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亞馬遜語音專家揭秘Alexa耳語模式的AI基礎(chǔ)

2018-09-29 14:31

上周，亞馬遜在美國西雅圖舉行的發(fā)布會上一口氣推出了十余款A(yù)lexa設(shè)備，大部分設(shè)備主要由Alexa語音平臺驅(qū)動。其中部分設(shè)備將增添“耳語模式”功能，使Alexa設(shè)備用耳語來回應(yīng)用戶的低聲說話。日前，亞馬遜Alexa語音系統(tǒng)小組的一位專家Zeynab Raeesy在其博文中揭秘了這一功能的AI基礎(chǔ)。

Raeesy在博文中介紹：“如果你在一個有小孩睡覺的房間，當(dāng)有人走進來時，你會馬上低聲說話，提醒進來的人你希望房間內(nèi)能保持安靜，而進來的人意識到這一點之后，很可能也會壓低聲音講話�！�

Raeesy指出，Alexa的耳語模式令人難以理解的地方在于它是清音的，也就是說，它不涉及聲帶振動，往往比普通的語音在低頻段具有更少的能量。她與小組的同事研究了兩種能區(qū)分正常語音和耳語音的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。

兩種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)主要在結(jié)構(gòu)上有所區(qū)別，一個是MLP（多層感知器），另一個是能進行時間遞歸的LSTM（長短期記憶）網(wǎng)絡(luò)，這兩者用來做訓(xùn)練的數(shù)據(jù)是一樣的，這些數(shù)據(jù)包括（1）對數(shù)濾波器組能量，或者是用來記錄不同頻率范圍信號能量的語音信號表示；（2）能區(qū)別耳語音與正常語音之間信號差異的一組特征。

在測試中，他們發(fā)現(xiàn)LSTM的表現(xiàn)結(jié)果比MLP更好，具備許多優(yōu)勢。Raeesy解釋道，Alexa語音識別引擎的其他組件完全依賴對數(shù)濾波器組能量，并給不同的組件提供相同的輸入數(shù)據(jù)，進而使整個系統(tǒng)更加緊湊。

Alexa耳語模式的開發(fā)并非一帆風(fēng)順，至少在最初階段是這樣的。由于Alexa是通過短時間的沉默（一種被稱為“結(jié)束指向”的技術(shù)）來識別指令的結(jié)束或者進行回復(fù)，LSTM往往在話語即將結(jié)束時降低置信度。為解決這個問題，研究人員將LSTM的輸出校準(zhǔn)成整個話語的平均值，最終，降低最后1.25秒的語音數(shù)據(jù)成為維持“耳語模式”性能的關(guān)鍵。

美式英語的耳語模式功能將在今年11月份推出，對耳語模式具體工作原理的介紹將以論文的形式在12月份的IEEE語音技術(shù)研討會上發(fā)表。