1、II大连理工大学 硕士学位论文 电子商务订单实时处理的人机对话软件机器人研究姓名：李玉敏 申请学位级别：硕士 专业：系统工程 导教师：胡祥培 20040301man-machine interaction more dynamically and more real-time and to realize e-commerce online order processing.Keywords; order processing; man-machine interaction; software robot电了商务ij单实时处理的人机对话软件机器人研究引问题的提出随着全球网络通讯和信息技术的发
2、展，特别是I nternet在世界范围的普及和 扩展，给电子商务的发展提供了可能，并由此使得商业空间扩展到全球，从多方 位给企业提供了更多的商机。电子商务可以降低成本、减少库存、节约交易时间、 提高信息利用率、缩短生产周期等等。电子商务所带来的诸多优点推动其飞速发 展使网上交易的商业销售额越来越多。据调查在线商务以每周5%的速度迅 速扩張I “;在英国，2002年网上购物支出的增长率是在传统商店购物支出增长率 的15倍；在美国仅在2002年11月份的前25天里在线消费从去年同期的 31.6亿美元增长到44.3亿美元，同比增校40%。电子商务的广泛市场使得人们对它的要求和期待越来越高。目前电子商
3、务网站在订单处理事务中所面临的问题及由此产生的成本高、效率低等缺陷曰益明显。当前，消费者在通过商务网站下订单之后，商家就会通过电话或电子邮件来确认订单的真实性和协商订单上的具体事宜。面对全球激烈的市场竞争，每个商家都应做出及时快速的响应，而在上述的订单处理过程中，有几个方面已经远远不能满足快速发展的信息技术和竞争日益激烈的网上商务的需求。首先，当消费者下订单时，他所面对的是商家事先设计好的商务网站包括各种商品的描述电了商务ij单实时处理的人机对话软件机器人研究信息、商品的价格及固定区域的固定配送时间等静态信息D 消费者只有接受与不接受两种选择不能根据自己的情况提出个性化的特殊要求，并且消费者当
4、时并不知道订单下了之后能否得到及时履行即订单履行。其次，尽管基于电话和电子邮件的网上商务能解决下订单后的协商问题，但并非所有的消费者在订单了之后都愿意或者说都有时间来和商家打交道。此外，商家为了提高网上销售额和市场竞争力需要提供每周7天每天24小时的网上和网下服务，这无疑增加了商家的经营成本并且由于工作人员的操作疏忽也未必能提供及时、无误的服务。电子商务是人类商品买卖活动的进一步延伸，正在改变着企业的商务运作 模式和人们的经济生活方式。S电了商务订申实时处理的人机对话软件机器人研究2然而，目前发展还处于初级阶段的电子商务仅仅提供了信息发布、电子货 币的使用、固定价格商品的销售与购买及固定区域的
5、固定配送能力等功能，缺少电了商务订申实时处理的人机对话软件机器人研究3传统商务活动中富有智慧的协商部分。其次，营销理念从传统的4P (Product. Price、 Place Promotion)转向 4C CCustomer Convenient、 Cost、 Communication) 这种营销理念的转变，对商务网站的经营方式提出了新的需求。4 C理论需要同 时考虑消费者的需求和企业利润2】，所以商务网站在确保自身利润的同时，要以 客户为中心，时时考虑消费者的需求。因此，为解决电子商务网站订单处理过程 存在的问题，给商家和客户提供高效的具有在线协商机制的电子商务交易平台可以推进电子商务
6、进一步发展，同时能实现订单的拟人化实时处理，为此，需要 设计基于规则和推理机制的电子商务订单处理的人机对话软件机器人。软件机器 人不会疲劳，并且由后台强大的实时动态更新的数据库和规则库做基础，所以能 使电子商务网站提供实时、准确、无误的网上订单处理服务，可以把电子商务中 的商品买卖向自动化、智能化推进。因此，人机对话软件机器人的实现能把人从 订单处理这个过程中解脱出来：增加订单处理的实时性、准确性及动态交互性； 电了商务订申实时处理的人机对话软件机器人研究4减少商家的经营成本；实现商家的特色服务及客户的个性化需求，从而增加消费 者的满意度。这种实时、在线的人机协商平台的硏究与实现是电子商务订単
7、处理 中富有挑战性的研究课题之一。内外同类研究综述1.2.1电子商务订单处理的研究进展目前，国内外电子商务订单处理的硏究与实现有基于有限状态机的供应链订 单处理流程研究，大多数的订单处理主要集中在线下，即不是实时、在线的网 上订单处理D 如全球最大的中文网上图书音像城当当网、e 国网上商城、国美电 器、TOM商城、j oyo网等等这些网站的购物流程一般是：登陆网站一挑选商品一注册登陆一填写订单一确认付款方式，所有这些网站所提供的仅仅是借助 网络环境在线下订单的功能，而没有在客户下定单的同时给予及时的订单在线协 商和订单确定，此种情况下所谓的订单处理是线下通过人工进行的订单处理人 员对订单的内容
8、进行检查，包括客户所订购的商品是否有足够的货源、是否能在 客户指定的时间内将货物准时送到客户指定的收货地，即订单的有效履行。在这 电了商务订申实时处理的人机对话软件机器人研究5种情况下客户所下的订单是否能被有效履行，只有在线下经过以上处理后才能 通过订单上的e -mail或电话向客户提供一个订单的处理结果。目前电子商务网上购物实时、在线进行的部分包括订单内容的合理性校验及下订单时网上电子支付功能的提供。其中订单内容的合理性校验不是指影响订 审履行的信息校验，而是指客户在填写订单时商务网站根据一定的规则对数据的 有效性进行校验，包括数据的类型，身份证号码的位数，联系电话及邮箱的地址 是否正确等等
9、。网上支付就是以金融电子化网络为基础，以商用电子机具和各种 交易卡为媒介，以计算机和通讯技术为手段，以电子数据形式存储在银行的计算 机系统中，并通过计算机网络系统以电子信息传递形式实现流通和支付的手段。 网上支付流通的是电子货币，电子货币是以电子化数字形式存在的现金货币151。 目前关于网上电子支付的研究主要集中在支付网关、电子银行、电子钱包、电子支票等等。金融系统推出的各种网上付款方式日趋完善，无形中也对网络购物的I li子商务订单实时处理的人机对IS软件机器人研究迅猛增长起到了推波助澜的作用。如美国花旗银行推出的C2k网上付款服务，可以帮助客户建立一个在线账户，每次付款时客户不必输入自己的
10、信用卡号码或是银行账户信息也可轻松办理付款手续。尽管如此，网上电子支付也是在订单没有得到确定能够履行的情况下进行的，釆取的是先付款后送货的机制，它得以顺利执行的条件就是双方都假设订单一定能够履行，但这个过程无疑增加了订单 处理的不确定性。,2.2人机交互的研究进展人机对话也称为人机协商。协商是指两个或两个以上的主体间彼此交换信 息努力就某一事情达成相互可接受的意见的过程。通过协商消解冲突、矛盾， 从而达到意见协同、一致。协商就是找到一个折衷的解来满足各种相互矛盾的目 标协商过程是一个搜索动态问题空间的过程”。参考文献 42中列举了几个I li子商务订单实时处理的人机对IS软件机器人研究具 有实
11、用价值的自动协商方法。一般情况下，协商协议包括5 个阶段（p hase):呼 叫（c all)、 选择（s election)、 协商（n egotiation)、 表达（p resentation)、 结论 (conclusion)。协商开始于买方的提议（p roposal)，并将其提议信息送至卖方。 在选择阶段卖方需向买方提供可能接受的结果，并在此基础上进行协商，再由 买方给出合理的表达形成最后的协商结论。协商是人类主要的社会行为之一， 也是人类商务交往的主要形式。协商体现人类的社会智能，是人类智能中最富位 造性的部分它包括了人类的行为、喜好、不喜好正因为如此协商过程本身 很难被抽象出来。
12、目前真正基于人类思想的协商研究进展得很慢，还没有提出一 个统一的有效解决方案。电子商务作为人类商品活动的进一步延伸在线商务 协商应该是电子商务中必不可少的一部分当前关于协商方面的研究主要集中在自动协商模型（A utomated Negotiation Model)、 交互式多目标协商模型、谈判支持系统（N egotiation Support Systems)、 I li子商务订单实时处理的人机对IS软件机器人研究虛拟现实技术（V irtual Reality)、 虚拟市场模型（ Virtual Merchandise for E-Commerce Model).智能主体、人机对话方式、拟人化
13、的人机交互a gent、 基于 Agent技术的商务竟拍系统、基于X ml技术的网上在线招投标系统等“。并 且，基于电子商务的协商具有广泛的应用，主要有招标（买主指定他想获得的产 品和服务，然后由多个卖主进行投标，最后由买主根据标底决定哪一个卖主中标， 这是一种最简单形式的协商）、拍卖（拍卖是另一种形式的协商，主要有英式拍 卖和荷兰式拍卖。在英式拍卖中，拍卖人给出起始价，然后进行拍卖，直到只有 一个投标者为止；荷兰式拍卖中，拍卖人给出最高价，然后不断降低价格，直I li子商务订单实时处理的人机对IS软件机器人研究到 一个投标者愿意接受这个价格）。拍卖是电子商务中一种有效的协调机制，在 Inte
14、rnet上获得了巨大的成功，如像O nsa丨e ，E bay的商业拍卖站点己经投入运行， 一些流行的站点如Y ahoo、 A也提供了拍卖服务。拍卖具有交易费用 小、效率高等优点。拍卖在I nternet上获得了巨大的成功，以至于一些研究者认 为拍卖是屯子商务中唯一有效的协商机制“6】。其实除拍卖外，一对一的直接协商也是电子商务中重要的协调机制。一对一 的协商又称 为双边协商，O MG双边协商模型提出了一个基于双方的交互，当双 方达成协议或任一方拒绝另一方的提议时或时间超时时（超时时间为系统规定的 最大协商等待时间），协商结束目前已有多种协商的理论、方法，主要是莲 于对策论和基于劝说的协商，但都
15、不完善“”。就协商产生的结果和影响，可将其 分为简单协 商和良性协商简单协商是指人类早期的朴素协商行为。参与的双 I li子商务订单实时处理的人机对IS软件机器人研究方仅对商品的一个因素进行协商，以寻求一个平衡点。在这种情况下， 一 方的获 利建立在另一方让步的基础上，于是协商者不得不把对方看成是自己的对立面。 随着人类社会的进步和经济的发展，自由竞争成为商品经济的主流，简单协商就 越来越不适应经济的发展要求，其弊端也表现得越来越明显。短期效应是简单协 商所带来的致命问题。良性协商是一种促使买卖双方尽可能达成双赢结果的一种 谈判方式。其本质是摆脱在单个因素上的纠缠，从商品的多个因素中寻求一个达
16、 成双赢的交易方案“。这种 一 对一的直接协商目前主要是基于价格的协商，基于 I li子商务订单实时处理的人机对IS软件机器人研究价格的协商模型有很多种，K asbah模型即是一种价格协商模型。协商双方在是 哲能够获利的问题上，通过轮流交换建议直至达成一致意见或任一方退出。虚拟现实技术越来越受到大众的关注，它是一种可以创建和体验虚拟世界 (Virtual World)的计算机系统。虚拟现实技术的发 展依赖于传感与测量技术、Ill于商务订单实时处理的人机对话软件机器人硏!5仿真技术、微电子技术、人工智能、图形学，人机交互和高性能计算机技术。虛 拟现实技术的建模语言V RML始于2 0世纪9 0年
17、代。纵观虚拟现实技术在电子 商务中的应用，三维模型只是商品的外形表现，并没有体现商务信息于其中。因 此也没有从根本上解决数据的结构化，扩展性问题，这也导致了提供的交互性、 个性化和特色化服务不能完全满足消费者的需求。针对这一问题，研究者提出了 虚拟商品模型，试图给这些问题的解决提供一个有力的工具。根据电子商务中商 品和商品所在环境的特点，通过对商品的商务属性，交互属性和形象属性的抽象， 给出了结合商务信息、交互信息和外观信息的虚拟模型，并用x ml定义了这个模型12】。虚拟商品模型较好的解决了数据的结构化和扩展性问题， 富的信息，对电子商务中信息的交流和获取提供了很好的支持Ill于商务订单实时
18、处理的人机对话软件机器人硏!61.2.3软件机器人的研究进展软件机器人实际上是指能够模拟操作员操作的一段程序“，它能够在没有人 的参与下自动完成某项操作，从而代替人的部分工作a当前关于软件机器人的研 究主要集中在搜索引擎软件机器人( Ulika、 Spider、 CyBot、 MetaCrawler).购物 软件机器人( AcsesBookfmder)、 聊天软件机器人（E liza、 ALICE)应用于电子商务的购物软件机器人尤其引人注目，它不仅能为买者寻找最合 算的价格，而且还能在发现最佳性能价格比时自动定购这种商品b“。这种软件机 器人在订购商品时具有一定的优势，但是当客户为了一定能购买
19、到商品，又不能 及时确定所下的订单能否一定被履行时，会在多个网站下相同的订单，因此未经 及时处理的订单会给商家造成假需求现象。聊天机器人 ALICE (Artificial Linguistic Internet Computer Entity)的研究取 得了很大的进展，它是由著名的计算机科学家R ichard Wallace幵发的聊天机器 人，并连续获得了 2000, 2001两个年度的L oebnerTuring奖A LICE是基于 事实推理（C ase-Based Reasoning，简称CBR)的，为激励-响应模式或称为激励 由于其包含了丰Ill于商务订单实时处理的人机对话软件机器人硏
20、!7式的，即R S模式，釆用模式匹配规则的软件机器人。应用人工智能专用语言 AIML (Artificial Intelligence Markup Language)编辑软件机器人的大脑。A IML 是从XML演化而来的，是基于模式的，提供激励响应（S timulus-Response 的 知识结构。A 1ML中的类( Categories)是CBR中的事例（C ase),并釆用模式识 别（P atternRecognition)中的最邻近聚类算法（N earest-NeighborClassification)， 这个算法为每一个输入模式找到最佳输出匹配。A IML被设计成容易实施、容晃I
21、ll于商务订单实时处理的人机对话软件机器人硏!8使用，方便了其广泛传播。ALICE的幵发环境有P rogram D和Program C，其中 Program D是用Java编写的,而P rogram C是用C 语言编写的。A LICE的Program D版本的正确运行需要安装Java运行环境JRE (Java Runtime Environment),若 想重新幵发程序需要安装J ava标准开发工具包S DK(Software Development Kit), 它可以安装在任何操作系统上，如w indows，L inux等，只是安装目录不同。通 常情况下，在ProgramD目隶中有个a im
22、l目录，用來存放AIML文件。ProgramD 允许你配置无限多个同一时刻运行的软件机器人，配置文件在P rograniD/conf目 隶下文件名字为startupAmI，其中包括了若干个标记使用者可以根据 需要自动增减的数量。中定义了若干属性，包括b ot属性、监听者、 默认谓词、咎代、语句分析器等等，使用者可以根据需要做相应配置。服务器中 为ALICE服务幵设的默认端口为旦服务启动后，使用者可以通过http:/hostname:2001进行访问，与聊天机器人A LICE聊天Ill于商务订单实时处理的人机对话软件机器人硏!9.2.4国内外同类研究小结综合电子商务订单处理、人机交互及软件机器人
23、三个方面的研究进展，在电 子商务订单处理的自动协商问题上，其研究内容主要集中在协商协议、协商策略 和协商处理 3个方面。协商方式有一对多和一对一两种方式。研究方法主要有基 于策略论的协商和基于劝说的协商。基于策略论的协商其许多理论的前提过于理 想化如完备知识假设、单遇假设等。基于劝说的协议允许双方交换信息通过 提议、反提议改变协商状态并力求最终达到意见一致。目前应用比较成功的是 基于简单协商协议实现的网上拍卖系统A uctionBot“”。目前尽管在电子商务订单处理、人机交互及软件机器人这些方面的研究都 有比较成熟的研究成果，但是针对电于商务在线订单确认和订单协商方面的硏究 尤其是根据后台供货
24、能力和物流配送能力的实时情况进行协商的研究则很少。本文根据电子商务订单处理的特点及系统的功能需求，釆用双边多项目协商 方式。协商的主体包括两个，分别为商家和客户，商家指安装在服务器端的软件 机器人，客户指系统的用户，两个主体通过互联网实现关于订单履行的在线协商Ill于商务订单实时处理的人机对话软件机器人硏!10。 多项目包括基于客户等级和购买数量的商品价格、商品数量、送货时间及送货地点。双边多项目协商指双方就多个项目的各种可能方案进行协商，直至达成意见 一致或协商失败。本文的硏究思路及所傲的工作电子商务的发展面临着许多问题，在买方与卖方间的信息互动问题最为迫 切。因此，提供个性化的服务，使客户
25、根据自己的个性化需求信息（基于客户等 级和购买数量的商品价格、所需的商品数量、送货时间及送货地点）与商家进行 协商可以推动信息交互问题的进程。本文针对电子商务网站订单处理过程中客户不能与商家进行实时、在线协商 的实际问题 ，根据ALICE的工作机制，采用J AVA, J2EE技术，运用数据库技 术、知识工程、推理规则及推理策略，设计了人机对话软件机器人的工作流程I li子商务订单实时处理的人机对IS软件机器人研究、 知识处理流程、人机对话软件机器人的结构及支撑人机自动协商的推理机；实现 了具有订单确认及相关协商功能的人机对话软件机器人。这里的协商主要包括基 于客户等级和购买数量的商品价格、商品
26、数量、送货时间及送货地点的协商。基 于以上的硏究工作，本文在后续章节中按照系统分析、系统设计及系统实现的实 施路线进行了如下编排：在第二章中，首先对系统进行需求分析，提出了系统的主要功能模块，并根 I li子商务订单实时处理的人机对IS软件机器人研究据需要引入了客户跟踪机制，以弥补基于H TTP幵发的系统不具有记忆功能的缺 陷。提出了系统的运行要求及功能，最后为实现协商功能，对推理规则及推理机 做了较深入的研究。第三章是系统设计部分，包括总体架构的设计、W eb应用的设计、EJB设计、 系统数据库设计、人机对话软件机器人的工作流程设计、结构设计、知识处理流 程设计、解析机理设计、协商机理设计等
27、，最后为实现商品替代，设计了商品的 编码规则、替代规则及替代流程。第四章为系统的实现部分，包括系统实体Bean、会话Bean、消息驱动Bean、 各类EJB组件的开发，两种实时监控方法的实现，输入预处理模块的实现，人 机交互模块中的推理机的结构图及其实现等。在两种实时监控方法的实现中，X 基于消息的监控和传递机制做了重点分析，并给出了具体实现组件。I li子商务订单实时处理的人机对IS软件机器人研究人机对话软件机器人的系统分析系统分析的任务是找出系统的所有需求并加以描述，同时建立模型，以定义 系统中的关键领域类 1。 UML (Unified Modeling Language)标准统一了面向
28、对象的建模方法，能够描述系统的静态结构和动态行为。静态结构定义了系统中重 要对象的厲性和操作以及这些对象之间的相互关系；动态行为定义了对象的时间 特性和对象完成目标任务而相互进行通讯的机制1。本系统分别釆用用例图和时 序图来描述系统的静态结构和动态行为。2.1系统的需求分析2.1.1确定系统边界确定系统边界意味着找出系统中有什么和系统外有什么，并确定它们之闹的 I li子商务订单实时处理的人机对IS软件机器人研究关系。系统中的部分是要考虑的主要问题，为本系统主要实现目标；而系统外是 不需要创建的，但必须考虑系统外与系统内的接口或信息传递问题。本系统在电 子商务订单实时处理中所处的位置如图2.1
29、所示。图2.1电子商务订单实时处理流程 Figure2J Real-time Processing Flow of E-commerce Orders首先考虑系统的执行者。执行者是与系统交互的所有事物，他们在系统之外， 电子商务订中j实时处理订单信息 供货点定位软件体倍总交互(internet交货“位來 挺供定结e U客户机客户信息交互T 第二方华 &流中返回结染 心选择季 M牛体I li子商务订单实时处理的人机对IS软件机器人研究不是系统本身的组成部分。系统之外的每一个实体都可以用一个或多个执行者来衣不。通过对系统的初步分析可知本系统的执行者包括两种用户；I li子商务订单实时处理的人机对I
30、S软件机器人研究电子商务订甲.实时处理的人机对话软件机器人研究9普通用户-即客户，能访问商务网站，浏览商品信息，选择欲购买的商 品，并能与商家（人机对话软件机器人）进行实时、在线协商，包括协 商客户订购的商品价格、商品数量、送货时间及送货地点是否满足；在 商品数量不满足的情况下，可以通过在线协商決定是否接受相似商品替 代；在送货时间不能精确满足的情况下，可以通过协商决定是否接受送 货时间提前或延迟等等。参与者-这里的系统用户包括供货点定位软件体和第三方物流中心选 择软件体。供货点定位软件体从系统中获取订单的初始信息，经过处理 后给出供货点的选择方案，包括可提供的商品数量和时间：第三方物流 中心
31、选择软件体根据供货点的选择方案及本系统的处理结果提供相应的 物流配送信息并把处理后的结果返回给系统。这两个软件体提供了系 统与普通客户进行在线协商的重要信息和数据。2.L2系统用例图及功能描述人机对话软件机器人下i r八供货点 足位软件体Oirmi电子商务订甲.实时处理的人机对话软件机器人研究10O图2, 2人机对话软件机器人用例图 F igure2.2 Use Cases of Man-machine Interaction Software Robot用例（u se cases)用来描述一个系统外在的可见的需求情况，用于系统的需求 分析阶段1以描述系统的功能需求。描述的内容是客户所理解的系统功能，表 示系统客户与系统交互时的所有操作，即对系统的外部特性进行建模展示系统 与系统客户的交互。用例图的主要元素是用例和角色。用例是客户与计算机之第二力物孤心 选择软件体
