Using TERp to augment the system combination for SMT

TER-Plus (TERp) is an extended TER evaluation metric incorporating morphology, synonymy and paraphrases. There are three new edit operations in TERp: Stem Matches, Synonym Matches and Phrase Substitutions (Para-phrases). In this paper, we propose a TERp-based augmented system combination in terms of the backbone selection and consensus decoding network. Combining the new properties\ud of the TERp, we also propose a two-pass decoding strategy for the lattice-based phrase-level confusion network(CN) to generate the final result. The experiments conducted on the NIST2008 Chinese-to-English test set show that our TERp-based augmented system combination framework achieves significant improvements in terms of BLEU and TERp scores compared to the state-of-the-art word-level system combination framework and a TER-based combination strategy

Phrase-level System Combination for Machine Translation Based on Target-to-Target Decoding

In this paper, we propose a novel lattice-based MT combination methodology that we call Target-to-Target Decoding (TTD). The combination process is carried out as a “translation” from backbone to the combination result. This perspective suggests the use of existing phrase-based MT techniques in the combination framework. We show how phrase extraction rules and confidence estimations inspired from machine translation improve results. We also propose system-specific LMs for estimating N-gram consensus. Our results show that our approach yields a strong improvement over the best single MT system and competes with other state-of-the-art combination systems

Neural probabilistic language model for system combination

This paper gives the system description of the neural probabilistic language modeling (NPLM) team of Dublin City University for our participation in the system combination task in the Second Workshop on Applying Machine Learning Techniques to Optimise the Division of Labour in Hybrid MT (ML4HMT-12). We used the information obtained by NPLM as meta information to the system combination module. For the Spanish-English data, our paraphrasing approach achieved 25.81 BLEU points, which lost 0.19 BLEU points absolute compared to the standard confusion network-based system combination. We note that our current usage of NPLM is very limited due to the difficulty in combining NPLM and system combination

DNN adaptation by automatic quality estimation of ASR hypotheses

In this paper we propose to exploit the automatic Quality Estimation (QE) of ASR hypotheses to perform the unsupervised adaptation of a deep neural network modeling acoustic probabilities. Our hypothesis is that significant improvements can be achieved by: i)automatically transcribing the evaluation data we are currently trying to recognise, and ii) selecting from it a subset of "good quality" instances based on the word error rate (WER) scores predicted by a QE component. To validate this hypothesis, we run several experiments on the evaluation data sets released for the CHiME-3 challenge. First, we operate in oracle conditions in which manual transcriptions of the evaluation data are available, thus allowing us to compute the "true" sentence WER. In this scenario, we perform the adaptation with variable amounts of data, which are characterised by different levels of quality. Then, we move to realistic conditions in which the manual transcriptions of the evaluation data are not available. In this case, the adaptation is performed on data selected according to the WER scores "predicted" by a QE component. Our results indicate that: i) QE predictions allow us to closely approximate the adaptation results obtained in oracle conditions, and ii) the overall ASR performance based on the proposed QE-driven adaptation method is significantly better than the strong, most recent, CHiME-3 baseline.Comment: Computer Speech & Language December 201

Systems Combination for Grammatical Error Correction

Master'sMASTER OF SCIENC

High Performance Neural Networks for Online Speech Recognizer

Automatische Spracherkennung (engl. automatic speech recognition, ASR) beschreibt die Fähigkeit einer Maschine, Wörter und Ausdrücke gesprochener Sprache zu identifizieren und diese in ein für Menschen lesbares Format zu konvertieren. Die Anwendungen sind ein maßgeblicher Teil des digitalen Lebens bspw. wird der Dialog zwischen Mensch und Maschine oder ein Dialog zwischen Menschen, die unterschiedliche Muttersprachen sprechen, ermöglicht. Um diese Fähigkeit in vollem Maße zu gewährleisten, müssen ASR-Anwendungen nicht nur mit hoher Genauigkeit, sondern, für eine Interaktion mit einem Benutzer, auch schnell genug, antworten. Dieses Wechselspiel beider Bedingungen eröffnet das Forschungsgebiet der Online Speech Recognition, welche sich von der konventionellen Spracherkennung, die sich ausschließlich mit dem Problem der Genauigkeit befasst, unterscheidet. Schon über ein halbes Jahrhundert wird aktiv in der automatischen Spracherkennung geforscht. Verschiedene Muster- und Template-Matching-Methoden wurden bis Mitte 1980 erforscht, als das Hidden Markov Model (HMM) einen Durchbruch zur Lösung der Spracherkennungsaufgabe ermöglichte. Der HMM-Ansatz schafft ein allgemeines Framework, welches Schwankungen in der Zeit sowie Spektrums-Domäne der Sprache statistisch entkoppelt und modelliert. Ein HMM-basierter Erkenner wird auf eine komplexe Pipeline aufgesetzt, welche aus etlichen statistischen und nicht-statistischen Komponenten, wie bspw. einem Aussprachewörterbuch, HMM-Topologien, Phonem-Cluster-Bäumen, einem akustischen Modell und einem Sprachmodell, besteht. Durch aktuelle Fortschritte bei künstlichen neuronalen Netzen (KNN) für die akustische sowie sprachliche Modellierung dominiert der hybride HMM/KNN-Ansatz in unterschiedlichen ASR-Anwendungen. In den letzten Jahren hat die Einführung komplett neuronaler Ende-zu-Ende Spracherkennungssystems, welche eine neuronale Netzwerkarchitektur verwenden, um die direkt Abbildung eines akustischen Signals zu einer textuellen Transkription zu approximieren, großes Interesse auf sich gezogen. Die Vorteile des Ende-zu-Ende-Ansatzes liegen in der Einfachheit des Trainings eines kompletten Spracherkennungssystems, wobei die komplexe Struktur einer HMM-basierten Pipeline entfällt. Gleichzeitig benötigt die Ende-zu-Ende ASR oft eine wesentlich größere Trainingsdatenmenge und es ist eine größere Herausforderung ein Ende-zu-Ende Modell so anzupassen, dass es auf einer neuen Aufgabe gut abschneidet. Diese Dissertation befasst sich mit der Entwicklung eines hoch-performanten Spracherkennungssystems für ein Online- und Streaming-Szenario. Der Autor erreichte dies durch ein Vorgehen in zwei Schritten. Im ersten Schritt wurden vielfältige Techniken im HMM-KNN- und Ende-zu-Ende-Paradigma angewandt, um ein hoch-performantes System im Batch-Mode zu bauen. Batch-Mode bedeutet, dass die vollständigen Audiodaten beim Start der Verarbeitung zur Verfügung stehen. Im zweiten Schritt wurden effiziente Anpassungen untersucht, die einem hoch-performanten Batch-Mode-System ermöglichen Inferenzen online bzw. fortlaufend durchzuführen. Gleichzeitig wurden neuartige Algorithmen zu Reduktion der wahrgenommenen Latenz, welche das kritischste Problem von online Spracherkennern ist, entwickelt. Erster Schritt. Die vorgestellte Techniken, die auf hochperformante Ergebnisse abzielen, können anhand deren Position in der Spracherkennungs-Pipeline, wie Merkmalsextraktion und Daten-Augmentierung, kategorisiert werden. Bevor Sprachsignale eine digitale Form annehmen, sind sie als Ergebnis der Faltung mehrere Frequenzkomponenten in einem großen Dynamikumfang bekannt. Diese Merkmale können drastisch durch natürliche Faktoren, wie bspw. unterschiedliche Sprecher, Umgebungen order Aufnahmegeräte, beeinflusst werden. Die große Varianz der Sprachsignale verursacht typischerweise die Diskrepanz zwischen Training und Test und kann die Erkennungsleistung drastisch verschlechtern. Diese Diskrepanz gehen wir durch zwei high-level Ansätze, welche auf Neuronalen Netzen basieren, in der Merkmalsextraktion an. Wir zeigten, dass auf tiefe neuronale Netze (DNN) basierte akustische Modelle, die mittels dieser Sprecher-angepasster Merkmale trainiert wurden, in Bezug auf die Wortfehlerrate (WER) relativ, bis zu 19% besser abschneiden, als herkömmliche Merkmalsextraktionen. Im zweiten Ansatz wird ein Long short-term memory (LSTM) Netzwerk, das mittels Connectionist Temporal Classification (CTC) Kriterium auf Phon-Labeln trainiert wurde, als High-Level Merkmals-Transformation verwendet. Die Kombination der aus dem CTC-Netzwerk extrahierten Merkmale und der Bottleneck-Merkmale ergab einen effizienten Merkmalsraum, der ein DNN-basiertes akustisches Modell ein starkes CTC-basierendes Baseline Modell mit deutlichem Vorsprung übertreffen ließ. Darüber hinaus zeigten wir, dass die Verwendung einer Standard Cepstral Mean und Varianz Normalisierung (CMVN) als low-level Merkmalsextraktion in einer potenziellen Diskrepanz von Offline Training und Online Test resultiert und schlugen eine Lineare Diskriminaz Analyse (LDA), die auf linearer Transformation basiert, als Ersatz vor. Daten-Augmentierung wurde in der Spracherkennung verwendet, um zusätzliche Trainingsdaten zu generieren und so die Qualität der Trainingsdaten zu erhöhen. Diese Technik verbessert die Robustheit des Modells und verhindert Overfitting. Wir zeigten, dass Overfitting das kritischste Problem beim Training eines Ende-zu-Ende Sequence-to-sequence (S2S) Modells für die Spracherkennungsaufgabe ist und stellten zwei neuartige on-the-fly Daten-Augmentierungsmethoden als Lösung vor. Die erste Methode (dynamic time stretching) simuliert den Effekt von Geschwindigkeitsänderungen durch eine direkte Manipulation der zeitlichen Folge an Frequenzvektoren durch eine Echtzeit-Interpolationsfunktion. In der zweiten Methode zeigten wir eine effiziente Strategie, um gesprochene Sätze on-the-fly zu sub-samplen und so die Trainingsdatenmenge mit mehrere Varianten eines einzelnen Samples zu vergrößern. Wir zeigten, dass diese Methoden sehr effizient sind, um Overfitting zu vermeiden und die Kombination mit der SpecAugment-Methode aus der Literatur verbesserte die Leistung des vorgestellten S2S-Modells zu einem State-of-the-Art auf dem Benchmark für Telefongespräche. Zweiter Schritt. Wir zeigten, dass die vorgestellten Hoch-leistungs-Batch-Mode ASR Systeme des hybriden (HMM/KNN) und Ende-zu-Ende Paradigmas die Anforderungen in einer online bzw. realen Situation, durch zusätzliche Anpassungen und Inferenz-Techniken, erfüllen. Weder der üblicherweise verwendete Echtzeitfaktor, noch die Commitment-Latenz sind ausreichend, um die vom Benutzer wahrgenommene Latenz aufzuzeigen. Wir stellten eine neuartige und effiziente Methode zur Messung der vom Benutzer wahrgenommenen Latenz in einer Online- und Streaming-Situation vor. Wir zeigten weiter auf, dass ein fortlaufender HMM/KNN Erkenner entweder für den Latenzhöchstwert oder die mittlere Latenz optimiert werden sollte, um das Nutzererlebnis zu verbessern. Um die Latenzmetrik zu optimieren, führten wir einen Mechanismus ein (Hypothese Update), welcher erlaubt hypothetische Transkripte früh zum Benutzer zu schicken und diese später teilweise zu korrigieren. In Experimenten in einer realen Situation in der Vorlesungspräsentations-Domäne konnte gezeigt werden, dass dieses Vorgehen die Wort-basierte Latenz unseres Erkenners stark reduziert, d.h. von 2,10 auf 1,09 Sekunden. Das Sequence-to-sequence (S2S) Attention-basiertes Modell ist für Ende-zu-Ende Spracherkennung zunehmend beliebt geworden. Etliche Vorteile der Architektur und der Optimierung eines S2S-Modells wurde vorgestellt, um State-of-the-Art Ergebnisse auf Standard-Benchmarks zu erreichen. Wie S2S-Modelle mit ihrem Batch-Mode Kapazität aber für eine online Spracherkennung gebraucht werden können, ist dennoch eine offene Forschungsfrage. Wir näherten uns diesem Problem, indem wir die Latenzprobleme, die durch die normale Softmax-Attention Funktion, bidirektionale Encoder und die Inferenz mit Strahlensuche verursacht wurden, analysierten. Wir nahmen uns all dieser Latenzprobleme in einem an, in dem wir einen zusätzlichen Trainings-Loss, um die Unsicherheit der Attention-Funktion auf Frames auf die vorausgeblickt wird, und einen neuartigen Inferenz-Algorithmus, der partielle Hypothesen bestimmt, vorstellen. Unsere Experimente auf dem Datensatz mit Telefongesprächen zeigten, dass unser Stream-Erkenner, mit einer Verzögerung von 1,5~Sekunden für alle Ausgabeelemente, in vollem Umfang die Performanz eines Batch-Mode-Systems derselben Konfiguration erreicht. Nach bestem Wissen ist dies das erste Mal, dass ein S2S-Spracherkennungsmodell in einer online Situation ohne Einbußen in der Genauigkeit genutzt werden kann

A Strategy for Multilingual Spoken Language Understanding Based on Graphs of Linguistic Units

[EN] In this thesis, the problem of multilingual spoken language understanding is addressed using graphs to model and combine the different knowledge sources that take part in the understanding process. As a result of this work, a full multilingual spoken language understanding system has been developed, in which statistical models and graphs of linguistic units are used. One key feature of this system is its ability to combine and process multiple inputs provided by one or more sources such as speech recognizers or machine translators. A graph-based monolingual spoken language understanding system was developed as a starting point. The input to this system is a set of sentences that is provided by one or more speech recognition systems. First, these sentences are combined by means of a grammatical inference algorithm in order to build a graph of words. Next, the graph of words is processed to construct a graph of concepts by using a dynamic programming algorithm that identifies the lexical structures that represent the different concepts of the task. Finally, the graph of concepts is used to build the best sequence of concepts. The multilingual case happens when the user speaks a language different to the one natively supported by the system. In this thesis, a test-on-source approach was followed. This means that the input sentences are translated into the system's language, and then they are processed by the monolingual system. For this purpose, two speech translation systems were developed. The output of these speech translation systems are graphs of words that are then processed by the monolingual graph-based spoken language understanding system. Both in the monolingual case and in the multilingual case, the experimental results show that a combination of several inputs allows to improve the results obtained with a single input. In fact, this approach outperforms the current state of the art in many cases when several inputs are combined.[ES] En esta tesis se aborda el problema de la comprensión multilingüe del habla utilizando grafos para modelizar y combinar las diversas fuentes de conocimiento que intervienen en el proceso. Como resultado se ha desarrollado un sistema completo de comprensión multilingüe que utiliza modelos estadísticos y grafos de unidades lingüísticas. El punto fuerte de este sistema es su capacidad para combinar y procesar múltiples entradas proporcionadas por una o varias fuentes, como reconocedores de habla o traductores automáticos. Como punto de partida se desarrolló un sistema de comprensión multilingüe basado en grafos. La entrada a este sistema es un conjunto de frases obtenido a partir de uno o varios reconocedores de habla. En primer lugar, se aplica un algoritmo de inferencia gramatical que combina estas frases y obtiene un grafo de palabras. A continuación, se analiza el grafo de palabras mediante un algoritmo de programación dinámica que identifica las estructuras léxicas correspondientes a los distintos conceptos de la tarea, de forma que se construye un grafo de conceptos. Finalmente, se procesa el grafo de conceptos para encontrar la mejo secuencia de conceptos. El caso multilingüe ocurre cuando el usuario habla una lengua distinta a la original del sistema. En este trabajo se ha utilizado una estrategia test-on-source, en la cual las frases de entrada se traducen al lenguaje del sistema y éste las trata de forma monolingüe. Para ello se han propuesto dos sistemas de traducción del habla cuya salida son grafos de palabras, los cuales son procesados por el algoritmo de comprensión basado en grafos. Tanto en la configuración monolingüe como en la multilingüe los resultados muestran que la combinación de varias entradas permite mejorar los resultados obtenidos con una sola entrada. De hecho, esta aproximación consigue en muchos casos mejores resultados que el actual estado del arte cuando se utiliza una combinación de varias entradas.[CA] Aquesta tesi tracta el problema de la comprensió multilingüe de la parla utilitzant grafs per a modelitzar i combinar les diverses fonts de coneixement que intervenen en el procés. Com a resultat s'ha desenvolupat un sistema complet de comprensió multilingüe de la parla que utilitza models estadístics i grafs d'unitats lingüístiques. El punt fort d'aquest sistema és la seua capacitat per combinar i processar múltiples entrades proporcionades per una o diverses fonts, com reconeixedors de la parla o traductors automàtics. Com a punt de partida, es va desenvolupar un sistema de comprensió monolingüe basat en grafs. L'entrada d'aquest sistema és un conjunt de frases obtingut a partir d'un o més reconeixedors de la parla. En primer lloc, s'aplica un algorisme d'inferència gramatical que combina aquestes frases i obté un graf de paraules. A continuació, s'analitza el graf de paraules mitjançant un algorisme de programació dinàmica que identifica les estructures lèxiques corresponents als distints conceptes de la tasca, de forma que es construeix un graf de conceptes. Finalment, es processa aquest graf de conceptes per trobar la millor seqüència de conceptes. El cas multilingüe ocorre quan l'usuari parla una llengua diferent a l'original del sistema. En aquest treball s'ha utilitzat una estratègia test-on-source, en la qual les frases d'entrada es tradueixen a la llengua del sistema, i aquest les tracta de forma monolingüe. Per a fer-ho es proposen dos sistemes de traducció de la parla l'eixida dels quals són grafs de paraules. Aquests grafs són posteriorment processats per l'algorisme de comprensió basat en grafs. Tant per la configuració monolingüe com per la multilingüe els resultats mostren que la combinació de diverses entrades és capaç de millorar el resultats obtinguts utilitzant una sola entrada. De fet, aquesta aproximació aconsegueix en molts casos millors resultats que l'actual estat de l'art quan s'utilitza una combinació de diverses entrades.Calvo Lance, M. (2016). A Strategy for Multilingual Spoken Language Understanding Based on Graphs of Linguistic Units [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/62407TESI

A Hybrid Machine Translation Framework for an Improved Translation Workflow

Over the past few decades, due to a continuing surge in the amount of content being translated and ever increasing pressure to deliver high quality and high throughput translation, translation industries are focusing their interest on adopting advanced technologies such as machine translation (MT), and automatic post-editing (APE) in their translation workflows. Despite the progress of the technology, the roles of humans and machines essentially remain intact as MT/APE are moving from the peripheries of the translation field closer towards collaborative human-machine based MT/APE in modern translation workflows. Professional translators increasingly become post-editors correcting raw MT/APE output instead of translating from scratch which in turn increases productivity in terms of translation speed. The last decade has seen substantial growth in research and development activities on improving MT; usually concentrating on selected aspects of workflows starting from training data pre-processing techniques to core MT processes to post-editing methods. To date, however, complete MT workflows are less investigated than the core MT processes. In the research presented in this thesis, we investigate avenues towards achieving improved MT workflows. We study how different MT paradigms can be utilized and integrated to best effect. We also investigate how different upstream and downstream component technologies can be hybridized to achieve overall improved MT. Finally we include an investigation into human-machine collaborative MT by taking humans in the loop. In many of (but not all) the experiments presented in this thesis we focus on data scenarios provided by low resource language settings.Aufgrund des stetig ansteigenden Übersetzungsvolumens in den letzten Jahrzehnten und gleichzeitig wachsendem Druck hohe Qualität innerhalb von kürzester Zeit liefern zu müssen sind Übersetzungsdienstleister darauf angewiesen, moderne Technologien wie Maschinelle Übersetzung (MT) und automatisches Post-Editing (APE) in den Übersetzungsworkflow einzubinden. Trotz erheblicher Fortschritte dieser Technologien haben sich die Rollen von Mensch und Maschine kaum verändert. MT/APE ist jedoch nunmehr nicht mehr nur eine Randerscheinung, sondern wird im modernen Übersetzungsworkflow zunehmend in Zusammenarbeit von Mensch und Maschine eingesetzt. Fachübersetzer werden immer mehr zu Post-Editoren und korrigieren den MT/APE-Output, statt wie bisher Übersetzungen komplett neu anzufertigen. So kann die Produktivität bezüglich der Übersetzungsgeschwindigkeit gesteigert werden. Im letzten Jahrzehnt hat sich in den Bereichen Forschung und Entwicklung zur Verbesserung von MT sehr viel getan: Einbindung des vollständigen Übersetzungsworkflows von der Vorbereitung der Trainingsdaten über den eigentlichen MT-Prozess bis hin zu Post-Editing-Methoden. Der vollständige Übersetzungsworkflow wird jedoch aus Datenperspektive weit weniger berücksichtigt als der eigentliche MT-Prozess. In dieser Dissertation werden Wege hin zum idealen oder zumindest verbesserten MT-Workflow untersucht. In den Experimenten wird dabei besondere Aufmertsamfit auf die speziellen Belange von sprachen mit geringen ressourcen gelegt. Es wird untersucht wie unterschiedliche MT-Paradigmen verwendet und optimal integriert werden können. Des Weiteren wird dargestellt wie unterschiedliche vor- und nachgelagerte Technologiekomponenten angepasst werden können, um insgesamt einen besseren MT-Output zu generieren. Abschließend wird gezeigt wie der Mensch in den MT-Workflow intergriert werden kann. Das Ziel dieser Arbeit ist es verschiedene Technologiekomponenten in den MT-Workflow zu integrieren um so einen verbesserten Gesamtworkflow zu schaffen. Hierfür werden hauptsächlich Hybridisierungsansätze verwendet. In dieser Arbeit werden außerdem Möglichkeiten untersucht, Menschen effektiv als Post-Editoren einzubinden