语音识别技术的新趋势与自监督学习应用

语音识别技术的新突破

二十年前,在深度学习革命尚未到来之际,某中心学者Yossi Keshet(以色列理工学院电气与计算机工程副教授)已开始研究自动语音识别(ASR)问题。当时行业聚焦于小规模封闭词汇识别,例如连接数字识别系统(如“呼叫26784”),这些数字虽听起来是孤立发音,实则为连续发音。

如今,尽管数百万用户依赖语音助手或手机转录软件,但语音识别远未完全解决。在混响环境、病理语音、口音语音及全球语言处理中仍存在显著差距。人类依靠上下文纠错机制理解语音,而当前语音识别系统尚未实现类似能力,这涉及通信理论与信息理论的深层关联。

自监督学习与新型声学表征

近期语音研究呈现两大趋势:
1. 无监督/自监督学习机制
系统通过自我生成数据实现训练与适配,无需人工标注。例如基于BERT模型的自然语言处理(NLP)方法被引入语音领域:通过随机掩码训练数据中的词汇,模型学习预测缺失内容。在语音中,自监督算法通过区分后续样本与随机未来样本进行训练,因后续样本更可能属于相同音素类别。

2. 新型声学表征方法
传统mel频谱基于信号处理和人耳听觉机制,而新表征不假设信号特定结构,在语音识别与合成中表现更优。最有效的表征基于自监督学习,利用未标注输入定义辅助任务生成伪标注训练数据,再通过监督技术训练模型。

技术应用与挑战

说话人日志分析案例
在说话人日志(识别谁在何时说话)研究中,假设10毫秒或500毫秒内为同一说话人,类似方法可应用于音素分割(将原始声学信号段匹配至最小语音单位)。

Barlow twins自监督框架
通过关联同一说话人/音素/文本的两个信号,训练网络使它们在表征空间中接近,而其他样本远离。该方法支持稀缺语言(如希伯来语)的语音识别,仅需语音数据即可扩展至缺乏大型语料库的语言。

数据稀缺解决方案
针对语

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