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科普好文:機器如何學(xué)會聽懂人說話?

  Alexa是亞馬遜的云端語音識別軟件,它是黑色圓柱體音箱Echo的大腦。Alexa的面世在全球造成了轟動,除了小孩以外,因為他們覺得這是理所當(dāng)然的。小孩子會伴隨著Alexa成長。在人工智能的支持下,Alexa學(xué)會了回答越來越多的問題,有朝一日可能會進化到能與人自由交談的地步。


  但是,任何10歲以上的人都知道,從前不是這樣的。語音識別軟件發(fā)展到今天經(jīng)歷了漫長的道路。雖然Echo比啤酒杯更瘦,但是第一批語音識別機器——二十世紀中葉開發(fā)的那些——幾乎可以占滿一整個房間。


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  亞馬遜Echo把語音識別帶進人們的起居室(圖片來源:Amazon)


  人類很久以前就試圖對機器講話——或者至少讓機器對我們說話。"語音能夠讓我們與機器實現(xiàn)難以置信的簡單互動,它是最自然、最方便的交互方式,也是我們每天都在使用的東西,"亞馬遜設(shè)備事業(yè)部和亞馬遜Alexa歐洲區(qū)副總裁喬利特·凡德·穆勒恩(Jorrit Van der Meulen)說,"語音就是未來。"


  1773年,俄國科學(xué)家、在哥本哈根生活的生理學(xué)教授克里斯蒂安·克拉特齊斯坦(Christian Kratzenstein)開始思考語音技術(shù)。他制造了一個特別的設(shè)備,把共鳴管和風(fēng)琴管連接起來,發(fā)出類似于人類語言中元音的聲音。就在十多年后,維也納的沃爾夫?qū)ゑT·肯佩倫(Wolfgang von Kempelen)制造了一臺類似的機械聲學(xué)語音機器。在十九世紀初,英國發(fā)明家查爾斯·惠斯通(Charles Wheatstone)用皮革共鳴器改進了馮·肯佩倫的系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以通過手動調(diào)整或控制發(fā)出像語言一樣的聲音。


  到1881年,亞歷山大·格拉漢姆·貝爾(Alexander Graham Bell)和他的兄弟查爾斯·薩姆納·天特(Charles Sumner Tainter)一起制造了一個蠟涂層的旋轉(zhuǎn)圓柱體,一根唱針對傳入的聲音壓力作出反應(yīng),切出垂直的凹槽。這一發(fā)明為1907年獲得專利的第一臺留聲機鋪平了道路。他們是希望用機器來聽寫秘書念的筆記和書信,這樣就不再需要速記員。隨后,這些記錄可以用打字機打出來。這一發(fā)明很快在全球流行起來,在越來越多的辦公室里,秘書會帶著笨拙的耳機,聆聽錄音并完成轉(zhuǎn)錄。


  但所有這些雛形都是被動式機器——直到1952年自動數(shù)字識別機"Audrey"的問世。它由貝爾實驗室(Bell Labs)制造,體型巨大,占滿了一個六英尺高的繼電器架子,耗電量很大,連接著大量纜線。它能夠識別語音的基本單位"音素"。

 

 

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