Аналитический обзор интегральных систем распознавания речи

Приведен аналитический обзор разновидностей интегральных (end-to-end) систем для распознавания речи, методов их построения, обучения и оптимизации. Рассмотрены варианты моделей на основе коннекционной временной классификации (CTC) в качестве функции потерь для нейронной сети, модели на основе механизма внимания и шифратор-дешифратор моделей. Также рассмотрены нейронные сети, построенные с использованием условных случайных полей (CRF), которые являются обобщением скрытых марковских моделей, что позволяет исправить многие недостатки стандартных гибридных систем распознавания речи, например, предположение о том, что элементы входных последовательностей звуков речи являются независимыми случайными величинами. Также описаны возможности интеграции с языковыми моделями на этапе декодирования, демонстрирующие существенное сокращение ошибки распознавания для интеграционных моделей. Описаны различные модификации и улучшения стандартных интегральных архитектур систем распознавания речи, как, например, обобщение коннекционной классификации и использовании регуляризации в моделях, основанных на механизмах внимания. Обзор исследований, проводимых в данной предметной области, показывает, что интегральные системы распознавания речи позволяют достичь результатов, сравнимых с результатами стандартных систем, использующих скрытые марковские модели, но с применением более простой конфигурации и быстрой работой системы распознавания как при обучении, так и при декодировании. Рассмотрены наиболее популярные и развивающиеся библиотеки и инструментарии для построения интегральных систем распознавания речи, такие как TensorFlow, Eesen, Kaldi и другие. Проведено сравнение описанных инструментариев по критериям простоты и доступности их использования для реализации интегральных систем распознавания речи.