（二）RASA开源引擎介绍-技术圈

作者简介

原文：https://zhuanlan.zhihu.com/p/331791105

转载者：杨夕

面筋地址：https://github.com/km1994/NLP-Interview-Notes

个人笔记：https://github.com/km1994/nlp_paper_study

正因为对话机器人有如此广泛的应用，技术应用也层出不穷。如百度开源的基于检索式机器人的框架AnyQ；Google开源的基于生成式对话系统DeepQA；Facebook开源的基于阅读理解的系统DrQA；北京大学知识库问答系统gAnswer。但这些技术都是为了完成对话系统中的一个任务，或者说为了机器人的一个能力而开发的技术，而现有的对话系统中多是各种技术的混合，例如一个对话系统，闲聊部分可能用到DeepQA一类的NLG技术，关于知识推理部分可能用到KBQA的部分，关于FAQ的回答可能用到AnyQ或者DRQA。如何将这些技术应用到一个系统中，还是对应用开发人员的一个考验。

幸运的是，近些年来，很多厂商都开源了自己的问答系统，整个系统是开包即用，例如Facebook开源的Blender系统，他具有个性人物聊天的功能，可以知识问答，是有史以来最大的开放域（Open-Domain）聊天机器人。还有Uber开源的Plato系统，也都具有比较完整的功能。但要说从框架完整性，可扩展性，易用性等各方面，RASA当仁不让是当前最全面的系统之一。下面我们详细介绍下RASA系统。

RASA系统的优势

Rasa为建立高效，灵活，专有的上下文对话机器人提供了必要的基础架构和工具。使用Rasa，任何人员都可以通过文本编辑器配置配置文件，就可以得到一个非常不错的对话机器人。

RASA的开发非常活跃，社区内有10k+的stars，3k+的forks，300多万次下载，RASA跟踪了最前沿的技术，并应用到系统中，保证了RASA的技术领先性。RASA的NLU为开发人员提供了解消息，确定意图并捕获关键上下文信息的技术。支持多种语言，单一和多种意图，以及预训练和自定义实体等功能。RASA的CORE提供了多轮对话管理机制，使用Transformer技术自动学习上下文的与当前意图的关联性，而不是比较固定的状态机，再结合RulePolicy，提供了最大的灵活性。

假如您是一名开发人员，RASA也提供的非常好的扩展性，比如说Tokenizer，Featurizer，Classifier，Policy，Action等都提供了自定义功能，您可以只使用RASA的pipeline框架，而其他各个组件都自己定义。如果您是运维人员，您可以使用Rasa-x工具可视化的配置机器人，也可以达到非常不错的效果。

RASA提供了一套从开发、测试到生产部署全套的解决方案，并提供了Conversation-Driven Development (CDD)一套方法论，提供了Action Server，Rasa X等工具，支持Docker部署方式，简化生产运维等方式。

综上，RASA系统基本上涵盖开发对话系统的方方面面，不管是运维人员，还是开发人员都可以使用RASA开发一个比较好的对话系统。

RASA系统架构

上图概述了Rasa开源体系结构。RASA包含自然语言理解（NLU）和对话管理两个主要组件。NLU提供了意图分类，实体提取和响应检索功能，它是以管道的方式处理用户对话，在上图中显示为NLU Pipeline。对话管理组件可以根据上下文决定对话中的下一个动作，在上图中显示为Dialogue Policies。

Agent组件，从Robot User来看，Agent就是整个RASA系统的代理，它接收用户输入消息，返回Rasa系统的回答。在Rasa系统内，Agent就是一个总控单元，它引导系统启动，它连接NLU和DM，得到Action，然后调用Action得到回答，它保存对话数据到数据存储。

Tracker Store是对话的存储单元，对话跟踪单元将用户和机器人的对话保存在Tracker Store中。Rasa提供了针对不同存储类型的开箱即用的实现，包括postgresql，SQLite，Oracle，Redis，MongoDB，DynamoDB。TrackerStore也支持自定义存储。

Event Broker事件代理，机器人可以通过Event Broker连接到其他服务。机器人可以发布一个消息给其他服务来处理这些消息，也可以依靠Event Broker转发Rasa Server的消息到其他服务。目前RASA支持的Event Broker有RabbitMQ，Kafka，SQL。

Lock Store，该组件是一个ID产生器，当RASA是一个集群部署的时候，并且客户端在发送RASA服务端的消息每次不一定会寻址到同一个服务器，因此需要一个全局的Session ID。Rasa使用Token Lock机制来确保全局唯一SessionID，并在消息处于活动状态时锁定会话，以此保证消息的顺序处理。

FileSystem提供无差别的文件存储服务，比如训练好的模型可以存储在不同的位置。支持磁盘加载，服务器加载，S3这样的云存储加载。

ActionServer提供了Action与Policy解耦的一种方式。用户可以定义任何一种Action连接到Action Server上，通过训练学习，RASA可以将policy路由到这个Action上。这使得给机器人热插拔一个能力成为可能。

RASA消息处理过程

上图给出了RASA处理一条用户消息的信息流向。

消息传入后，被Interpreter接收
interpreter接收消息后，将消息转换成字典（tokenizer），并转化成特征（featurizer），提取命名实体（Extractors），识别意图（Classifier）。这部分叫做自然语言理解（NLU）。interpreter将输出包括实体，意图，以及对话的特征一起传给Tracker。
Tracker用来追踪记录对话状态的对象，Tracker的当前状态（特征，意图，实体）以及历史状态信息一并传给Policy。
Policy将当前状态以及历史状态一并特征化，并传入预测模型（Policy），预测模型预测出下一个动作（Action）。
Action完成实际动作，并将动作结果通知到tracker，成为历史状态。
Action将结果返回给用户。

接下来几章，将逐块分析RASA的各个组件的细节，及具体使用的注意事项，其中会穿插引用到的模型，算法。