各大公司的语音技术调研

背景:针对声学模型的调研,时间2019年8月

Speech Recognition on LibriSpeech test-other

LibriSpeech上的WER排名

1.google的语音识别技术(LAS:LSTM+Attentionn)

论文1(2018年):STATE-OF-THE-ART SPEECH RECOGNITION
WITH SEQUENCE-TO-SEQUENCE MODELS

摘要:基于注意力机制的编码器-解码器架构,如 Listen、Attend 和 Spell(LAS)可以将传统自动语音识别(ASR)系统上的声学、发音和语言模型组件集成到单个神经网络中。

在结构上,我们证明了词块模型可以用来代替字素。我们引入了新型的多头注意力架构,它比常用的单头注意力架构有所提升。在优化方面,我们探索了同步训练、定期采样、平滑标签(label smoothing),也应用了最小误码率优化,这些方法都提升了准确度。我们使用一个单向 LSTM 编码器进行串流识别并展示了结果。

las.png

LAS模型:5层lstm + 4个attention + 2层lstm
等效----> encoder(am) + ctc + decoder(lm)

ps:参考链接

2.Facebook:wav2letter(CNN+ASG)

最近,Facebook的AI研究中心(FAIR)发表的一个研究论文, 提出了一种新的单纯基于卷积神经网络(Convolutional Neural Network)的语音识别技术,而且 提供了开源的实现wav2letter++,一个完全基于卷积模型的高性能的语音识别工具箱。

全卷积语音识别架构

经过很多次实验,FAIR团队决定依赖于一个整合多个不同CNN层的架构来实现端对端的语音识别 流水线,从音频波形处理到语言转录。该架构基于下图所示的散射模型:

wav2letter

模型的第一层CNN用来处理原始音频并提取一些关键特征;接下来的卷积声学模型是一个具有 门限单元的CNN,可通过训练从音频流中预测字母;卷积语言模型层则根据来自声学模型的 输入生成候选转录文本;最后环节的集束搜索(Beam-Search)编码器则完成最终的转录单词序列。

参考:wav2letter++简介

论文和代码(2019年):Fully Convolutional Speech Recognition

摘要:在本文中,我们提出了一个完全基于卷积神经网络的方法,利用原始波形,声学模型和语言模型建模。采用端到端的全卷积,用原始波形训练预测字符,完全去除特征提取步骤。采用外部卷积语言模型进行解码单词。

Fully Convolutional Speech Recognition

3.科大讯飞(CNN+CTC+Attention)

声学模型DFCNN(CNN+CTC:2016年):https://blog.csdn.net/chinatelecom08/article/details/85013535

dfcnn.png

语言模型(基于attention):https://blog.csdn.net/chinatelecom08/article/details/85051817

4.NVIDIA : wav2letter变种->jasper

论文和代码(2019年):Jasper: An End-to-End Convolutional Neural Acoustic Model

摘要:在文中, 我们的模型Jasper使用1D卷积,batch normalization,ReLU,dropout,residual
connections
。 为了改进培训,我们进一步介绍了一个新的逐层优化器叫做NovoGrad。 通过实验,
我们证明了所提出的深层体系结构的性能比更复杂的选择好或好。 我们最深的Jasper变体使用54个卷积层。 有了这个架构,我们使用带语言模型的框架实现3.86%WER。

Figure 2: Jasper Dense Residual

5.百度(DS2:CNN+GRU+CTC)

Deep Speach 2

论文和代码(2015年):Deep Speech 2: End-to-End Speech Recognition in English and Mandarin

网络结构共11层,3层CNN,7层RNN,1层FC


ds2.png

摘要:试验表明,端到端的深度学习方法可以用来识别英语或汉语普通话 - 两种截然不同的语言。 因为它用神经网络取代了手工设计组件的整个管道,端到端学习使我们能够处理各种各样的语音,包括嘈杂的环境,重音和不同的语言。 我们的方法的关键是我们应用HPC技术,可以比我们以前的系统加速7倍。 由于这种效率,以前需要几周的实验现在可以在几天内完成。 这使我们能够更快地进行迭代,以确定优秀的架构和算法。 因此,在一些情况下,我们的系统在标准数据集基准测试时与人类工作者的转录竞争。 最后,在数据中心使用一种称为Batch Dispatch with GPU的技术,我们表明我们的系统可以在线设置中低成本部署,在大规模服务用户时提供低延迟。

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