KR102449840B1 - Method and apparatus for user adaptive speech recognition - Google Patents
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Abstract
사용자 적응적 음성 인식 방법 및 장치가 개시된다. 일 실시예에 따르면, 음성 인식을 위한 방법은 사용자의 개별적인 특성을 나타내는 식별 벡터를 음성 데이터로부터 추출하고, 서브 뉴럴 네트워크에 식별 벡터를 포함하는 서브 입력 벡터를 입력하여 스케일링 팩터를 결정하고, 스케일링 팩터가 적용된 메인 뉴럴 네트워크에 음성 데이터를 입력하여 인식 결과를 획득하는 단계들을 포함한다.A user adaptive voice recognition method and apparatus are disclosed. According to an embodiment, a method for speech recognition extracts an identification vector representing an individual characteristic of a user from speech data, inputs a sub-input vector including the identification vector to a sub-neural network, determines a scaling factor, and determines the scaling factor. and obtaining a recognition result by inputting voice data into a main neural network to which A is applied.
Description
아래 실시예들은 사용자 적응적 음성 인식 방법 및 장치에 관한 것이다.The following embodiments relate to a user adaptive voice recognition method and apparatus.
최근 들어, 입력 패턴을 특정 그룹으로 분류하는 문제를 해결하는 방안으로써, 인간이 지니고 있는 효율적인 패턴 인식 방법을 실제 컴퓨터에 적용시키려는 연구가 활발히 진행되고 있다. 이러한 연구 중 하나로, 인간의 생물학적 신경 세포의 특성을 수학적 표현에 의해 모델링한 인공 뉴럴 네트워크(artificial neural network)에 대한 연구가 있다. 입력 패턴을 특정 그룹으로 분류하는 문제를 해결하기 위해, 인공 뉴럴 네트워크는 인간이 가지고 있는 학습이라는 능력을 모방한 알고리즘을 이용한다. 이 알고리즘을 통하여 인공 뉴럴 네트워크는 입력 패턴과 출력 패턴들 사이의 사상(mapping)을 생성해낼 수 있는데, 이를 인공 뉴럴 네트워크가 학습 능력이 있다고 표현한다. 또한, 인공 뉴럴 네트워크는 학습된 결과에 기초하여 학습에 이용되지 않았던 입력 패턴에 대하여 비교적 올바른 출력을 생성할 수 있는 일반화 능력을 가지고 있다.Recently, as a way to solve the problem of classifying input patterns into specific groups, research to apply an efficient pattern recognition method possessed by humans to an actual computer is being actively conducted. As one of these studies, there is a study on artificial neural networks that model the characteristics of human biological nerve cells by mathematical expressions. To solve the problem of classifying input patterns into specific groups, artificial neural networks use algorithms that mimic the human ability to learn. Through this algorithm, an artificial neural network can generate a mapping between input patterns and output patterns, which is expressed as an artificial neural network having the ability to learn. In addition, the artificial neural network has a generalization ability that can generate a relatively correct output for an input pattern that has not been used for learning based on the learned result.
일 실시예에 따르면, 음성 인식을 위한 방법은 사용자의 개별적인 특성을 나타내는 식별 벡터를 음성 데이터로부터 추출하는 단계; 상기 식별 벡터를 포함하는 서브 입력 벡터를 서브 뉴럴 네트워크에 입력하는 단계; 상기 서브 뉴럴 네트워크의 출력에 기초하여 스케일링 팩터를 결정하는 단계; 상기 스케일링 팩터가 적용된 메인 뉴럴 네트워크에 상기 음성 데이터를 입력하는 단계; 및 상기 메인 뉴럴 네트워크에서 출력된 상기 음성 데이터의 인식 결과를 획득하는 단계를 포함한다.According to an embodiment, a method for speech recognition includes extracting an identification vector representing an individual characteristic of a user from speech data; inputting a sub-input vector including the identification vector into a sub-neural network; determining a scaling factor based on an output of the sub-neural network; inputting the voice data to a main neural network to which the scaling factor is applied; and obtaining a recognition result of the voice data output from the main neural network.
상기 메인 뉴럴 네트워크는 리커런트 뉴럴 네트워크를 포함하고, 상기 스케일링 팩터는 상기 리커런트 뉴럴 네트워크 내 히든 유닛의 상태를 조절할 수 있다. 상기 메인 뉴럴 네트워크는 리커런트 뉴럴 네트워크를 포함하고, 상기 리커런트 뉴럴 네트워크를 위한 가중치들은 미리 훈련되고, 상기 스케일링 팩터는 상기 가중치들을 이용하여 연산된 히든 유닛의 히든 상태 벡터를 스케일링할 수 있다.The main neural network may include a recurrent neural network, and the scaling factor may adjust a state of a hidden unit in the recurrent neural network. The main neural network may include a recurrent neural network, weights for the recurrent neural network may be trained in advance, and the scaling factor may scale a hidden state vector of a hidden unit calculated using the weights.
상기 메인 뉴럴 네트워크는 딥 뉴럴 네트워크를 포함하고, 상기 스케일링 팩터는 상기 딥 뉴럴 네트워크 내 히든 레이어의 출력을 조절할 수 있다. 상기 메인 뉴럴 네트워크는 딥 뉴럴 네트워크를 포함하고, 상기 딥 뉴럴 네트워크를 위한 가중치들은 미리 훈련되고, 상기 스케일링 팩터는 상기 가중치들을 이용하여 연산된 히든 레이어의 출력 벡터를 스케일링할 수 있다.The main neural network may include a deep neural network, and the scaling factor may adjust an output of a hidden layer in the deep neural network. The main neural network may include a deep neural network, weights for the deep neural network may be trained in advance, and the scaling factor may scale an output vector of a hidden layer calculated using the weights.
상기 식별 벡터에 대응하여 상기 음성 데이터의 인식 결과에는 상기 사용자의 개별적인 특성이 반영될 수 있다. 상기 서브 입력 벡터는 상기 음성 데이터를 더 포함할 수 있다. 상기 스케일링 팩터는 스케일링 정도를 결정하는 제1 파라미터 및 스케일링 범위를 제한하는 제2 파라미터를 포함할 수 있다.The individual characteristics of the user may be reflected in the recognition result of the voice data corresponding to the identification vector. The sub-input vector may further include the voice data. The scaling factor may include a first parameter that determines a scaling degree and a second parameter that limits a scaling range.
상기 서브 뉴럴 네트워크는 상기 서브 입력 벡터의 입력에 반응하여 상기 스케일링 팩터의 결정을 위한 성분을 출력하도록 미리 훈련되고, 상기 메인 뉴럴 네트워크는 상기 음성 데이터의 입력 및 상기 스케일링 팩터의 적용에 반응하여 상기 인식 결과를 출력하도록 미리 훈련될 수 있다. 상기 서브 뉴럴 네트워크 및 상기 메인 뉴럴 네트워크는 함께 학습될 수 있다.The sub-neural network is pre-trained to output a component for determination of the scaling factor in response to the input of the sub-input vector, and the main neural network is the recognition in response to the input of the speech data and application of the scaling factor It can be pre-trained to output results. The sub-neural network and the main neural network may be trained together.
일 실시예에 따르면, 음성 인식을 위한 장치는 프로세서; 및 컴퓨터에서 읽을 수 있는 명령어를 포함하는 메모리를 포함하고, 상기 명령어가 상기 프로세서에서 실행되면, 상기 프로세서는 사용자의 개별적인 특성을 나타내는 식별 벡터를 음성 데이터로부터 추출하고, 상기 식별 벡터를 포함하는 서브 입력 벡터를 서브 뉴럴 네트워크에 입력하고, 상기 서브 뉴럴 네트워크의 출력에 기초하여 스케일링 팩터를 결정하고, 상기 스케일링 팩터가 적용된 메인 뉴럴 네트워크에 상기 음성 데이터를 입력하고, 상기 메인 뉴럴 네트워크에서 출력된 상기 음성 데이터의 인식 결과를 획득한다.According to an embodiment, an apparatus for speech recognition includes a processor; and a memory including computer-readable instructions, wherein when the instructions are executed by the processor, the processor extracts an identification vector representing the individual characteristics of the user from the voice data, and a sub-input including the identification vector A vector is input to a sub-neural network, a scaling factor is determined based on an output of the sub-neural network, the speech data is input to a main neural network to which the scaling factor is applied, and the speech data output from the main neural network to obtain the recognition result of
도 1은 일 실시예에 따른 음성 인식을 위한 장치를 나타낸 도면.
도 2는 일 실시예에 따른 메인 뉴럴 네트워크 및 서브 뉴럴 네트워크를 나타낸 도면.
도 3은 일 실시예에 따른 리커런트 모델의 개념을 나타낸 도면.
도 4는 일 실시예에 따른 리커런트 뉴럴 네트워크에서의 음성 인식 과정을 나타낸 도면.
도 5는 일 실시예에 따른 딥 뉴럴 네트워크에서의 음성 인식 과정을 나타낸 도면.
도 6은 일 실시예에 따른 음성 인식을 위한 장치를 나타낸 도면.
도 7은 일 실시예에 따른 훈련을 위한 장치를 나타낸 도면.1 is a diagram illustrating an apparatus for voice recognition according to an embodiment;
2 is a diagram illustrating a main neural network and a sub-neural network according to an embodiment;
3 is a diagram illustrating a concept of a recurrent model according to an embodiment.
4 is a diagram illustrating a speech recognition process in a recurrent neural network according to an embodiment.
5 is a diagram illustrating a speech recognition process in a deep neural network according to an embodiment.
6 is a diagram illustrating an apparatus for voice recognition according to an embodiment.
Fig. 7 shows an apparatus for training according to an embodiment;
본 명세서에서 개시되어 있는 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 기술적 개념에 따른 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 실시예들은 다양한 다른 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되지 않는다.Specific structural or functional descriptions disclosed in this specification are merely illustrative for the purpose of describing embodiments according to technical concepts, and the embodiments may be embodied in various other forms and are limited to the embodiments described herein. doesn't happen
제1 또는 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이런 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 이해되어야 한다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.Terms such as first or second may be used to describe various elements, but these terms should be understood only for the purpose of distinguishing one element from another element. For example, a first component may be termed a second component, and similarly, a second component may also be termed a first component.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present specification, terms such as "comprise" are intended to designate that the described feature, number, step, action, component, part, or combination thereof exists, and includes one or more other features or numbers, steps, actions, It should be understood that the possibility of the presence or addition of components, parts or combinations thereof is not precluded in advance.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. Terms such as those defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present specification. does not
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Like reference numerals in each figure indicate like elements.
도 1은 일 실시예에 따른 음성 인식을 위한 장치를 나타낸 도면이다. 도 1을 참조하면, 음성 인식을 위한 장치(100)는 메인 뉴럴 네트워크(110) 및 서브 뉴럴 네트워크(120)를 포함한다. 장치(100)는 아래에서 설명되는 적어도 하나의 동작을 위한 명령어들을 저장하는 메모리 및 해당 명령어들을 실행하는 프로세서를 포함할 수 있고, 메인 뉴럴 네트워크(110) 및 서브 뉴럴 네트워크(120)는 장치(100)의 메모리에 명령어의 형태로 저장될 수 있다. 메인 뉴럴 네트워크(110) 및 서브 뉴럴 네트워크(120) 각각은 딥 뉴럴 네트워크(deep neural network), 혹은 리커런트 뉴럴 네트워크(recurrent neural network)를 포함할 수 있다.1 is a diagram illustrating an apparatus for voice recognition according to an embodiment. Referring to FIG. 1 , the
메인 뉴럴 네트워크(110)는 음성 데이터를 수신하고, 음성 데이터에 대응하는 인식 결과는 출력할 수 있다. 음성 데이터는 음성 시퀀스로 지칭될 수도 있으며, 복수의 음성 프레임들을 포함할 수 있다. 복수의 프레임들 각각은 사용자의 음성 입력에 기초하여 획득된 음성 신호로부터 추출된 특징 벡터들에 대응할 수 있다. 예를 들어, 장치(100)는 음성 신호에서 특징을 추출하여 음성 데이터를 생성할 수 있다.The main
메인 뉴럴 네트워크(110)는 음향 모델을 포함할 수 있다. 이 경우, 메인 뉴럴 네트워크(110)에서 출력된 인식 결과는 음성 데이터에 포함된 각 프레임의 음향 점수를 포함할 수 있다. 음향 모델은 음성 인식 엔진을 위한 것으로, 음성 인식 엔진은 음향 모델, 및 디코더를 포함할 수 있다. 음향 모델은 입력된 음성 신호의 각 프레임이 어떤 발음에 가까운지에 대한 정보를 제공할 수 있다. 디코더는 음향 모델이 제공하는 정보에 기초하여, 입력된 음성이 어떤 단어에 가까운지, 혹은 어떤 문장에 가까운지 계산할 수 있다.The main
장치(100)는 음성 데이터로부터 식별 벡터(identity vector)를 추출하고, 식별 벡터에 기초하여 서브 입력 벡터를 구성할 수 있다. 식별 벡터는 음성 데이터의 매 프레임마다 추출되거나, 혹은 음성 데이터에서 미리 정해진 주기로 추출되거나, 혹은 음성 데이터에서 단일의 식별 벡터가 추출될 수 있다. 아래에서는 매 프레임에 관해 일정한 값을 갖는 단일의 식별 벡터가 이용되는 것을 가정한다. 식별 벡터는 사용자의 개별적인 특성을 나타낼 수 있다. 일례로, 식별 벡터는 음성으로부터 추출된 음향 파라미터의 분포를 GMM(Gaussian mixture model)으로 모델링했을 때, 각 가우시안들의 평균 값들을 연결하여 만든 GMM 슈퍼벡터가 가지고 있는 변이성을 표현하는 벡터일 수 있다. 서브 입력 벡터는 서브 뉴럴 네트워크(120)에 입력되는 벡터를 나타낸다. 예를 들어, 서브 입력 벡터는 식별 벡터를 포함하거나, 혹은 식별 벡터와 함께 음성 데이터를 더 포함할 수 있다.The
장치(100)는 식별 벡터를 포함하는 서브 입력 벡터를 서브 뉴럴 네트워크(120)에 입력할 수 있다. 서브 뉴럴 네트워크(120)는 서브 입력 벡터의 입력에 반응하여 스케일링 팩터의 결정을 위한 성분을 출력하도록 미리 훈련될 수 있다. 장치(100)는 서브 뉴럴 네트워크(120)의 출력에 기초하여 스케일링 팩터를 결정하고, 결정된 스케일링 팩터를 메인 뉴럴 네트워크(110)에 적용할 수 있다.The
일 실시예에 따르면, 서브 뉴럴 네트워크(120)는 리커런트 뉴럴 네트워크를 포함할 수 있다. 이 경우, 타임 스텝 t에서의 서브 입력 벡터는 타임 스텝 t-1에서 히든 상태 벡터, 타임 스텝 t에서 음성 데이터 및 식별 벡터로 구성될 수 있다. 서브 입력 벡터가 타임 스텝 별로 생성되므로, 스케일링 팩터는 음성 데이터의 매 타임 스텝 별로 결정될 수 있다. 장치(100)는 음성 데이터를 인식하는 동안 매 타임 스텝 별로 스케일링 팩터를 결정하여 메인 뉴럴 네트워크(110)에 적용할 수 있다.According to an embodiment, the
다른 실시예에 따르면, 서브 뉴럴 네트워크(120)는 딥 뉴럴 네트워크를 포함할 수 있다. 이 경우, 서브 입력 벡터는 식별 벡터로 구성될 수 있다. 다시 말해 식별 벡터가 서브 입력 벡터로서 서브 뉴럴 네트워크(120)에 입력될 수 있다. 서브 입력 벡터가 타임 스텝과 무관하게 동일한 값을 가지므로, 스케일링 팩터는 음성 데이터에 관해 한번만 결정될 수 있다. 이러한 스케일링 팩터는 대표 스케일링 팩터로 지칭될 수 있다. 예를 들어, 장치(100)는 메인 뉴럴 네트워크(110)를 통한 인식 동작 전에 음성 데이터로부터 식별 벡터를 추출하여 서브 뉴럴 네트워크(120)에 입력할 수 있고, 서브 뉴럴 네트워크(120)의 출력에 기초하여 대표 스케일링 팩터를 결정할 수 있다. 장치(100)는 대표 스케일링 팩터를 저장하고, 음성 데이터를 인식하는 동안 메인 뉴럴 네트워크(110)에 대표 스케일링 팩터를 적용할 수 있다.According to another embodiment, the
장치(100)는 스케일링 팩터가 적용된 메인 뉴럴 네트워크(110)에 음성 데이터를 입력하고, 메인 뉴럴 네트워크(110)에서 출력된 음성 데이터의 인식 결과를 획득할 수 있다. 메인 뉴럴 네트워크(110)는 음성 데이터의 입력 및 스케일링 팩터의 적용에 반응하여 음성 데이터의 인식 결과를 출력하도록 미리 훈련될 수 있다. 메인 뉴럴 네트워크(110)는 서브 뉴럴 네트워크(120)의 출력에 기초하여 동작하므로, 메인 뉴럴 네트워크(110) 및 서브 뉴럴 네트워크(120)는 동시에 함께 훈련될 수 있다.The
실시예에 따르면, 메인 뉴럴 네트워크(110)에 사용자의 개별적인 특성이 반영될 수 있다. 예를 들어, 발음 습관이나 사투리와 같은 사용자의 개별적인 특성은 음성 인식의 정확도를 떨어뜨리는 요인으로 작용할 수 있다. 또한, 음향 모델을 특정한 사용자의 개별적인 특성에 기초하여 미리 학습시킬 경우, 해당 음향 모델은 해당 사용자 이외의 다른 사용자에게는 사용될 수 없다. 실시예에 따르면, 식별 벡터에 대응하여 음성 데이터의 인식 결과에 사용자의 개별적인 특성이 반영될 수 있다. 또한, 서브 뉴럴 네트워크(120)가 식별 벡터에 기초하여 스케일링 팩터의 결정 성분을 출력하도록 미리 훈련되며, 서브 뉴럴 네트워크(120)를 이용하여 사용자 적응적인 음성 인식이 수행될 수 있다.According to an embodiment, individual characteristics of a user may be reflected in the main
도 2는 일 실시예에 따른 메인 뉴럴 네트워크 및 서브 뉴럴 네트워크를 나타낸 도면이다. 도 2를 참조하면, 메인 뉴럴 네트워크(210)는 제1 히든 레이어(211) 및 제n 히든 레이어(213)를 포함한다. 도 2에는 설명의 편의를 위해 메인 뉴럴 네트워크(210) 내에 두 개의 히든 레이어들이 도시되어 있으나, 메인 뉴럴 네트워크(210)는 하나의 히든 레이어, 혹은 셋 이상의 히든 레이어들을 포함할 수 있다. 또한, 도 2에 도시되지는 않았지만 메인 뉴럴 네트워크(210)는 입력 레이어 및 출력 레이어를 더 포함할 수 있다. 메인 뉴럴 네트워크(210)의 히든 레이어들은 복수의 노드들을 포함할 수 있다. 메인 뉴럴 네트워크(210)에서 인접한 레이어에 속한 각 노드는 시냅스들을 통해 서로 연결될 수 있고, 시냅스들에는 미리 훈련된 가중치가 부여될 수 있다. 메인 뉴럴 네트워크(210)는 음성 데이터의 입력에 반응하여 음성 데이터의 인식 결과를 출력할 수 있다.2 is a diagram illustrating a main neural network and a sub-neural network according to an embodiment. Referring to FIG. 2 , the main
메인 뉴럴 네트워크(210) 내 각 히든 레이어들에 관하여 스케일링 팩터에 기초한 스케일링 동작이 수행될 수 있다. 예를 들어, 제1 히든 레이어(211)에 관하여 제1 스케일링 팩터에 기초한 스케일링 동작이 수행될 수 있고, 제n 히든 레이어(213)에 관하여 제n 스케일링 팩터에 기초한 스케일링 동작이 수행될 수 있다. 일 실시예에 따라 메인 뉴럴 네트워크(210)가 리커런트 뉴럴 네트워크를 포함하는 경우, 스케일링 팩터에 의해 메인 뉴럴 네트워크(210) 내 히든 유닛의 상태가 조절될 수 있다. 또한, 일 실시예에 따라 메인 뉴럴 네트워크(210)가 딥 뉴럴 네트워크를 포함하는 경우, 스케일링 팩터에 의해 리커런트 뉴럴 네트워크 내 히든 레이어의 출력이 조절될 수 있다. 도 2에는 메인 뉴럴 네트워크(210) 및 서브 뉴럴 네트워크(220)가 딥 뉴럴 네트워크와 같이 도시되어 있으나, 메인 뉴럴 네트워크(210) 및 서브 뉴럴 네트워크(220)는 딥 뉴럴 네트워크로 제한되는 것은 아니며, 리커런트 뉴럴 네트워크와 같은 다른 종류의 뉴럴 네트워크일 수 있다.A scaling operation based on a scaling factor may be performed with respect to each hidden layer in the main
도 2를 참조하면, 서브 뉴럴 네트워크(220)는 제1 네트워크(221) 및 제n 네트워크(223)를 포함한다. 도 2에는 설명의 편의를 위해 서브 뉴럴 네트워크(220) 내에 두 개의 네트워크들이 도시되어 있으나, 서브 뉴럴 네트워크(220)는 메인 뉴럴 네트워크(210) 내 히든 레이어들의 수에 대응하는 네트워크들을 포함할 수 있다. 제1 네트워크(221) 및 제2 네트워크(223)를 포함하는 서브 뉴럴 네트워크(220) 내 각 네트워크는 입력 레이어, 히든 레이어 및 출력 레이어를 포함할 수 있다. 서브 뉴럴 네트워크(220) 내 각 네트워크의 히든 레이어들은 복수의 노드들을 포함할 수 있다. 해당 각 네트워크에서 인접한 레이어에 속한 각 노드는 시냅스들을 통해 서로 연결될 수 있고, 시냅스들에는 미리 훈련된 가중치가 부여될 수 있다. 서브 뉴럴 네트워크(220) 내 각 네트워크는 서브 입력 벡터 데이터의 입력에 반응하여 스케일링 팩터를 결정하기 위한 성분을 출력할 수 있다.Referring to FIG. 2 , the
예를 들어, 제1 네트워크(221)의 출력에 기초하여 제1 스케일링 팩터가 결정될 수 있고, 제n 네트워크(223)의 출력에 기초하여 제n 스케일링 팩터가 결정될 수 있다. 아래에서 설명되겠지만, 스케일링 팩터는 서브 뉴럴 네트워크(220) 내 각 네트워크의 출력 자체로 결정될 수도 있고, 서브 뉴럴 네트워크(220) 내 각 네트워크의 출력에 관한 일정한 가공에 기초하여 결정될 수 있다. 서브 뉴럴 네트워크(220)가 리커런트 뉴럴 네트워크를 포함하는 경우, 여기서의 서브 뉴럴 네트워크(220) 내 각 네트워크의 출력은 서브 뉴럴 네트워크(220) 내 각 네트워크의 히든 상태를 의미할 수 있다. 서브 뉴럴 네트워크(220)가 딥 뉴럴 네트워크를 포함하는 경우, 식별 벡터가 서브 입력 벡터로서 서브 뉴럴 네트워크(220)에 입력될 수 있고, 서브 뉴럴 네트워크(220)의 출력에 기초하여 스케일링 벡터가 획득될 수 있다. 획득된 스케일링 팩터는 대표 스케일링 팩터로서 메모리 등의 저장 장치에 저장될 수 있고, 메인 뉴럴 네트워크(210)의 인식 동작 시 메인 뉴럴 네트워크(210)에 적용될 수 있다.For example, a first scaling factor may be determined based on an output of the
도 3은 일 실시예에 따른 리커런트 모델의 개념을 나타낸 도면이다. 도 3을 참조하면, 리커런트 모델은 회기 루프를 가질 수 있다. 리커런트 모델의 출력이 리커런트 모델에 다시 입력됨으로써 입력 Xt로부터 새로운 출력 Ot가 출력될 수 있다. 예를 들어, 리커런트 모델은 노드(310)를 포함할 수 있고, 노드(310)의 출력이 노드(310)에 다시 입력될 수 있다. 리커런트 뉴럴 네트워크는 리커런트 모델에 기초하여 구현될 수 있다. 아래에서 노드(310)와 연관된 값을 지시하는 파라미터는 상태 파라미터로 지칭될 수 있다. 예를 들어, 상태 파라미터는 노드(310)의 출력 값 등을 포함할 수 있다.3 is a diagram illustrating a concept of a recurrent model according to an embodiment. Referring to FIG. 3 , the recurrent model may have a regression loop. A new output Ot may be output from the input Xt by inputting the output of the current model back to the current model. For example, the recurrent model may include
예를 들어, 리커런트 모델은 LSTM(long short term memory) 또는 GRUs(gated recurrent units)로 구현될 수 있다. 리커런트 모델에서 노드(310)는 복수의 게이트(gate)들을 포함할 수 있고, 노드(310)의 상태 파라미터는 노드(310)의 셀 상태를 나타내는 벡터 값을 포함할 수 있다. 노드(310)의 셀 상태를 나타내는 벡터는 상태 벡터로 지칭될 수 있다. 상태 벡터는 노드(310)의 게이트에 기초하여 제어될 수 있다. 입력 Xt는 음성 데이터에서 타임 스텝 t에 리커런트 모델로 입력되는 프레임을 나타낼 수 있고, 출력 Ot는 타임 스텝 t 에 리커런트 모델로부터 출력되는 프레임 데이터를 나타낼 수 있다.For example, the recurrent model may be implemented in long short term memory (LSTM) or gated recurrent units (GRUs). In the current model, the
도 4는 일 실시예에 따른 리커런트 뉴럴 네트워크에서의 음성 인식 과정을 나타낸 도면이다. 도 4를 참조하면, 메인 뉴럴 네트워크는 리커런트 뉴럴 네트워크일 수 있고, 펼쳐진(unfolded) 상태에서 히든 유닛들(410, 420)을 포함할 수 있다. 히든 유닛들(410, 420) 각각은 전술된 노드에 대응할 수 있다. 도 4에는 메인 뉴럴 네트워크에 관하여 타임 스텝 t-1에서의 히든 유닛(410) 및 타임 스텝 t에서의 히든 유닛(420)이 도시되어 있으나, 메인 뉴럴 네트워크는 이보다 더 많은 수의 히든 유닛들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 메인 뉴럴 네트워크가 펼쳐진 길이는 음성 데이터의 길이, 또는 음성 데이터의 윈도우 사이즈에 대응할 수 있다. 또한, 히든 유닛들(410, 420)은 하나의 레이어에 포함되며, 메인 뉴럴 네트워크는 히든 유닛들(410, 420)이 포함된 레이어 이외에 더 많은 레이어들을 포함할 수 있다. 일반적인 리커런트 뉴럴 네트워크의 히든 상태 벡터는 수학식 1로 나타낼 수 있다.4 is a diagram illustrating a speech recognition process in a recurrent neural network according to an embodiment. Referring to FIG. 4 , the main neural network may be a recurrent neural network, and may include
수학식 1에서, 는 타임 스텝 t에서 히든 상태 벡터를 나타내고, 는 tanh(hyperbolic tangent) 및 ReLU(rectified linear unit)와 같은 비선형 연산을 나타내고, 는 히든 가중치를 나타내고, 은 타임 스텝 t-1에서 히든 상태 벡터를 나타내고, 는 입력 가중치를 나타내고, 는 타임 스텝 t에서 입력 벡터를 나타내고, 는 바이어스를 나타낸다. , 및 각각은 모든 타임 스텝에 관해 동일한 값을 가질 수 있다. 의 차원은 , 의 차원은 , 의 차원은 , 의 차원은 일 수 있다. 는 리커런트 뉴럴 네트워크에서 히든 유닛의 수를 나타낸다. 아래에서 메인 뉴럴 네트워크에 관해서는 수학식 1의 표기(notation)를 사용하고, 서브 뉴럴 네트워크에 관해서는 수학식 1의 표기에 햇(hat)을 씌워 사용한다.In
일 실시예에 따르면, 서브 뉴럴 네트워크는 리커런트 뉴럴 네트워크를 포함할 수 있다. 이 경우, 서브 뉴럴 네트워크는 메인 뉴럴 네트워크에 대응하는 레이어들 및 히든 유닛들을 포함할 수 있다. 본 실시예에 따르면, 서브 뉴럴 네트워크에는 타임 스텝 별로 생성된 서브 입력 벡터가 입력될 수 있다. 이 경우, 서브 입력 벡터는 수학식 2로 나타낼 수 있다.According to an embodiment, the sub-neural network may include a recurrent neural network. In this case, the sub-neural network may include layers and hidden units corresponding to the main neural network. According to the present embodiment, a sub-input vector generated for each time step may be input to the sub-neural network. In this case, the sub-input vector may be expressed by Equation (2).
수학식 2에서, 는 타임 스텝 t에서 서브 입력 벡터를 나타내고, 은 타임 스텝 t-1에서 히든 상태 벡터를 나타내고, 는 타임 스텝 t에서 음성 데이터를 나타내고, 는 식별 벡터를 나타낸다. 수학식 2에서 는 일정한 값을 갖는다.In Equation 2, denotes the sub-input vector at time step t, denotes the hidden state vector at time step t-1, represents the voice data at time step t, denotes an identification vector. in Equation 2 has a constant value.
의 입력에 반응하여, 서브 뉴럴 네트워크는 스케일링 팩터를 결정하기 위한 성분을 출력할 수 있다. 여기에서 해당 성분을 출력한다는 것은 해당 성분을 셀 상태 값으로 저장하는 것을 포함할 수 있다. 해당 성분은 수학식 3으로 나타나는 서브 뉴럴 네트워크의 히든 상태 벡터를 포함할 수 있다. In response to an input of , the sub-neural network may output a component for determining a scaling factor. Here, outputting the corresponding component may include storing the corresponding component as a cell state value. The corresponding component may include a hidden state vector of the sub-neural network represented by Equation (3).
수학식 3에서, 는 타임 스텝 t에서 히든 상태 벡터를 나타내고, 는 히든 가중치를 나타내고, 는 입력 가중치를 나타내고, 는 tanh 및 relu와 같은 비선형 연산을 나타내고, 는 타임 스텝 t에서 서브 입력 벡터를 나타내고, 는 바이어스를 나타낸다. , 및 각각은 모든 타임 스텝에 관해 동일한 값을 가질 수 있다. 의 차원은 , 의 차원은 , 의 차원은 일 수 있다. 는 서브 뉴럴 네트워크의 히든 유닛의 수를 나타내고, 는 메인 뉴럴 네트워크의 히든 유닛의 수를 나타내고, 는 음성 데이터의 차원을 나타내고, 는 식별 벡터의 차원을 나타낸다.In Equation 3, denotes the hidden state vector at time step t, represents the hidden weight, represents the input weight, represents non-linear operations such as tanh and relu, denotes the sub-input vector at time step t, represents the bias. , and Each can have the same value for all time steps. the dimension of , the dimension of , the dimension of can be represents the number of hidden units in the sub-neural network, represents the number of hidden units in the main neural network, represents the dimension of the voice data, denotes the dimension of the identification vector.
는 에 기초하여 결정되므로, 사용자 별로 다르게 얻어질 수 있다. 를 이용하여 메인 뉴럴 네트워크를 스케일링하기 위한 스케일링 팩터 가 결정될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 가 로 이용될 수 있다. 이 경우, 와 는 같다. 다른 실시예에 따르면, 성능 향상을 위해 로 저차원의 벡터 가 생성되고, 로 다시 고차원의 벡터 가 생성되고, 가 로 이용될 수 있다. 이 경우, 는 보다 작고, 여기서 는 의 차원을 나타낸다. 는 수학식 4로 나타낼 수 있고, 는 수학식 5로 나타낼 수 있다. Is Since it is determined based on , it may be obtained differently for each user. A scaling factor for scaling the main neural network using can be determined. According to one embodiment, go can be used as in this case, Wow is equal to According to another embodiment, in order to improve the performance low-dimensional vector is created, high dimensional vector back to is created, go can be used as in this case, Is smaller, where Is represents the dimension of can be expressed by Equation 4, can be expressed by Equation 5.
수학식 4에서, 는 에 기초한 저차원의 벡터를 나타내고, 는 히든 가중치를 나타내고, 는 타임 스텝 t에서 히든 상태 벡터를 나타내고, 는 바이어스를 나타낸다. 및 각각은 모든 타임 스텝에 관해 동일한 값을 가질 수 있다. 의 차원은 , 의 차원은 일 수 있다.In Equation 4, Is represents a low-dimensional vector based on represents the hidden weight, denotes the hidden state vector at time step t, represents the bias. and Each can have the same value for all time steps. the dimension of , the dimension of can be
수학식 5에서, 는 에 기초한 고차원의 벡터를 나타내고, 는 에 기초한 저차원의 벡터를 나타낸다. 가 스케일링 팩터로 이용될 경우, 메인 뉴럴 네트워크의 히든 상태 벡터는 수학식 6으로 나타낼 수 있다.In Equation 5, Is represents a high-dimensional vector based on Is represents a low-dimensional vector based on . When is used as a scaling factor, the hidden state vector of the main neural network can be expressed by Equation (6).
수학식 6에서, 는 타임 스텝 t에서 히든 상태 벡터를 나타내고, 는 스케일링 팩터를 나타내고, 는 tanh 및 relu와 같은 비선형 연산을 나타내고, 는 히든 가중치를 나타내고, 은 타임 스텝 t-1에서 히든 상태 벡터를 나타내고, 는 입력 가중치를 나타내고, 는 타임 스텝 t에서 음성 데이터를 나타내고, 는 바이어스를 나타낸다. , 및 각각은 모든 타임 스텝에 관해 동일한 값을 가질 수 있다. 의 차원은 , 의 차원은 , 의 차원은 , 의 차원은 일 수 있다. 는 리커런트 뉴럴 네트워크에서 히든 유닛의 수를 나타낸다.In Equation 6, denotes the hidden state vector at time step t, represents the scaling factor, represents non-linear operations such as tanh and relu, represents the hidden weight, denotes the hidden state vector at time step t-1, represents the input weight, represents the voice data at time step t, represents the bias. , and Each can have the same value for all time steps. the dimension of , the dimension of , the dimension of , the dimension of can be denotes the number of hidden units in the current neural network.
수학식 6에서, 는 스케일링 전의 히든 상태 벡터이자 스케일링 대상이다. 메인 뉴럴 네트워크에서 및 는 미리 훈련되며, 스케일링 팩터 는 미리 훈련된 및 를 이용하여 연산된 스케일링 전의 히든 상태 벡터인 를 스케일링하는 것으로 볼 수 있다. 만약, 스케일링 팩터로 대신 가 사용될 경우, 수학식 6에서 대신 또는 가 대입될 수 있다. 스케일링 대상이 인 경우, 스케일링 대상이 및 인 경우에 비해 연산량이 적은 이점이 있다.In Equation 6, is a hidden state vector before scaling and is a scaling target. in the main neural network and is pre-trained, the scaling factor is pre-trained and The hidden state vector before scaling calculated using It can be seen as scaling If the scaling factor is instead If is used, in Equation 6 instead or can be substituted. scaling target If , the scaling target is and Compared to the case of , there is an advantage that the amount of computation is small.
수학식 6에서, 에서 는 스케일링 정도를 결정하고, 는 스케일링 범위를 제한할 수 있다. 스케일링 결과가 과도하게 크거나 과도하게 작으면 오히려 인식의 정확도가 떨어질 수 있는데, 실시예에 따르면 를 통해 스케일링 범위가 적정하게 유지될 수 있다. 예를 들어, 는 아래 수학식 7에 기초하여 연산될 수 있다.In Equation 6, at determines the degree of scaling, may limit the scaling range. If the scaling result is excessively large or excessively small, the recognition accuracy may rather decrease. Through this, the scaling range can be properly maintained. for example, can be calculated based on Equation 7 below.
도 4를 참조하면, 서브 뉴럴 네트워크의 히든 유닛(430)에 기초하여 스케일링 팩터가 결정될 수 있고, 메인 뉴럴 네트워크의 히든 유닛(410)의 히든 상태 벡터 및 결정된 스케일링 팩터에 기초하여 메인 뉴럴 네트워크의 히든 유닛(420)의 히든 상태 벡터가 결정될 수 있다. 도 4에는 히든 유닛(420)을 위한 스케일링 팩터 및 히든 유닛(420)의 히든 상태 벡터가 결정되는 것이 도시되어 있으나, 전술된 사항에 따라 도 4에 도시되지 않은 메인 뉴럴 네트워크의 모든 히든 유닛을 위한 스케일링 팩터 및 히든 상태 벡터가 결정될 수 있다. 히든 유닛(420)의 히든 상태 벡터에 대응하는 출력 및 히든 유닛(430)의 히든 상태 벡터에 대응하는 출력에 기초하여 인식 결과가 결정될 수 있다.Referring to FIG. 4 , a scaling factor may be determined based on the hidden unit 430 of the sub-neural network, and a hidden state vector of the
다른 실시예에 따르면, 서브 뉴럴 네트워크는 딥 뉴럴 네트워크를 포함할 수 있다. 이 경우, 서브 뉴럴 네트워크는 메인 뉴럴 네트워크에 대응하는 레이어들을 포함할 수 있다. 본 실시예에 따르면, 서브 뉴럴 네트워크에는 서브 입력 벡터로서 식별 벡터가 입력될 수 있다. 서브 뉴럴 네트워크는 식별 벡터의 입력에 반응하여 스케일링 팩터를 결정하기 위한 성분을 출력할 수 있고, 서브 뉴럴 네트워크의 출력에 기초하여 스케일링 팩터가 결정될 수 있다. 이 경우, 서브 입력 벡터가 타임 스텝과 무관하게 동일한 값을 가지므로, 스케일링 팩터는 음성 데이터에 관해 한번만 결정될 수 있다. 이러한 스케일링 팩터는 대표 스케일링 팩터로 지칭될 수 있다. 대표 스케일링 팩터는 메인 뉴럴 네트워크의 인식 동작 전에 미리 획득되어 저장될 수 있고, 메인 뉴럴 네트워크가 음성 데이터를 인식하는 동안 메인 뉴럴 네트워크에 적용될 수 있다.According to another embodiment, the sub-neural network may include a deep neural network. In this case, the sub-neural network may include layers corresponding to the main neural network. According to the present embodiment, an identification vector may be input as a sub-input vector to the sub-neural network. The sub-neural network may output a component for determining the scaling factor in response to the input of the identification vector, and the scaling factor may be determined based on the output of the sub-neural network. In this case, since the sub-input vectors have the same value irrespective of the time step, the scaling factor can be determined only once for the speech data. This scaling factor may be referred to as a representative scaling factor. The representative scaling factor may be obtained and stored in advance before the recognition operation of the main neural network, and may be applied to the main neural network while the main neural network recognizes voice data.
대표 스케일링 팩터는 특정 사용자의 음성 인식 과정에서 미리 정해진 주기로 획득될 수 있다. 예를 들어, 대표 스케일링 벡터는 발성(utterance)마다, 사용자에 의해 지정된 시점마다, 혹은 사용자에 의해 지정된 주기마다 획득될 수 있다. 대표 스케일링 벡터가 획득되면 메모리 등의 저장 장치에 저장될 수 있고, 대표 스케일링 벡터가 다시 획득되기 전까지 계속하여 사용될 수 있다. 따라서, 본 실시예에 따르면 매 타임 스텝 별로 스케일링 벡터를 결정하여 메인 뉴럴 네트워크에 적용하는 경우에 비해 계산에 소요되는 비용이 감소될 수 있다.The representative scaling factor may be acquired at a predetermined period in the process of recognizing a specific user's voice. For example, the representative scaling vector may be obtained for every utterance, every time point designated by the user, or every period designated by the user. When the representative scaling vector is acquired, it may be stored in a storage device such as a memory, and may be continuously used until the representative scaling vector is acquired again. Therefore, according to the present embodiment, the calculation cost can be reduced compared to the case where the scaling vector is determined for each time step and applied to the main neural network.
도 5는 일 실시예에 따른 딥 뉴럴 네트워크에서의 음성 인식 과정을 나타낸 도면이다. 아래 도 5를 참조한 설명은 메인 뉴럴 네트워크가 딥 뉴럴 네트워크를 포함하는 것을 가정한다. 서브 뉴럴 네트워크는 딥 뉴럴 네트워크 또는 리커런트 뉴럴 네트워크를 포함할 수 있다. 도 5를 참조하면, 메인 뉴럴 네트워크는 히든 레이어들(510, 520)을 포함한다.5 is a diagram illustrating a speech recognition process in a deep neural network according to an embodiment. The description with reference to FIG. 5 below assumes that the main neural network includes a deep neural network. The sub-neural network may include a deep neural network or a recurrent neural network. Referring to FIG. 5 , the main neural network includes
서브 뉴럴 네트워크는 식별 벡터에 기초하여 스케일링 팩터를 결정하는 성분을 출력할 수 있다. 서브 뉴럴 네트워크가 딥 뉴럴 네트워크를 포함하는 경우, 서브 뉴럴 네트워크의 동작에는 도 4의 설명에서 순환적인 특성을 제외한 사항이 적용될 수 있다. 스케일링 팩터가 결정된 이후, 스케일링 팩터는 히든 레이어 내 각 노드의 출력에 적용될 수 있다. 예를 들어, 노드(515)에서 노드(525)로의 출력에 스케일링 팩터가 적용될 수 있다. 스케일링 팩터는 모든 시냅스로 전달되는 모든 출력에 관해 결정되거나, 각 노드 별로 결정될 수 있다. 메인 뉴럴 네트워크의 가중치들은 서브 뉴럴 네트워크의 가중치들과 함께 미리 훈련된다. 스케일링 팩터는 미리 훈련된 메인 뉴럴 네트워크의 가중치들을 이용하여 연산된 히든 레이어의 출력 벡터를 스케일링할 수 있다. 스케일링 팩터의 적용에 대응하여 사용자의 개별적인 특성이 메인 뉴럴 네트워크의 인식 결과에 반영될 수 있다.The sub-neural network may output a component that determines the scaling factor based on the identification vector. When the sub-neural network includes a deep neural network, the operation of the sub-neural network may be applied with the exception of the cyclical characteristic in the description of FIG. 4 . After the scaling factor is determined, the scaling factor may be applied to the output of each node in the hidden layer. For example, a scaling factor may be applied to the output from
도 6은 일 실시예에 따른 음성 인식을 위한 장치를 나타낸 도면이다. 도 6을 참조하면, 음성 인식을 위한 장치(600)는 프로세서(610) 및 메모리(620)를 포함한다. 메모리(620)는 메인 뉴럴 네트워크(621) 및 서브 뉴럴 네트워크(623)을 저장할 수 있다. 프로세서(610)는 메모리(620)에서 메인 뉴럴 네트워크(621) 및 서브 뉴럴 네트워크(623)에 관련된 데이터를 획득하고, 메인 뉴럴 네트워크(621) 및 서브 뉴럴 네트워크(623)에 관련된 동작을 처리할 수 있다. 프로세서(610)는 사용자의 개별적인 특성을 나타내는 식별 벡터를 음성 데이터로부터 추출하고, 식별 벡터를 포함하는 서브 입력 벡터를 서브 뉴럴 네트워크에 입력하고, 서브 뉴럴 네트워크의 출력에 기초하여 스케일링 팩터를 결정하고, 스케일링 팩터가 적용된 메인 뉴럴 네트워크에 음성 데이터를 입력하고, 메인 뉴럴 네트워크에서 출력된 상기 음성 데이터의 인식 결과를 획득할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 메모리(620)는 언어 모델 및 디코더를 더 포함할 수 있다. 프로세서(610)는 언어 모델 및 디코더를 이용하여 최종 인식 결과를 생성할 수 있다. 그 밖에, 장치(600)에는 전술된 사항이 적용될 수 있으며, 보다 상세한 설명은 생략한다.6 is a diagram illustrating an apparatus for voice recognition according to an embodiment. Referring to FIG. 6 , the
도 7은 일 실시예에 따른 훈련을 위한 장치를 나타낸 도면이다. 도 7을 참조하면, 훈련을 위한 장치(700)는 프로세서(710) 및 메모리(720)를 포함한다. 메모리(720)는 메인 뉴럴 네트워크(721) 및 서브 뉴럴 네트워크(723)을 저장할 수 있다. 프로세서(710)는 메모리(720)에서 메인 뉴럴 네트워크(721) 및 서브 뉴럴 네트워크(723)를 획득할 수 있다. 프로세서(710)는 트레이닝 데이터에 기초하여 메인 뉴럴 네트워크(721) 및 서브 뉴럴 네트워크(723)를 훈련시킬 수 있다. 트레이닝 데이터(701)는 트레이닝 입력 및 트레이닝 출력을 포함할 수 있다. 트레이닝 입력은 메인 뉴럴 네트워크(721) 및 서브 뉴럴 네트워크(723)에 입력되는 입력 데이터로, 예컨대 음성 데이터를 포함할 수 있다. 트레이닝 출력은 트레이닝 입력에 매핑된 데이터로, 예컨대 트레이닝 입력이 메인 뉴럴 네트워크(721) 및 서브 뉴럴 네트워크(723)에 입력됨에 따라 메인 뉴럴 네트워크(721)에서 출력되어야 하는 레이블(label)일 수 있다. 예를 들어, 트레이닝 입력이 음성 데이터인 경우, 트레이닝 출력은 입력된 음성 데이터에 대응하는 문장의 발음 확률일 수 있다.7 is a diagram illustrating an apparatus for training according to an embodiment. Referring to FIG. 7 , an
프로세서(710)는 트레이닝 입력으로부터 트레이닝 출력이 산출되도록 메인 뉴럴 네트워크(721) 및 서브 뉴럴 네트워크(723)를 훈련시킬 수 있다. 메인 뉴럴 네트워크(721) 및 서브 뉴럴 네트워크(723)를 훈련시킨다는 것은 메인 뉴럴 네트워크(721) 및 서브 뉴럴 네트워크(723)의 파라미터를 훈련시키는 것, 메인 뉴럴 네트워크(721) 및 서브 뉴럴 네트워크(723)를 갱신하는 것, 혹은 메인 뉴럴 네트워크(721) 및 서브 뉴럴 네트워크(723)의 파라미터를 갱신하는 것을 포함할 수 있다.The
프로세서(710)는 트레이닝 입력의 음성 데이터로부터 식별 벡터를 추출하여 식별 벡터를 포함하는 서브 입력 벡터를 서브 뉴럴 네트워크(723)에 제공하고, 서브 뉴럴 네트워크(723)가 스케일링 팩터의 결정을 위한 성분을 출력하도록 서브 뉴럴 네트워크(723)를 훈련시킬 수 있다. 장치(700)는 메인 뉴럴 네트워크(721)에 스케일링 팩터를 적용하고, 메인 뉴럴 네트워크(721)가 트레이닝 입력의 음성 데이터에 대응하는 인식 결과를 출력하도록 메인 뉴럴 네트워크(721)를 훈련시킬 수 있다. 메인 뉴럴 네트워크(721)는 서브 뉴럴 네트워크(723)의 출력에 기초하여 동작하므로, 메인 뉴럴 네트워크(721) 및 서브 뉴럴 네트워크(723)는 동시에 함께 훈련될 수 있다.The
트레이닝 입력은 다양한 유형의 음성 데이터를 포함할 수 있다. 따라서, 서브 뉴럴 네트워크(723)는 사용자 별 특성에 맞는 스케일링 팩터를 위한 성분을 출력할 수 있고, 메인 뉴럴 네트워크(721)는 사용자 별 특성에 맞는 인식 결과를 출력할 수 있다.The training input may include various types of speech data. Accordingly, the
이상에서 설명된 실시예들은 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치, 방법 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(Arithmetic Logic Unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(Field Programmable Gate Array), PLU(Programmable Logic Unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.The embodiments described above may be implemented by a hardware component, a software component, and/or a combination of a hardware component and a software component. For example, the apparatus, methods, and components described in the embodiments may include, for example, a processor, a controller, an arithmetic logic unit (ALU), a digital signal processor, a microcomputer, a field programmable gate (FPGA). Array), a programmable logic unit (PLU), a microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions, may be implemented using one or more general purpose or special purpose computers. The processing device may execute an operating system (OS) and one or more software applications running on the operating system. The processing device may also access, store, manipulate, process, and generate data in response to execution of the software. For convenience of understanding, although one processing device is sometimes described as being used, one of ordinary skill in the art will recognize that the processing device includes a plurality of processing elements and/or a plurality of types of processing elements. It can be seen that may include For example, the processing device may include a plurality of processors or one processor and one controller. Other processing configurations are also possible, such as parallel processors.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.The software may comprise a computer program, code, instructions, or a combination of one or more thereof, which configures a processing device to operate as desired or is independently or collectively processed You can command the device. The software and/or data may be any kind of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage medium or device, to be interpreted by or to provide instructions or data to the processing device. , or may be permanently or temporarily embody in a transmitted signal wave. The software may be distributed over networked computer systems and stored or executed in a distributed manner. Software and data may be stored in one or more computer-readable recording media.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The method according to the embodiment may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be specially designed and configured for the embodiment, or may be known and available to those skilled in the art of computer software. Examples of the computer-readable recording medium include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic such as floppy disks. - includes magneto-optical media, and hardware devices specially configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include not only machine language codes such as those generated by a compiler, but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.As described above, although the embodiments have been described with reference to the limited drawings, those skilled in the art may apply various technical modifications and variations based on the above. For example, the described techniques are performed in a different order than the described method, and/or the described components of the system, structure, apparatus, circuit, etc. are combined or combined in a different form than the described method, or other components Or substituted or substituted by equivalents may achieve an appropriate result.
Claims (20)
사용자의 개별적인 특성을 나타내는 식별 벡터를 음성 데이터로부터 추출하는 단계;
상기 식별 벡터를 포함하는 서브 입력 벡터를 서브 뉴럴 네트워크에 입력하는 단계;
상기 서브 뉴럴 네트워크의 출력에 기초하여 스케일링 팩터를 결정하는 단계;
상기 스케일링 팩터가 적용된 메인 뉴럴 네트워크에 상기 음성 데이터를 입력하는 단계; 및
상기 메인 뉴럴 네트워크에서 출력된 상기 음성 데이터의 인식 결과를 획득하는 단계
를 포함하고,
상기 메인 뉴럴 네트워크는 리커런트 뉴럴 네트워크를 포함하고,
상기 리커런트 뉴럴 네트워크를 위한 가중치들은 미리 훈련되고, 상기 스케일링 팩터는 상기 가중치들을 이용하여 연산된 히든 유닛의 히든 상태 벡터를 스케일링하는,
방법.A method for speech recognition, comprising:
extracting an identification vector representing an individual characteristic of a user from voice data;
inputting a sub-input vector including the identification vector into a sub-neural network;
determining a scaling factor based on an output of the sub-neural network;
inputting the voice data to a main neural network to which the scaling factor is applied; and
obtaining a recognition result of the voice data output from the main neural network;
including,
The main neural network includes a recurrent neural network,
Weights for the current neural network are trained in advance, and the scaling factor scales a hidden state vector of a hidden unit computed using the weights.
Way.
상기 메인 뉴럴 네트워크는 리커런트 뉴럴 네트워크를 포함하고, 상기 스케일링 팩터는 상기 리커런트 뉴럴 네트워크 내 히든 유닛의 상태를 조절하는, 방법.According to claim 1,
The main neural network includes a recurrent neural network, and the scaling factor adjusts a state of a hidden unit in the recurrent neural network.
상기 메인 뉴럴 네트워크는 딥 뉴럴 네트워크를 포함하고, 상기 스케일링 팩터는 상기 딥 뉴럴 네트워크 내 히든 레이어의 출력을 조절하는, 방법.According to claim 1,
The main neural network includes a deep neural network, and the scaling factor adjusts an output of a hidden layer in the deep neural network.
상기 메인 뉴럴 네트워크는 딥 뉴럴 네트워크를 포함하고, 상기 딥 뉴럴 네트워크를 위한 가중치들은 미리 훈련되고, 상기 스케일링 팩터는 상기 가중치들을 이용하여 연산된 히든 레이어의 출력 벡터를 스케일링하는, 방법.According to claim 1,
The method of claim 1, wherein the main neural network includes a deep neural network, weights for the deep neural network are trained in advance, and the scaling factor scales an output vector of a hidden layer computed using the weights.
상기 식별 벡터에 대응하여 상기 음성 데이터의 인식 결과에는 상기 사용자의 개별적인 특성이 반영되는, 방법.According to claim 1,
The method of claim 1, wherein individual characteristics of the user are reflected in the recognition result of the voice data corresponding to the identification vector.
상기 서브 입력 벡터는 상기 음성 데이터를 더 포함하는, 방법.According to claim 1,
The sub-input vector further comprises the speech data.
상기 스케일링 팩터는 스케일링 정도를 결정하는 제1 파라미터 및 스케일링 범위를 제한하는 제2 파라미터를 포함하는, 방법.According to claim 1,
The scaling factor includes a first parameter for determining a scaling degree and a second parameter for limiting a scaling range.
상기 서브 뉴럴 네트워크는 상기 서브 입력 벡터의 입력에 반응하여 상기 스케일링 팩터의 결정을 위한 성분을 출력하도록 미리 훈련되고,
상기 메인 뉴럴 네트워크는 상기 음성 데이터의 입력 및 상기 스케일링 팩터의 적용에 반응하여 상기 인식 결과를 출력하도록 미리 훈련되는, 방법.According to claim 1,
the sub-neural network is pre-trained to output a component for determining the scaling factor in response to an input of the sub-input vector;
wherein the main neural network is pre-trained to output the recognition result in response to the input of the speech data and the application of the scaling factor.
상기 서브 뉴럴 네트워크 및 상기 메인 뉴럴 네트워크는 함께 학습되는, 방법.According to claim 1,
The method of claim 1, wherein the sub-neural network and the main neural network are trained together.
프로세서; 및
컴퓨터에서 읽을 수 있는 명령어를 포함하는 메모리
를 포함하고,
상기 명령어가 상기 프로세서에서 실행되면, 상기 프로세서는 사용자의 개별적인 특성을 나타내는 식별 벡터를 음성 데이터로부터 추출하고, 상기 식별 벡터를 포함하는 서브 입력 벡터를 서브 뉴럴 네트워크에 입력하고, 상기 서브 뉴럴 네트워크의 출력에 기초하여 스케일링 팩터를 결정하고, 상기 스케일링 팩터가 적용된 메인 뉴럴 네트워크에 상기 음성 데이터를 입력하고, 상기 메인 뉴럴 네트워크에서 출력된 상기 음성 데이터의 인식 결과를 획득하고,
상기 메인 뉴럴 네트워크는 리커런트 뉴럴 네트워크를 포함하고,
상기 리커런트 뉴럴 네트워크를 위한 가중치들은 미리 훈련되고, 상기 스케일링 팩터는 상기 가중치들을 이용하여 연산된 히든 유닛의 히든 상태 벡터를 스케일링하는, 장치.A device for voice recognition, comprising:
processor; and
memory containing computer-readable instructions
including,
When the instruction is executed by the processor, the processor extracts an identification vector representing an individual characteristic of a user from voice data, inputs a sub-input vector including the identification vector to a sub-neural network, and outputs the sub-neural network determine a scaling factor based on , input the voice data to a main neural network to which the scaling factor is applied, and obtain a recognition result of the voice data output from the main neural network,
The main neural network includes a recurrent neural network,
Weights for the current neural network are trained in advance, and the scaling factor scales a hidden state vector of a hidden unit computed using the weights.
상기 메인 뉴럴 네트워크는 리커런트 뉴럴 네트워크를 포함하고, 상기 스케일링 팩터는 상기 리커런트 뉴럴 네트워크 내 히든 유닛의 상태를 조절하는, 장치.13. The method of claim 12,
The main neural network includes a recurrent neural network, and the scaling factor adjusts a state of a hidden unit in the recurrent neural network.
상기 메인 뉴럴 네트워크는 딥 뉴럴 네트워크를 포함하고, 상기 스케일링 팩터는 상기 딥 뉴럴 네트워크 내 히든 레이어의 출력을 조절하는, 장치.13. The method of claim 12,
The main neural network includes a deep neural network, and the scaling factor adjusts an output of a hidden layer in the deep neural network.
상기 메인 뉴럴 네트워크는 딥 뉴럴 네트워크를 포함하고, 상기 딥 뉴럴 네트워크를 위한 가중치들은 미리 훈련되고, 상기 스케일링 팩터는 상기 가중치들을 이용하여 연산된 히든 레이어의 출력 벡터를 스케일링하는, 장치.13. The method of claim 12,
The main neural network includes a deep neural network, weights for the deep neural network are trained in advance, and the scaling factor scales an output vector of a hidden layer calculated using the weights.
상기 식별 벡터에 대응하여 상기 음성 데이터의 인식 결과에는 상기 사용자의 개별적인 특성이 반영되는, 장치.13. The method of claim 12,
The apparatus of claim 1, wherein individual characteristics of the user are reflected in the recognition result of the voice data corresponding to the identification vector.
상기 서브 입력 벡터는 상기 음성 데이터를 더 포함하는, 장치.13. The method of claim 12,
The sub-input vector further comprises the speech data.
상기 스케일링 팩터는 스케일링 정도를 결정하는 제1 파라미터 및 스케일링 범위를 제한하는 제2 파라미터를 포함하는, 장치.13. The method of claim 12,
The scaling factor includes a first parameter for determining a scaling degree and a second parameter for limiting a scaling range.
상기 서브 뉴럴 네트워크는 상기 서브 입력 벡터의 입력에 반응하여 상기 스케일링 팩터의 결정을 위한 성분을 출력하도록 미리 훈련되고,
상기 메인 뉴럴 네트워크는 상기 음성 데이터의 입력 및 상기 스케일링 팩터의 적용에 반응하여 상기 인식 결과를 출력하도록 미리 훈련되는, 장치.13. The method of claim 12,
the sub-neural network is pre-trained to output a component for determining the scaling factor in response to an input of the sub-input vector;
and the main neural network is pre-trained to output the recognition result in response to the input of the speech data and the application of the scaling factor.
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Mickael Rouvier et al., ‘Speaker adaptation of DNN-based ASR with i-vectors: Does it actually adapt models to speakers?’, INTERSPEECH 2014, 2014.* |
Yajie Miao et al., ‘Speaker Adaptive Training of Deep Neural Network Acoustic Models Using I-Vectors’, IEEE/ACM TRANSACTIONS ON AUDIO, SPEECH, AND LANGUAGE PROCESSING, VOL. 23, NO. 11, NOVEMBER 2015.* |
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