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随着信息技术的发展，计算机系统变得更为复杂和庞大，传统的图形用户界面交互方式也将变得复杂繁琐，由此人们正努力寻求更高效更智能的人机交互方法。自然语言对话是人们日常交流的主要形式，如果将这种交互方式有效地应用到计算机系统中，那将会是人机交互的革命性突破。
人机对话系统是人工智能领域中的一个重要的研究的方向，它综合运用了语音处理、自然语言处理、对话管理和领域信息处理等多方面的理论和技术。本文从人机对话系统的整体框架结构出发，对人机对话系统的理论技术和实现方法进行深入的分析探讨，重点研究自然语言处理和对话管理方法这两个核心部分，在此基础上实现面向公交信息领域的人机对话系统。
以口语为主要表现形式的对话中，其语句结构多变和表达方式随意性给对话系统的句子分析带来很大的困难。针对限定领域内对话语句的特点，提出文法规则设计的原则，并对公交信息对话语句的文法规则进行设计，同时使用局部的Chart算法实现话语的语块分析，有效地提高句子分析性能。对于语义分析处理，本文采用成熟的语义框架结构来表述用户话语的语义信息，并对其信息槽的填充策略进行深入探讨。在分析了对会话结构的理论方法和对话管理策略基础上，设计主题树结构结合共享信息槽的对话管理方法，对整个对话系统的应答处理进行有效控制。
结合相关的理论和方法，实现应用于公交信息领域的人机对话系统，取得较好的性能，最后对人机对话系统的关键的技术问题进行展望。