语音识别技术前沿：自监督学习与声学表征新突破

语音识别的演进与挑战

二十年前，自动语音识别技术主要集中于小规模封闭词汇识别，例如连接数字识别系统。如今，深度学习模型已成为主流，数百万用户通过语音助手或手机转录软件将语音转换为文本。然而，语音识别仍存在诸多挑战，特别是在混响环境、病理语音、带口音语音以及全球各种语言场景下的识别精度问题。

两大前沿技术趋势

自监督学习机制

自监督学习使系统能够自我生成训练数据，无需人工标注。该方法借鉴了自然语言处理中BERT模型的成功经验，通过随机掩码语音片段并训练模型预测缺失部分。在说话人日志任务中，可利用相邻时间帧属于同一说话人的特性构建自监督任务。

新型声学表征

传统梅尔频谱基于信号处理和人耳听觉机制，而新型表征不假设信号特定结构，在语音识别和合成中表现更优。最有效的表征基于自监督学习，通过无标注输入定义辅助任务生成伪标注训练数据。

技术实现与应用

对比学习框架

采用Barlow twins对比学习框架，使同一说话人或音素的信号在表征空间中相近，其他样本相远。这种方法显著提升低资源语言（如希伯来语）的识别能力，仅需语音数据即可实现有效建模。

无监督语音变速处理

针对缺乏变速语音标注数据的问题，提出通过对比原始信号与变速信号的深度学习方法。采用对比损失函数，使网络参数调整后正样本相近而负样本相远，实现接近录音棚质量的语音变速效果。

未来展望

语音信号作为最平凡却又最复杂的信号之一，其技术发展仍充满探索空间。自监督学习与新型表征方法的结合，为多语言识别、自适应学习等方向开辟了新路径，持续推动着语音技术领域的创新突破。