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动物语言信息转换与识别的方法和装置与流程

萌宠菠菠乐园
2024-09-18 10:27

一.技术领域

本方法和装置属于信息技术与人工智能ai技术领域，涉及一项动物语言信息处理alp(animallanguageprocessing)技术和装置。

2.1语言是指智能生命体(人类或动物)使用的信息交流的信号串符号；人类的语言称为自然语言，动物的语言称为动物语言。二种语言需要通过翻译转换器相互转换。

动物语言是指动物之间用声音相互传递信息的语音信号。动物语言处理包括动物语言生成和动物语言识别，一般来说具有二种处理方式：一是动物自然语言(语音)处理方式，二是动物虚拟语言处理方式。

2.1.1动物自然语言处理方式，通过动物自然语音发出，与同类动物进行交流，但异类动物无法理解，人类难以破解。

2.1.2动物虚拟语言处理方式，通过人工编码语音生成，模拟人类自然语言，动物经过识别认知驯练后，可以与人类简单交流。

2.2现有技术

在动物语言信息识别处理时，现有技术是采集动物自然语言(语音)，从动物真实声音中，收集声学物理数据，模拟分析长音短音、元音辅音、连续中断、音调高低等声波信息，借助其肢体语言空间变化信息，猜测解释动物的行为，发出语音。

2.2.1技术对比文献

外观设计专利一.狗语翻译器专利号2015301448650中的技术描述为：“本外观设计产品的用途：本外观设计产品用于对狗的叫声动作等生物信号进行采样，以及对数据进行频谱分析，姿态动作数字化处理等dsp运算，将狗的叫声、动作、呼吸、心跳、体温等生物信号转换人类语言，得到翻译结果并以语音形式播放”。

外观设计专利二.狗语翻译器，专利号2016300241224中的技术描述为：“本外观设计产品的用途：用于识别宠物的叫声和肢体语言、翻译成人类语言，并以语音形式播放”。

2.2.2现有技术特征

这些现有技术的基本特征是识别处理以听语音为主，以肢体语言为辅。动物语言翻译器的现有技术归纳起来，一是通过声音传感器声音解析装置把声音高低、大小和时间三个要素通过波形表示出来；二是通过行为传感器将动物的肢体语言移动方位、距离、速度三个要素通过三维信息计算出来；然后，收集动物发声和肢体动作的样品，经动物学家翻译后，储存在动物语言数据库里通过一定的算法进行对比，识别后，翻译成人类语言，并以语音形式播放。

这些现有技术的研究者，包括具有30年多年动物语言资历的美国动物学家行为专家科恩·斯罗伯德奇科夫(conslobodchikoff)教授，开发了听语音的宠物翻译器，与动物进行“对话”；加拿大哥伦比亚大学犬科专家斯坦利·科伦(stanleycollen)；还有瑞典和芬兰发明家组成的北欧发明与发现协会，在2014年研发一个名叫“不再有汪汪汪”的狗语翻译器，能够对狗狗的叫声进行声波分析处理，并将其转换成人类语言。

目前市场上的狗语翻译器，技术原理就是叫声+肢体动作的数据统计识别分析，通过计算机算法，反复测试训练得出结果。

另外，还有一些脑电波现有技术：植入动物体内电信号分析技术，采用动物脑电图反应分析，辅助传感器读取在动物大脑内流动的离子电流造成的电压波动脑电信号，对它们进行人为解释，并发出语音。例如，日本公司anicall在2016年开发的可穿戴产品宠物语言器，能够帮助主人”读出”宠物的健康和情绪等信息。

2.2.3存在的问题

动物语言翻译机，自2001年8月日本takara玩具公司推出全球首台分析狗的叫声

“狗语翻译器”后，各地都有研发。然而，近十年来，用这种真实的动物自然语言的处理方式，进行动物语言信息识别的技术，由于人类获取的动物语音声音变化与组合的数量有限，语义信号严重不足，存在着人类难以破解、动物无法与人类语音交互的问题，目前仍然困难彼多，进展不大。现有的动物语言翻译器，依靠统计数据人为猜测动物语言表达，缺陷明显，实际应用效果差强人意，不能满足人们的要求，迫切需要改进。

2.3新方法和装置的技术

在动物语言信息识别处理时，新技术方案采用动物虚拟语言的处理方式，使用语言转换的手段，通过人工编码语音生成，模拟自然语言，让人类直接与动物交互；动物经过自然语言等信息符号的认知驯练后，能够明白人类的语音声学信号，逐步理解人类的行为。

将人类自然语言作为动物虚拟语言，进行人类与动物的交流，对于动物来说，是“学习”了一门“外语”，或者说是在其“方言”的基础上，学习了一门“普通话”，这个新技术，克服了动物语音识别同声音、近声音的识别困难，弥补了动物语音语言的语义信息欠缺的不足，奠定了人类与动物直接语言交流的基础，将会使一些具有“大脑”的智能动物不开口也能说话，提高了动物对人类的有用性等使用价值。

三.新方法的内容

3.1本方法和装置的目的

本方法和装置要解决的技术问题是实现人与动物的交互，达到二个目的，一是动物与人类之间的简单语言交流；二是动物与动物之间的具有信息特征意义的语言交流。这样，人类与动物进入语言信息阶段，人工智能创造了听懂人话的智能动物工具，不仅使动物、静物相互联网，组成物联网，而且使人与人连网、人与物连网、物与物连网，形成无处不在的泛在网。

3.2.本方法和装置的任务

本方法和装置的任务为设计一个关于动物语言信息处理的新技术方案，包括语言转换与信息识别二个方面，由信号输入接收(采集器)、信号识别(过滤器)，语言解析转换(语言转换器)、信号输出(传输器)等基本模块组成。包括动物的听话端和动物的说话端二条路径。

3.3本方法的技术和装置

3.3.1本方法的技术特征

本方法和装置的技术特征，是用动物触觉编制识别语言信号，使动物与人类进行实时语言交互。属于动物虚拟语言识别处理方式。

3.3.2技术手段

本方法和装置实现的技术手段为编制识别动物虚拟语言，其技术工具是动物语言转换器。

由听话端和说话端组成。

听话端的技术路径：语言信息输入->语音噪音识别->语言信号转换->触觉信号输出->动物感知识别(听觉视觉辅助)。

说话端的技术路径：动物感觉产生->神经信号反应->触觉信号发生(输入)->编码信号转换->音频或电信号输出。

该装置包括电源和语言转换器，输入端和输出端，为动物可穿戴设备，置于四足智能动物体的前肢掌爪指有触感的部位和头颈部。

3.4.本方法的技术方案

3.4.1虚拟语言

本方法和装置采用动物编码虚拟语言与人类自然语言的转换的技术手段。编码语言以触觉感应的长感觉(～)和短感觉(*)两种基本信号为动物语言符号，在时间上组合排列，在空间上交叉替换，组成以谓词表达为主，体词表达为辅的语言信号，与人类自然语言相对应，经动物认知识别驯练后，基本上可以实现人与动物的简单交互。

其动物编码语言采用双音方法，谓词的表达以长触感(～)为第一音(头信号)，便于动物识别，体词的表达以短触感(*)为第一音，便于动物区分，另有些常用词例外。例如，妈妈(～～)，爸爸(**)，动物自己名字(**～)，是(～左)，不是(*左)，好(～右)，不好(*右)，进来(～～)，出去(～*)等。

3.4.2实现过程

本方法和装置的技术主要在动物语言转换器中实现。包括过程一，听话端装置的技术实现(见图1)，有以下步骤：

(1)语言信息输入：由声音采集器组成，主要功能是收集信号；

(2)语音噪音识别：由声音过滤器组成，主要功能是识别语言信号；

(3)语言信号转换：由编码转译器组成，主要功能是编码语言转换；

(4)触觉信号输出：由触感信号器组成，主要功能是输出编码语言信号；

(5)动物感知识别(听觉视觉辅助)：由触觉神经识别，主要功能是识别语言信息，听觉视觉辅助推测辨别。

过程二，说话端装置的技术实现(见图2)，有以下步骤：

(1)动物感觉产生：由大脑发出，向感觉机构传递；

(2)神经信号反应：刺激语言神经信号；

(3)触觉信号发生(输入)：触发触感信号编码器；

(4)编码信号转换：解析对应自然语言转换；

(5)音频或电信号输出，包括扬声器，电信号发射器。

3.5有益的效果

在信号处理中，对动物而言，物理电信号的编码、压缩、转换等都在外部进行，是被动的；而认知电信号，是在物理信号上附加了认知信息号，在动物身体内部进行，是主动的。本方法和装置，通过动物语言转换器，让动物编制识别认知电信号，从而，基本实现了人与动物的自然语言交互。从本质上讲，动物的叫，相当于说话，是先天本能；而说人话，相当于文化，需要后天习得。人工智能技术使人类有机会开发动物的“文化”功能，与人增进了联系。本方法和装置具有一定的社会意义和有益的效果。

配备本装置的会说话的动物加上一些外置硬件，就能成为一种动物机器人，服务于人类。这种动物集宠物动物和智能机器人的优势于一身，既是生物体，又是机器人，还能像人一样说话，是人工智能(机器智能与动物智能)的先进产品；是服务机器人的生物智能产品。能够成为社会机构忠诚的专业”雇员”(如警犬，搜救犬，保安犬，防爆犬等特种工作犬)，成为普通人都请得起的生活帮手和老百姓养得起的家庭服务员。

例如，会说话的动物狗，家长主人可以人犬对话，尽享宠物的乐趣，人与动物和谐生活；孤寡老人由宠物侍陪，老有所乐，健康益寿，安全保障；残障人有动物帮手，语音导盲导障，生活行动增添方便；青少年饲养动物玩伴，增添活力情趣；搜救人员，在消防，安保，警务，追踪，抢险，救生，搜索，防爆等危险中，语音无线指挥动物作业，减少现场人类生命损失。

总之，本方法和装置具有广阔的技术应用市场前景，其产品能够取得有益的效果。

上述文字说明或例子，描述了本方法和装置的实现，并非用于限定本方法和装置的范围，仅为本方法和装置的示意例实施例，其装备路径或步骤并非准确唯一，还有其它的设计或步骤。凡在本发明的系统、方法和步骤的精神和原则内，所作的任何修改、等同替换、改进扩展、压缩提炼等，均应包含在本发明的方法和装置的保护范围之内。

在本方法和装置的技术方案中，其关键技术是用动物触觉识别编码语言信号与人类进行语言交互，这是有效处理动物虚拟语言的识别方式。

综上，这种动物语言识别与转换的方法和装置，针对现有技术识别处理动物自然叫声和行为之后语音发声的模式，采用了自然语言电信号与动物语言触感信号的转换与识别之后语音发声新技术，克服了现有技术单纯依靠统计数据人为猜测动物语言表达的缺陷，其技术方法可实际操作，其产品装置具有一定的应用市场前景和有益的效果。

附图

图1.动物语言转换器听话端模块装置图

图2.动物语言转换器说话端模块装置图。

技术特征：

技术总结
一种动物语言信息转换与识别的方法和可穿戴装置，涉及信息技术与人工智能AI领域动物语言信息处理ALP(Animal Language Processing)技术。针对现有技术识别处理动物自然叫声和行为，采用自然语言信号与动物语言触感信号转换与识别的新技术，包括听话端和说话端装置。听话端包括语言信息输入、语音噪音识别、语言信号转换、触觉信号输出，动物感知识别；说话端包括：动物感觉产生、神经信号反应、触觉信号发生(输入)、编码信号转换、音频或电信号输出。该方法的技术特征是用动物触觉编制识别语言信号，克服了现有技术靠统计数据人为猜测动物语言表达的缺陷，使动物与人类进行实时语言交互，是可实际操作的动物虚拟语言识别处理，其产品装置有市场前景和有益的效果。

技术研发人员：吴星宁
受保护的技术使用者：吴星宁
技术研发日：2016.07.15
技术公布日：2018.01.26