Meta 开源首个 AI 语音翻译系统，闽南话和英语可以直接语音互译

 作者 | 李梅

来源丨AI科技评论

机器翻译是现今人类消除语言障碍、重建巴别塔的新工具。然而，在世界现存的 7000 多种已知语言中，许多低资源语言还未得到足够的关注，尤其是有近一半的语言没有标准的书面系统，这是构建机器翻译工具的一大障碍，所以目前 AI 翻译主要集中在书面语言上。

在利用 AI 推动自然语言翻译这件事上，Meta 一直致力于“No Language Left Behind”（没有一种语言被落下）的目标。

比如汉语方言之一闽南话，现在也有了专属的机器翻译系统，讲闽南话的人可以与讲英语的人进行无障碍对话了。

这是由 Meta 开源的第一个由 AI 驱动的非书面的、语音到语音的翻译系统。来听听这项工作的负责人、Meta AI 研究员 Peng-Jen Chen 与小扎的对话，Chen 出生于中国台湾。

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该系统可以将闽南话的语音翻译成英语语音，反之亦可。会讲闽南话的读者可以来检验一下，是不是翻译效果还挺不错？

据了解，这个开源翻译系统是 Meta 的通用语音翻译(UST) 项目的一部分，该项目致力于开发新的人工智能方法，帮助实现所有现存语言的实时语音到语音的翻译。目前，Meta 已经开源了该翻译模型和评估数据集，研究论文如下：

  论文地址：https://research.facebook.com/file/799432337944526/Speech-to-speech-translation-for-a-real-world-unwritten-language.pdf

1 克服训练数据的挑战

闽南话是汉语方言之一，是一种低资源语言，没有标准的书写系统，人工的英语到闽南话翻译人员也相对很少，所以为模型收集和标注训练数据就变得更加困难。

图注：讲闽南话（Hokkien）的人的数量

为此，来自 Meta AI 的研究团队采用了一种特殊放方案，利用汉语普通话（属于高资源语言）作为中间语言来构建伪标签和人工翻译。他们首先将英语（或闽南话）语音翻译成普通话文本，然后再翻译成闽南话（或英语）并将其添加到训练数据中。这种方法通过利用来自类似高资源语言的数据，极大地提高了模型性能。

语音挖掘是训练数据生成的另一种方法。使用预训练的语音编码器，能够将闽南话语音嵌入编码到与其他语言相同的语义空间中，所以闽南话没有书面形式也不造成问题。闽南话语音可以与语义嵌入相似的英语语音和文本对齐，然后从文本中合成英语语音，产生并行的闽南话和英语语音。

图注：无需人类标注的语音翻译模型

2 新的建模方法：语音到语音

许多语音翻译系统都依赖转录或者是语音到文本的系统。但是，闽南话的形式主要是口语，缺乏标准的书面文字系统，无法转录成文本作。所以，Meta 所构建的是一个语音到语音的翻译系统。

研究人员使用语音到单元（speech-to-unit，S2UT）翻译，将输入语音直接翻译成一系列的声学单元，这也是 Meta 先前最早开创的一种路径。然后，从这些声学单元中生成波形。此外，研究人员还采用了 UnitY 作为双通道解码机制，第一通道解码器生成相关语言（即汉语普通话）的文本，第二通道解码器创建单元。

图注：UnitY 模型架构

3 新的准确性评估系统

语音翻译系统的评估工具通常是 ASR-BLEU 指标，该指标首先使用自动语音识别 (ASR) 将翻译后的语音转录为文本，然后将转录文本与人工翻译的文本进行比较，计算 BLEU 分数。

但要评估闽南话的语音翻译系统，难处还是在于它没有标准的书面文字系统。所以，为了实现自动评估，研究人员开发了一个系统，将闽南语语音转录为一种称为 Tâi-lô 的标准化注音符号。这样就能在音节的层面上计算 BLEU 分数，从而比较不同方法的翻译质量。

除了开发这种评估闽-英语音翻译的方法外，研究人员还基于闽南话语料库 Taiwanese Across Taiwan，创建了第一个闽-英双向语音到语音翻译基准数据集。该基准数据集将开源，以方便更多研究人员从事闽南话语音翻译工作。

4 不止闽南话

这项工作所用技术可以进一步扩展到许多其他书面和非书面语言。

为此，Meta 还发布了  SpeechMatrix，它是一个大型的语音到语音翻译语料库，使用了 Meta 的创新数据挖掘技术 LASER， 从欧洲议会录音的真实演讲中挖掘数据。该数据库包含 136 种语言对的语音对齐，共 41.8 万小时的语音。挖掘的数据和模型都是免费的，研究人员可以创建自己的语音到语音翻译 (S2ST) 系统。

图注：LASER 挖掘获得的语音到语音成对数据

Meta 在无监督语音识别 ( wav2vec-U ) 和无监督机器翻译( mBART )方面的研究进展，也为口语翻译工作提供了支持。比如用于预训练语音模型的无监督域自适应技术，提高了下游无监督语音识别的性能，尤其是对于低资源语言，在没有任何人工标注的情况下，可以构建高质量语音到语音翻译模型。

该模型仍在不断推进中，目前一次只能翻译一个完整的句子，但这迈出了未来实现语言间同声传译的一步。

据 Meta AI 的研究员 Peng-Jen Chen 说，这个闽南话翻译系统其实有一部分是出于他的一个私人心愿。他在中国台湾长大，同时会讲普通话，但是他的父亲普通话不好，他希望他的父亲能够用闽南话与每个人都顺畅地交流。这也是 AI 之于人类的意义之一。

参考链接：https://ai.facebook.com/blog/ai-translation-hokkien/