF. Aqui está uma análise dos componentes principais:

  1. Tokenização: Usamos o Natural Language Toolkit (NLTK) para Python para dividir a entrada do usuário em tokens individuais. Esta etapa é crucial para o processamento posterior.

  2. Etiquetagem de Partes do Discurso: Aplicamos o etiquetador de partes do discurso do NLTK para identificar o papel gramatical de cada palavra na consulta. Isso ajuda a entender a estrutura da solicitação do usuário.

  3. Reconhecimento de Entidades Nomeadas (NER): Desenvolvemos um modelo NER personalizado usando Stanford NER e dados de treinamento adicionais específicos para o domínio culinário. Isso nos permite identificar ingredientes, métodos de cozinha, cozinhas e outras entidades relevantes na consulta do usuário.

  4. Análise de Dependência: Usamos o Stanford Parser para entender as relações entre diferentes partes da consulta, o que é particularmente útil para solicitações complexas.

  5. Classificação de Intenção: Implementamos um modelo de classificação multiclasse usando scikit-learn para categorizar as consultas do usuário em intenções como busca de receitas, consulta nutricional ou explicação de técnica de cozinha.

  6. Geração de Consulta: Com base nas entidades extraídas, intenção identificada e estrutura analisada, geramos uma consulta SPARQL que pode ser executada em nosso grafo de conhecimento RDF.

Grafo de Conhecimento RDF: O Cérebro do NomNom #

Nosso grafo de conhecimento RDF é construído e gerenciado usando o framework Apache Jena. Veja como estruturamos e implementamos este componente crucial:

  1. Design de Ontologia: Desenvolvemos uma ontologia OWL personalizada que define classes e propriedades para receitas, ingredientes, métodos de cozinha, informações nutricionais e mais. Esta ontologia serve como o esquema para nosso grafo de conhecimento.

  2. Ingestão de Dados: Criamos scripts Python que transformam dados de receitas de várias fontes (sites, livros de receitas, submissões de usuários) em triplas RDF em conformidade com nossa ontologia.

  3. Armazenamento de Triplas: Usamos o Apache Jena TDB como nosso armazenamento de triplas, que fornece armazenamento e consulta eficientes de dados RDF.

  4. Endpoint SPARQL: Configuramos um servidor Fuseki para fornecer um endpoint SPARQL, permitindo que nosso sistema PLN consulte o grafo de conhecimento.

  5. Motor de Inferência: Aproveitamos as capacidades de inferência integradas do Jena para derivar fatos e relações adicionais, aprimorando a riqueza do nosso grafo de conhecimento.

Conectando PLN e RDF: Execução de Consulta e Geração de Resposta #

Uma vez que temos uma consulta SPARQL gerada a partir da entrada do usuário, o processo continua da seguinte forma:

  1. Execução da Consulta: A consulta SPARQL é enviada ao nosso servidor Fuseki e executada contra o grafo de conhecimento RDF.

  2. Processamento de Resultados: Os resultados da consulta, retornados como RDF, são processados e transformados em um formato mais utilizável para nosso sistema de geração de respostas.

  3. Geração de Resposta: Usamos um sistema baseado em modelos, implementado em Python, para gerar respostas em linguagem natural com base nos resultados da consulta e na intenção original do usuário.

  4. Gerenciamento de Diálogo: Uma máquina de estados simples mantém o controle do contexto da conversa, permitindo perguntas de acompanhamento e esclarecimentos.

Desafios e Soluções #

Desenvolver o NomNom não foi sem seus desafios. Aqui estão alguns que encontramos e como os abordamos:

  1. Complexidade de Consulta: Algumas solicitações de usuários podem ser bastante complexas. Implementamos um sistema de decomposição de consultas que divide consultas complexas em subconsultas mais simples.

  2. Resolução de Ambiguidade: Termos culinários podem frequentemente ser ambíguos. Usamos uma combinação de análise de contexto e prompts de esclarecimento do usuário para resolver ambiguidades.

  3. Otimização de Desempenho: À medida que nosso grafo de conhecimento cresce, o desempenho da consulta pode ser impactado. Implementamos mecanismos de cache e técnicas de otimização de consultas para manter a responsividade.

  4. Suporte Multilíngue: Para atender a um público global, estamos trabalhando na extensão do nosso pipeline de PLN para suportar múltiplos idiomas, começando com espanhol e francês.

Aprimoramentos Técnicos Futuros #

Ao olhar para o futuro, estamos empolgados com vários aprimoramentos técnicos em nosso roteiro:

  1. Aprendizado Profundo para PLN: Estamos explorando o uso de modelos de aprendizado profundo, particularmente redes LSTM, para melhorar nossas capacidades de PLN.

  2. Grafo de Conhecimento Distribuído: Para lidar com volumes crescentes de dados, estamos investigando soluções de armazenamento RDF distribuído como o Apache Rya.

  3. Integração de Dados em Tempo Real: Estamos desenvolvendo um sistema para atualizar dinamicamente nosso grafo de conhecimento com novas receitas e conteúdo gerado pelo usuário.

  4. Raciocínio Semântico: Planejamos aproveitar capacidades de raciocínio semântico mais avançadas para fornecer recomendações de receitas e substituições ainda mais inteligentes.

O NomNom representa uma empolgante interseção de PLN, tecnologias da web semântica e inteligência artificial. Ao combinar essas tecnologias de ponta, estamos criando um chatbot que não apenas entende receitas, mas pode se envolver em conversas culinárias significativas com os usuários.

Fique atento para mais aprofundamentos técnicos à medida que continuamos a aprimorar e expandir as capacidades do NomNom!

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