Low-Latency Sequence-to-Sequence Speech Recognition and Translation by Partial Hypothesis Selection

Encoder-decoder models provide a generic architecture for sequence-to-sequence tasks such as speech recognition and translation. While offline systems are often evaluated on quality metrics like word error rates (WER) and BLEU, latency is also a crucial factor in many practical use-cases. We propose three latency reduction techniques for chunk-based incremental inference and evaluate their efficiency in terms of accuracy-latency trade-off. On the 300-hour How2 dataset, we reduce latency by 83% to 0.8 second by sacrificing 1% WER (6% rel.) compared to offline transcription. Although our experiments use the Transformer, the hypothesis selection strategies are applicable to other encoder-decoder models. To avoid expensive re-computation, we use a unidirectionally-attending encoder. After an adaptation procedure to partial sequences, the unidirectional model performs on-par with the original model. We further show that our approach is also applicable to low-latency speech translation. On How2 English-Portuguese speech translation, we reduce latency to 0.7 second (-84% rel.) while incurring a loss of 2.4 BLEU points (5% rel.) compared to the offline system

DinoSR: Self-Distillation and Online Clustering for Self-supervised Speech Representation Learning

In this paper, we introduce self-distillation and online clustering for self-supervised speech representation learning (DinoSR) which combines masked language modeling, self-distillation, and online clustering. We show that these concepts complement each other and result in a strong representation learning model for speech. DinoSR first extracts contextualized embeddings from the input audio with a teacher network, then runs an online clustering system on the embeddings to yield a machine-discovered phone inventory, and finally uses the discretized tokens to guide a student network. We show that DinoSR surpasses previous state-of-the-art performance in several downstream tasks, and provide a detailed analysis of the model and the learned discrete units

A Survey on Recent Advances in LLM-Based Multi-turn Dialogue Systems

This survey provides a comprehensive review of research on multi-turn dialogue systems, with a particular focus on multi-turn dialogue systems based on large language models (LLMs). This paper aims to (a) give a summary of existing LLMs and approaches for adapting LLMs to downstream tasks; (b) elaborate recent advances in multi-turn dialogue systems, covering both LLM-based open-domain dialogue (ODD) and task-oriented dialogue (TOD) systems, along with datasets and evaluation metrics; (c) discuss some future emphasis and recent research problems arising from the development of LLMs and the increasing demands on multi-turn dialogue systems.Comment: 35 pages, 10 figures, ACM Computing Survey

Sequential decision modeling in uncertain conditions

Cette thèse consiste en une série d’approches pour la modélisation de décision structurée - c’est-à-dire qu’elle propose des solutions utilisant des modèles génératifs pour des tâches intégrant plusieurs entrées et sorties, ces entrées et sorties étant dictées par des interactions complexes entre leurs éléments. Un aspect crucial de ces problèmes est la présence en plus d’un résultat correct, des résultats structurellement différents mais considérés tout aussi corrects, résultant d’une grande mais nécessaire incertitude sur les sorties du système. Cette thèse présente quatre articles sur ce sujet, se concentrent en particulier sur le domaine de la synthèse vocale à partir de texte, génération symbolique de musique, traitement de texte, reconnaissance automatique de la parole, et apprentissage de représentations pour la parole et le texte. Chaque article présente une approche particulière à un problème dans ces domaines respectifs, en proposant et étudiant des architectures profondes pour ces domaines. Bien que ces techniques d’apprentissage profond utilisées dans ces articles sont suffisamment versatiles et expressives pour être utilisées dans d’autres domaines, nous resterons concentrés sur les applications décrites dans chaque article. Le premier article présente une approche permettant le contrôle détaillé, au niveau phonétique et symbolique, d’un système de synthèse vocale, en utilisant une méthode d’échange efficace permettant de combiner des représentations à un niveau lexical. Puisque cette combinaison permet un contrôle proportionné sur les conditions d’entrée, et améliore les prononciations faisant uniquement usage de caractères, ce système de combinaison pour la synthèse vocale a été préféré durant des tests A/B par rapport à des modèles de référence équivalents utilisant les mêmes modalités. Le deuxième article se concentre sur un autre système de synthèse vocale, cette fois-ci centré sur la construction d’une représentation multi-échelle de la parole à travers une décomposition structurée des descripteurs audio. En particulier, l’intérêt de ce travail est dans sa méthodologie économe en calcul malgré avoir été bâti à partir de travaux antérieurs beaucoup plus demandant en ressources de calcul. Afin de bien pouvoir faire de la synthèse vocale sous ces contraintes computationelles, plusieurs nouvelles composantes ont été conçues et intégrées à ce qui devient un modèle efficace de synthèse vocale. Le troisième article un nouveau modèle auto-régressif pour modéliser des chaînes de symboles. Ce modèle fait usage de prédictions et d’estimations itérative et répétées afin de construire une sortie structurée respectant plusieurs contraintes correspondant au domaine sous-jacent. Ce modèle est testé dans le cadre de la génération symbolique de musique et la modélisation de texte, faisant preuve d’excellentes performances en particulier quand la quantité de données s’avère limitée. Le dernier article de la thèse se concentre sur l’étude des représentations pour la parole et le texte apprise à partir d’un système de reconnaissance vocale d’un travail antérieur. À travers une série d’études systématiques utilisant des modèles pré-entraînés de texte et de durée, relations qualitatives entre les données de texte et de parole, et études de performance sur la récupération transmodal “few shot”, nous exposons plusieurs propriétés essentielles sous-jacent à la performance du système, ouvrant la voie pour des développements algorithmiques futurs. De plus, les différents modèles résultants de cette étude obtiennent des résultats impressionnants sur un nombre de tâches de référence utilisant des modèles pré-entraîné transféré sans modification.This thesis presents a sequence of approaches to structured decision modeling - that is, proposing generative solutions to tasks with multiple inputs and outputs, featuring complicated interactions between input elements and output elements. Crucially, these problems also include a high amount of uncertainty about the correct outcome and many largely equivalent but structurally different outcomes can be considered equally correct. This thesis presents four articles about these topics, particularly focusing on the domains of text-to-speech synthesis, symbolic music generation, text processing, automatic speech recognition, and speech-text representation learning. Each article presents a particular approach to solving problems in these respective domains, focused on proposing and understanding deep learning architectures for these domains. The deep learning techniques used in these articles are broadly applicable, flexible, and powerful enough that these general approaches may find application to other areas however we remain focused on the domains discussed in each respective article. The first article presents an approach allowing for flexible phonetic and character control of a text-to-speech system, utilizing an efficient "swap-out" method for blending representations at the word level. This blending allows for smooth control over input conditions, and also strengthens character only pronunciations, resulting in a preference for a blended text-to-speech system in A/B testing, compared to an equivalent baselines even when using the same input information modalities. The second article focuses on another text-to-speech system, this time centered on building multi-scale representations of speech audio using a structured decomposition of audio features. Particularly this work focuses on a compute efficient methodology, while building on prior work which requires a much greater computational budget than the proposed system. In order to effectively perform text-to-speech synthesis under these computational constraints, a number of new components are constructed and integrated, resulting in an efficient model for text-to-speech synthesis. The third article presents a new non-autoregressive model for modeling symbolic sequences. This model uses iterative prediction and re-estimation in order to build structured outputs, which respect numerous constraints in the underlying sequence domain. This model is applied to symbolic music modeling and text modeling, showing excellent performance particularly in limited data generative settings. The final article in this thesis focuses on understanding the speech-text representations learned by a text-injected speech recognition system from prior literature. Through a systematic series of studies utilizing pre-trained text and duration models, qualitative relations between text and speech sequences, and performance studies in few-shot cross-modal retrieval, we reveal a number of crucial properties underlying the performance of this system, paving the way for future algorithmic development. In addition, model variants built during this study achieve impressive performance results on a number of benchmark tasks using partially frozen and transferred parameters

Engineering data compendium. Human perception and performance. User's guide

The concept underlying the Engineering Data Compendium was the product of a research and development program (Integrated Perceptual Information for Designers project) aimed at facilitating the application of basic research findings in human performance to the design and military crew systems. The principal objective was to develop a workable strategy for: (1) identifying and distilling information of potential value to system design from the existing research literature, and (2) presenting this technical information in a way that would aid its accessibility, interpretability, and applicability by systems designers. The present four volumes of the Engineering Data Compendium represent the first implementation of this strategy. This is the first volume, the User's Guide, containing a description of the program and instructions for its use