A Report on the Third VarDial Evaluation Campaign

Non peer reviewe

Language identification in texts

This work investigates the task of identifying the language of digitally encoded text. Automatic methods for language identification have been developed since the 1960s. During the years, the significance of language identification as an important preprocessing element has grown at the same time as other natural language processing systems have become mainstream in day-to-day applications. The methods used for language identification are mostly shared with other text classification tasks as almost any modern machine learning method can be trained to distinguish between different languages. We begin the work by taking a detailed look at the research so far conducted in the field. As part of this work, we provide the largest survey on language identification available so far. Comparing the performance of different language identification methods presented in the literature has been difficult in the past. Before the introduction of a series of language identification shared tasks at the VarDial workshops, there were no widely accepted standard datasets which could be used to compare different methods. The shared tasks mostly concentrated on the issue of distinguishing between similar languages, but other open issues relating to language identification were addressed as well. In this work, we present the methods for language identification we have developed while participating in the shared tasks from 2015 to 2017. Most of the research for this work was accomplished within the Finno-Ugric Languages and the Internet project. In the project, our goal was to find and collect texts written in rare Uralic languages on the Internet. In addition to the open issues addressed at the shared tasks, we dealt with issues concerning domain compatibility and the number of languages. We created an evaluation set-up for addressing short out-of-domain texts in a large number of languages. Using the set-up, we evaluated our own method as well as other promising methods from the literature. The last issue we address in this work is the handling of multilingual documents. We developed a method for language set identification and used a previously published dataset to evaluate its performance.Tässä väitöskirjassa tutkitaan digitaalisessa muodossa olevan tekstin kielen automaattista tunnistamista. Tekstin kielen tunnistamisen automaattisia menetelmiä on kehitetty jo 1960-luvulta lähtien. Kuluneiden vuosikymmenien aikana kielentunnistamisen merkitys osana laajempia tietojärjestelmiä on vähitellen kasvanut. Tekstin kieli on tarpeellista tunnistaa, jotta tekstin jatkokäsittelyssä osataan käyttää sopivia kieliteknologisia menetelmiä. Tekstin kielentunnistus on kieleltään tai kieliltään tuntemattoman tekstin kielen tai kielien määrittämistä. Suurimmaksi osaksi kielentunnistukseen käytettyjä menetelmiä käytetään tai voidaan käyttää tekstin luokitteluun myös tekstin muiden ominaisuuksien, kuten aihealueen, perusteella. Tähän artikkeliväitöskirjaan kuuluvassa katsausartikkelissa esittelemme laajasti kielentunnistuksen tähänastista tutkimusta ja käymme kattavasti lävitse kielentunnistukseen tähän mennessä käytetyt menetelmät. Seuraavat kolme väistöskirjan artikkelia esittelevät ne kielentunnistuksen menetelmät joita käytimme VarDial työpajojen yhteydessä järjestetyissä kansainvälisissä kielentunnistuskilpailuissa vuodesta 2015 vuoteen 2017. Suurin osa tämän väitöskirjan tutkimuksesta on tehty osana Koneen säätiön rahoittamaa suomalais-ugrilaiset kielet ja internet -hanketta. Hankkeen päämääränä oli löytää internetistä tekstejä, jotka olivat kirjoitettu harvinaisemmilla uralilaisilla kielillä ja väitöskirjan viides artikkeli keskittyy projektin alkuvaiheiden kuvaamiseen. Väitöskirjan kuudes artikkeli kertoo miten hankkeen verkkoharavaan liitetty kielentunnistin evaluoitiin vaativasssa testiympäristössä, joka sisälsi tekstejä kirjoitettuna 285 eri kielellä. Seitsemäs ja viimeinen artikkeli käsittelee monikielisten tekstien kielivalikoiman selvittämistä

Syväoppiminen puhutun kielen tunnistamisessa

This thesis applies deep learning based classification techniques to identify natural languages from speech. The primary motivation behind this thesis is to implement accurate techniques for segmenting multimedia materials by the languages spoken in them. Several existing state-of-the-art, deep learning based approaches are discussed and a subset of the discussed approaches are selected for quantitative experimentation. The selected model architectures are trained on several well-known spoken language identification datasets containing several different languages. Segmentation granularity varies between models, some supporting input audio lengths of 0.2 seconds, while others require 10 second long input to make a language decision. Results from the thesis experiments show that an unsupervised representation of acoustic units, produced by a deep sequence-to-sequence auto encoder, cannot reach the language identification performance of a supervised representation, produced by a multilingual phoneme recognizer. Contrary to most existing results, in this thesis, acoustic-phonetic language classifiers trained on labeled spectral representations outperform phonotactic classifiers trained on bottleneck features of a multilingual phoneme recognizer. More work is required, using transcribed datasets and automatic speech recognition techniques, to investigate why phoneme embeddings did not outperform simple, labeled spectral features. While an accurate online language segmentation tool for multimedia materials could not be constructed, the work completed in this thesis provides several insights for building feasible, modern spoken language identification systems. As a side-product of the experiments performed during this thesis, a free open source spoken language identification software library called "lidbox" was developed, allowing future experiments to begin where the experiments of this thesis end.Tämä diplomityö keskittyy soveltamaan syviä neuroverkkomalleja luonnollisten kielien automaattiseen tunnistamiseen puheesta. Tämän työn ensisijainen tavoite on toteuttaa tarkka menetelmä multimediamateriaalien ositteluun niissä esiintyvien puhuttujen kielien perusteella. Työssä tarkastellaan useampaa jo olemassa olevaa neuroverkkoihin perustuvaa lähestymistapaa, joista valitaan alijoukko tarkempaan tarkasteluun, kvantitatiivisten kokeiden suorittamiseksi. Valitut malliarkkitehtuurit koulutetaan käyttäen eri puhetietokantoja, sisältäen useampia eri kieliä. Kieliosittelun hienojakoisuus vaihtelee käytettyjen mallien mukaan, 0,2 sekunnista 10 sekuntiin, riippuen kuinka pitkän aikaikkunan perusteella malli pystyy tuottamaan kieliennusteen. Diplomityön aikana suoritetut kokeet osoittavat, että sekvenssiautoenkoodaajalla ohjaamattomasti löydetty puheen diskreetti akustinen esitysmuoto ei ole riittävä kielen tunnistamista varten, verrattuna foneemitunnistimen tuottamaan, ohjatusti opetettuun foneemiesitysmuotoon. Tässä työssä havaittiin, että akustisfoneettiset kielentunnistusmallit saavuttavat korkeamman kielentunnistustarkkuuden kuin foneemiesitysmuotoa käyttävät kielentunnistusmallit, mikä eroaa monista kirjallisuudessa esitetyistä tuloksista. Diplomityön tutkimuksia on jatkettava, esimerkiksi litteroituja puhetietokantoja ja puheentunnistusmenetelmiä käyttäen, jotta pystyttäisiin selittämään miksi foneemimallin tuottamalla esitysmuodolla ei saatu parempia tuloksia kuin yksinkertaisemmalla, taajuusspektrin esitysmuodolla. Tämän työn aikana puhutun kielen tunnistaminen osoittautui huomattavasti haasteellisemmaksi kuin mitä työn alussa oli arvioitu, eikä työn aikana onnistuttu toteuttamaan tarpeeksi tarkkaa multimediamateriaalien kielienosittelumenetelmää. Tästä huolimatta, työssä esitetyt lähestymistavat tarjoavat toimivia käytännön menetelmiä puhutun kielen tunnistamiseen tarkoitettujen, modernien järjestelmien rakentamiseksi. Tämän diplomityön sivutuotteena syntyi myös puhutun kielen tunnistamiseen tarkoitettu avoimen lähdekoodin kirjasto nimeltä "lidbox", jonka ansiosta tämän työn kvantitatiivisia kokeita voi jatkaa siitä, mihin ne tämän työn päätteeksi jäivät

Multi-dialect Arabic broadcast speech recognition

Dialectal Arabic speech research suffers from the lack of labelled resources and standardised orthography. There are three main challenges in dialectal Arabic speech recognition: (i) finding labelled dialectal Arabic speech data, (ii) training robust dialectal speech recognition models from limited labelled data and (iii) evaluating speech recognition for dialects with no orthographic rules. This thesis is concerned with the following three contributions: Arabic Dialect Identification: We are mainly dealing with Arabic speech without prior knowledge of the spoken dialect. Arabic dialects could be sufficiently diverse to the extent that one can argue that they are different languages rather than dialects of the same language. We have two contributions: First, we use crowdsourcing to annotate a multi-dialectal speech corpus collected from Al Jazeera TV channel. We obtained utterance level dialect labels for 57 hours of high-quality consisting of four major varieties of dialectal Arabic (DA), comprised of Egyptian, Levantine, Gulf or Arabic peninsula, North African or Moroccan from almost 1,000 hours. Second, we build an Arabic dialect identification (ADI) system. We explored two main groups of features, namely acoustic features and linguistic features. For the linguistic features, we look at a wide range of features, addressing words, characters and phonemes. With respect to acoustic features, we look at raw features such as mel-frequency cepstral coefficients combined with shifted delta cepstra (MFCC-SDC), bottleneck features and the i-vector as a latent variable. We studied both generative and discriminative classifiers, in addition to deep learning approaches, namely deep neural network (DNN) and convolutional neural network (CNN). In our work, we propose Arabic as a five class dialect challenge comprising of the previously mentioned four dialects as well as modern standard Arabic. Arabic Speech Recognition: We introduce our effort in building Arabic automatic speech recognition (ASR) and we create an open research community to advance it. This section has two main goals: First, creating a framework for Arabic ASR that is publicly available for research. We address our effort in building two multi-genre broadcast (MGB) challenges. MGB-2 focuses on broadcast news using more than 1,200 hours of speech and 130M words of text collected from the broadcast domain. MGB-3, however, focuses on dialectal multi-genre data with limited non-orthographic speech collected from YouTube, with special attention paid to transfer learning. Second, building a robust Arabic ASR system and reporting a competitive word error rate (WER) to use it as a potential benchmark to advance the state of the art in Arabic ASR. Our overall system is a combination of five acoustic models (AM): unidirectional long short term memory (LSTM), bidirectional LSTM (BLSTM), time delay neural network (TDNN), TDNN layers along with LSTM layers (TDNN-LSTM) and finally TDNN layers followed by BLSTM layers (TDNN-BLSTM). The AM is trained using purely sequence trained neural networks lattice-free maximum mutual information (LFMMI). The generated lattices are rescored using a four-gram language model (LM) and a recurrent neural network with maximum entropy (RNNME) LM. Our official WER is 13%, which has the lowest WER reported on this task. Evaluation: The third part of the thesis addresses our effort in evaluating dialectal speech with no orthographic rules. Our methods learn from multiple transcribers and align the speech hypothesis to overcome the non-orthographic aspects. Our multi-reference WER (MR-WER) approach is similar to the BLEU score used in machine translation (MT). We have also automated this process by learning different spelling variants from Twitter data. We mine automatically from a huge collection of tweets in an unsupervised fashion to build more than 11M n-to-m lexical pairs, and we propose a new evaluation metric: dialectal WER (WERd). Finally, we tried to estimate the word error rate (e-WER) with no reference transcription using decoding and language features. We show that our word error rate estimation is robust for many scenarios with and without the decoding features