深圳未来语音识别设计

    机器必然要超越人类的五官，能够看到人类看不到的世界，听到人类听不到的世界。语音识别的产业历程语音识别这半个多世纪的产业历程中，其中的共有三个关键节点，两个和技术有关，一个和应用有关。关键节点是1988年的一篇博士论文，开发了基于隐马尔科夫模型（HMM）的语音识别系统——Sphinx，当时实现这一系统的正是现在的投资人李开复。从1986年到2010年，虽然混合高斯模型效果得到持续改善，而被应用到语音识别中，并且确实提升了语音识别的效果，但实际上语音识别已经遭遇了技术天花板，识别的准确率很难超过90%。很多人可能还记得，在1998年前后IBM、微软都曾经推出和语音识别相关的软件，但终并未取得成功。第二个关键节点是2009年深度学习被系统应用到语音识别领域中。这导致识别的精度再次大幅提升，终突破90%，并且在标准环境下逼近98%。有意思的是，尽管技术取得了突破，也涌现出了一些与此相关的产品，比如Siri、GoogleAssistant等，但与其引起的关注度相比，这些产品实际取得的成绩则要逊色得多。Siri刚一面世的时候，时任GoogleCEO的施密特就高呼，这会对Google的搜索业务产生根本性威胁，但事实上直到AmazonEcho的面世，这种根本性威胁才真的有了具体的载体。市面上有哪些语音识别模块好用呢？深圳未来语音识别设计

    Sequence-to-Sequence方法原来主要应用于机器翻译领域。2017年，Google将其应用于语音识别领域，取得了非常好的效果，将词错误率降低至。Google提出新系统的框架由三个部分组成：Encoder编码器组件，它和标准的声学模型相似，输入的是语音信号的时频特征；经过一系列神经网络，映射成高级特征henc，然后传递给Attention组件，其使用henc特征学习输入x和预测子单元之间的对齐方式，子单元可以是一个音素或一个字。**后，attention模块的输出传递给Decoder，生成一系列假设词的概率分布，类似于传统的语言模型。端到端技术的突破，不再需要HMM来描述音素内部状态的变化，而是将语音识别的所有模块统一成神经网络模型，使语音识别朝着更简单、更高效、更准确的方向发展。语音识别的技术现状目前，主流语音识别框架还是由3个部分组成：声学模型、语言模型和解码器，有些框架也包括前端处理和后处理。随着各种深度神经网络以及端到端技术的兴起，声学模型是近几年非常热门的方向，业界都纷纷发布自己新的声学模型结构，刷新各个数据库的识别记录。由于中文语音识别的复杂性，国内在声学模型的研究进展相对更快一些。深圳未来语音识别设计一个连续语音识别系统大致包含了四个主要部分：特征提取、声学模型、语言模型和解码器等。

    LSTM通过输入门、输出门和遗忘门可以更好的控制信息的流动和传递，具有长短时记忆能力。虽然LSTM的计算复杂度会比DNN增加，但其整体性能比DNN有相对20%左右稳定提升。BLSTM是在LSTM基础上做的进一步改进，考虑语音信号的历史信息对当前帧的影响，还要考虑未来信息对当前帧的影响，因此其网络中沿时间轴存在正向和反向两个信息传递过程，这样该模型可以更充分考虑上下文对于当前语音帧的影响，能够极大提高语音状态分类的准确率。BLSTM考虑未来信息的代价是需要进行句子级更新，模型训练的收敛速度比较慢，同时也会带来解码的延迟，对于这些问题，业届都进行了工程优化与改进，即使现在仍然有很多大公司使用的都是该模型结构。图像识别中主流的模型就是CNN，而语音信号的时频图也可以看作是一幅图像，因此CNN也被引入到语音识别中。要想提高语音识别率，就需要克服语音信号所面临的多样性，包括说话人自身、说话人所处的环境、采集设备等，这些多样性都可以等价为各种滤波器与语音信号的卷积。而CNN相当于设计了一系列具有局部关注特性的滤波器，并通过训练学习得到滤波器的参数，从而从多样性的语音信号中抽取出不变的部分。

    Google将其应用于语音识别领域，取得了非常好的效果，将词错误率降低至。如下图所示，Google提出新系统的框架由三个部分组成：Encoder编码器组件，它和标准的声学模型相似，输入的是语音信号的时频特征；经过一系列神经网络，映射成高级特征henc，然后传递给Attention组件，其使用henc特征学习输入x和预测子单元之间的对齐方式，子单元可以是一个音素或一个字。，attention模块的输出传递给Decoder，生成一系列假设词的概率分布，类似于传统的语言模型。端到端技术的突破，不再需要HMM来描述音素内部状态的变化，而是将语音识别的所有模块统一成神经网络模型，使语音识别朝着更简单、更高效、更准确的方向发展。语音识别的技术现状目前，主流语音识别框架还是由3个部分组成：声学模型、语言模型和解码器，有些框架也包括前端处理和后处理。随着各种深度神经网络以及端到端技术的兴起，声学模型是近几年非常热门的方向，业界都纷纷发布自己新的声学模型结构，刷新各个数据库的识别记录。由于中文语音识别的复杂性，国内在声学模型的研究进展相对更快一些，主流方向是更深更复杂的神经网络技术融合端到端技术。2018年，科大讯飞提出深度全序列卷积神经网络（DFCNN）。

    开源框架目前开源世界里提供了多种不同的语音识别工具包，为开发者构建应用提供了很大帮助。

    并能产生兴趣投身于这个行业。语音识别的技术历程现代语音识别可以追溯到1952年，Davis等人研制了能识别10个英文数字发音的实验系统，从此正式开启了语音识别的进程。语音识别发展已经有70多年，但从技术方向上可以大体分为三个阶段。从1993年到2017年在Switchboard上语音识别率的进展情况，从图中也可以看出1993年到2009年，语音识别一直处于GMM-HMM时代，语音识别率提升缓慢，尤其是2000年到2009年语音识别率基本处于停滞状态；2009年随着深度学习技术，特别是DNN的兴起，语音识别框架变为DNN-HMM，语音识别进入了DNN时代，语音识别准率得到了提升；2015年以后，由于“端到端”技术兴起，语音识别进入了百花齐放时代，语音界都在训练更深、更复杂的网络，同时利用端到端技术进一步大幅提升了语音识别的性能，直到2017年微软在Swichboard上达到词错误率，从而让语音识别的准确性超越了人类，当然这是在一定限定条件下的实验结果，还不具有普遍性。GMM-HMM时代70年代，语音识别主要集中在小词汇量、孤立词识别方面，使用的方法也主要是简单的模板匹配方法，即首先提取语音信号的特征构建参数模板，然后将测试语音与参考模板参数进行一一比较和匹配。语音识别的基础理论包括语音的产生和感知过程、语音信号基础知识、语音特征提取等。深圳未来语音识别设计

由于语音交互提供了更自然、更便利、更高效的沟通形式，语音识别必定将成为未来主要的人机互动接口之一。深圳未来语音识别设计

    它相对于GMM-HMM系统并没有什么优势可言，研究人员还是更倾向于基于统计模型的方法。在20世纪80年代还有一个值得一提的事件，美国3eec6ee2-7378-4724-83b5-9b技术署(NIST)在1987年di一次举办了NIST评测，这项评测在后来成为了全球语音评测。20世纪90年代，语音识别进入了一个技术相对成熟的时期，主流的GMM-HMM框架得到了更广的应用，在领域中的地位越发稳固。声学模型的说话人自适应(SpeakerAdaptation)方法和区分性训练(DiscriminativeTraining)准则的提出，进一步提升了语音识别系统的性能。1994年提出的大后验概率估计(MaximumAPosterioriEstimation，MAP)和1995年提出的*大似然线性回归(MaximumLikelihoodLinearRegression，MLLR)，帮助HMM实现了说话人自适应。*大互信息量(MaximumMutualInformation，MMI)和*小分类错误(MinimumClassificationError，MCE)等声学模型的区分性训练准则相继被提出，使用这些区分性准则去更新GMM-HMM的模型参数，可以让模型的性能得到提升。此外，人们开始使用以音素字词单元作为基本单元。一些支持大词汇量的语音识别系统被陆续开发出来，这些系统不但可以做到支持大词汇量非特定人连续语音识别。深圳未来语音识别设计

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