Conversion of NNLM to Back-off language model in ASR

In daily life, automatic speech recognition is one of the aspect which is widely used for security system. To convert speech into text using neural network, Language model is one of the block on which efficiency of speech recognition depends. In this paper we developed an algorithm to convert Neural Network Language model (NNLM) to Back-off language model for more efficient decoding. For large vocabulary system this conversion gives more efficient result. Efficiency of language model depends on perplexity and Word Error Rate (WER

Investigation on N-gram Approximated RNNLMs for Recognition of Morphologically Rich Speech

Recognition of Hungarian conversational telephone speech is challenging due to the informal style and morphological richness of the language. Recurrent Neural Network Language Model (RNNLM) can provide remedy for the high perplexity of the task; however, two-pass decoding introduces a considerable processing delay. In order to eliminate this delay we investigate approaches aiming at the complexity reduction of RNNLM, while preserving its accuracy. We compare the performance of conventional back-off n-gram language models (BNLM), BNLM approximation of RNNLMs (RNN-BNLM) and RNN n-grams in terms of perplexity and word error rate (WER). Morphological richness is often addressed by using statistically derived subwords - morphs - in the language models, hence our investigations are extended to morph-based models, as well. We found that using RNN-BNLMs 40% of the RNNLM perplexity reduction can be recovered, which is roughly equal to the performance of a RNN 4-gram model. Combining morph-based modeling and approximation of RNNLM, we were able to achieve 8% relative WER reduction and preserve real-time operation of our conversational telephone speech recognition system.Comment: 12 pages, 2 figures, accepted for publication at SLSP 201

Ügyfélszolgálati beszélgetések nyelvmodellezése rekurrens neurális hálózatokkal

A spontán, társalgási beszéd leírása a mai napig komoly kihívás elé állítja a gépi beszédfelismerő rendszereket. A témák sokszínűsége és a kevés tanítóadat különösen megnehezíti a nyelvi modellek tanítását. Cikkünkben telefonos ügyfélszolgálati beszélgetéseket modellezük rekurrens LSTM neurális hálózat segítségével, mellyel közel felére sikerült csökkentenünk a perplexitást a hagyományos, count n-gram modellhez képest. Azt találtuk, hogy a rekurrens LSTM akkor is felülmúlja a count modell pontosságát, ha memóriája hosszát alacsonyra korlátozzuk (LSTM n-gram). 10 vagy annál nagyobb fokszámú LSTM n-grammal pedig a korlátozás nélküli LSTM nyelvi modell teljesítménye is megközelíthető. Ez alapján arra következtetünk, hogy a rekurrens neurális nyelvi modellek pontosságának titka a hatékony simításban rejlik, nem a hosszú távú memóriában. Az új, neurális nyelvmodell segítségével nem csak a perplexitást sikerült csökkentenünk, hanem a kapcsolódó beszédfelismerési feladaton a szóhiba-arányt is relatív 4%-kal

Streaming Automatic Speech Recognition with Hybrid Architectures and Deep Neural Network Models

Tesis por compendio[ES] Durante la última década, los medios de comunicación han experimentado una revolución, alejándose de la televisión convencional hacia las plataformas de contenido bajo demanda. Además, esta revolución no ha cambiado solamente la manera en la que nos entretenemos, si no también la manera en la que aprendemos. En este sentido, las plataformas de contenido educativo bajo demanda también han proliferado para proporcionar recursos educativos de diversos tipos. Estas nuevas vías de distribución de contenido han llegado con nuevos requisitos para mejorar la accesibilidad, en particular las relacionadas con las dificultades de audición y las barreras lingüísticas. Aquí radica la oportunidad para el reconocimiento automático del habla (RAH) para cumplir estos requisitos, proporcionando subtitulado automático de alta calidad. Este subtitulado proporciona una base sólida para reducir esta brecha de accesibilidad, especialmente para contenido en directo o streaming. Estos sistemas de streaming deben trabajar bajo estrictas condiciones de tiempo real, proporcionando la subtitulación tan rápido como sea posible, trabajando con un contexto limitado. Sin embargo, esta limitación puede conllevar una degradación de la calidad cuando se compara con los sistemas para contenido en diferido u offline. Esta tesis propone un sistema de RAH en streaming con baja latencia, con una calidad similar a un sistema offline. Concretamente, este trabajo describe el camino seguido desde el sistema offline híbrido inicial hasta el eficiente sistema final de reconocimiento en streaming. El primer paso es la adaptación del sistema para efectuar una sola iteración de reconocimiento haciendo uso de modelos de lenguaje estado del arte basados en redes neuronales. En los sistemas basados en múltiples iteraciones estos modelos son relegados a una segunda (o posterior) iteración por su gran coste computacional. Tras adaptar el modelo de lenguaje, el modelo acústico basado en redes neuronales también tiene que adaptarse para trabajar con un contexto limitado. La integración y la adaptación de estos modelos es ampliamente descrita en esta tesis, evaluando el sistema RAH resultante, completamente adaptado para streaming, en conjuntos de datos académicos extensamente utilizados y desafiantes tareas basadas en contenidos audiovisuales reales. Como resultado, el sistema proporciona bajas tasas de error con un reducido tiempo de respuesta, comparables al sistema offline.[CA] Durant l'última dècada, els mitjans de comunicació han experimentat una revolució, allunyant-se de la televisió convencional cap a les plataformes de contingut sota demanda. A més a més, aquesta revolució no ha canviat només la manera en la que ens entretenim, si no també la manera en la que aprenem. En aquest sentit, les plataformes de contingut educatiu sota demanda també han proliferat pera proporcionar recursos educatius de diversos tipus. Aquestes noves vies de distribució de contingut han arribat amb nous requisits per a millorar l'accessibilitat, en particular les relacionades amb les dificultats d'audició i les barreres lingüístiques. Aquí radica l'oportunitat per al reconeixement automàtic de la parla (RAH) per a complir aquests requisits, proporcionant subtitulat automàtic d'alta qualitat. Aquest subtitulat proporciona una base sòlida per a reduir aquesta bretxa d'accessibilitat, especialment per a contingut en directe o streaming. Aquests sistemes han de treballar sota estrictes condicions de temps real, proporcionant la subtitulació tan ràpid com sigui possible, treballant en un context limitat. Aquesta limitació, però, pot comportar una degradació de la qualitat quan es compara amb els sistemes per a contingut en diferit o offline. Aquesta tesi proposa un sistema de RAH en streaming amb baixa latència, amb una qualitat similar a un sistema offline. Concretament, aquest treball descriu el camí seguit des del sistema offline híbrid inicial fins l'eficient sistema final de reconeixement en streaming. El primer pas és l'adaptació del sistema per a efectuar una sola iteració de reconeixement fent servir els models de llenguatge de l'estat de l'art basat en xarxes neuronals. En els sistemes basats en múltiples iteracions aquests models son relegades a una segona (o posterior) iteració pel seu gran cost computacional. Un cop el model de llenguatge s'ha adaptat, el model acústic basat en xarxes neuronals també s'ha d'adaptar per a treballar amb un context limitat. La integració i l'adaptació d'aquests models és àmpliament descrita en aquesta tesi, avaluant el sistema RAH resultant, completament adaptat per streaming, en conjunts de dades acadèmiques àmpliament utilitzades i desafiants tasques basades en continguts audiovisuals reals. Com a resultat, el sistema proporciona baixes taxes d'error amb un reduït temps de resposta, comparables al sistema offline.[EN] Over the last decade, the media have experienced a revolution, turning away from the conventional TV in favor of on-demand platforms. In addition, this media revolution not only changed the way entertainment is conceived but also how learning is conducted. Indeed, on-demand educational platforms have also proliferated and are now providing educational resources on diverse topics. These new ways to distribute content have come along with requirements to improve accessibility, particularly related to hearing difficulties and language barriers. Here is the opportunity for automatic speech recognition (ASR) to comply with these requirements by providing high-quality automatic captioning. Automatic captioning provides a sound basis for diminishing the accessibility gap, especially for live or streaming content. To this end, streaming ASR must work under strict real-time conditions, providing captions as fast as possible, and working with limited context. However, this limited context usually leads to a quality degradation as compared to the pre-recorded or offline content. This thesis is aimed at developing low-latency streaming ASR with a quality similar to offline ASR. More precisely, it describes the path followed from an initial hybrid offline system to an efficient streaming-adapted system. The first step is to perform a single recognition pass using a state-of-the-art neural network-based language model. In conventional multi-pass systems, this model is often deferred to the second or later pass due to its computational complexity. As with the language model, the neural-based acoustic model is also properly adapted to work with limited context. The adaptation and integration of these models is thoroughly described and assessed using fully-fledged streaming systems on well-known academic and challenging real-world benchmarks. In brief, it is shown that the proposed adaptation of the language and acoustic models allows the streaming-adapted system to reach the accuracy of the initial offline system with low latency.Jorge Cano, J. (2022). Streaming Automatic Speech Recognition with Hybrid Architectures and Deep Neural Network Models [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/191001Compendi

Fallback Variable History NNLMs: Efficient NNLMs by precomputation and stochastic training

[EN] This paper presents a new method to reduce the computational cost when using Neural Networks as Language Models, during recognition, in some particular scenarios. It is based on a Neural Network that considers input contexts of different length in order to ease the use of a fallback mechanism together with the precomputation of softmax normalization constants for these inputs. The proposed approach is empirically validated, showing their capability to emulate lower order N-grams with a single Neural Network. A machine translation task shows that the proposed model constitutes a good solution to the normalization cost of the output softmax layer of Neural Networks, for some practical cases, without a significant impact in performance while improving the system speed.This work was partially supported by the Spanish MINECO and FEDER founds under project TIN2017-85854-C4-2-R (to MJCB). The funders had no role in study design, data collection and analysis, decision to publish, or preparation of the manuscript.Zamora Martínez, FJ.; España Boquera, S.; Castro-Bleda, MJ.; Palacios Corella (2018). Fallback Variable History NNLMs: Efficient NNLMs by precomputation and stochastic training. PLoS ONE. 13(7). https://doi.org/10.1371/journal.pone.0200884S13