whisper:robust speech recognition via large-sacle weak supervision

OpenAI Whisper 精读【论文精读·45】_哔哩哔哩_bilibili更多论文：https://github.com/mli/paper-reading, 视频播放量 68331、弹幕量 327、点赞数 2332、投硬币枚数 1192、收藏人数 983、转发人数 394, 视频作者 跟李沐学AI, 作者简介 ，相关视频：自动识别讲座、访谈录音 ——Python开源whisper语音识别，ChatGPT原理剖析 李宏毅，(强推)李宏毅2021/2022春机器学习课程，Transformer论文逐段精读【论文精读】，博一研究生 求偶视频，在线求偶｜26岁985副教授，本科生如何发表一作Nature子刊，在讲 OpenAI Whisper 前先做了一个剪视频小工具【论文精读·44】，算法领域的“大力出奇迹”：ChatGPT！李宏毅教授重磅解读ChatGPT的底层逻辑！感兴趣的同学赶紧收藏学习了！，46 语义分割和数据集【动手学深度学习v2】https://www.bilibili.com/video/BV1VG4y1t74x/?spm_id_from=333.999.0.0&vd_source=4aed82e35f26bb600bc5b46e65e25c22

语音模型的预训练，自监督的方式，这篇文章还是很有意思的，它实际上是之前nlp上bert那一套在语音识别领域的应用。

        在网上爬了70w带标号的语音的数据，然后直接训练了一个transformer的模型。没有标号的语音数据，使用对比学习预训练的模型，这些预训练好的语音的编码器，能够学习到比较高质量的特征表示，但是没有一个很好的编码器，如果想用的话还是得找一个标号数据，微调，其实就是训练一个decoder，但是whisper觉得微调是比较复杂的。这个思路和之前的bert是一样的，bert是双向的，用的transformer中的encoder模块，本质上一个预训练的大语言模型，训练时使用的完形填空或者预测下一个句子这种预训练的任务，这个gpt是有不同的，gpt是生成式的，用的transformer中的deocder模块，它本身就是一个解码器，不需要bert那样后续还需要微调一个解码器。但是为什么不在语音识别上使用gpt这种模式呢？因为语音信号是一个声波，放到gpt后只能预测下一秒钟，但是预测声波本身和预测单词是不同的，中间还需要一个将语音信号转成文本信号，因此这一步还是需要标号数据，也就是说即便是无监督任务，后续还是要一个微调。不过当然也可以一步到位，但是在特定数据上微调总是不够鲁棒的，最好还是zero shot。

        作者做了一个弱监督数据集，虽然是监督的，但是数据质量相对是较差的，有68w小时，用了一个大型的transformer，当模型足够大时，对多语言多任务是有益的。这种方式不需要自监督方式，以往自监督数据往往在100w小时以上，然后使用4w有监督来微调，现在whisper直接将4w标号数据扩展成68w弱监督数据，效果非常好。这个目前来看和sam是如何的相似，图像领域也可以这么做。

        whisper完全依赖sequence to sequence方式，预测原始文本。不过对网上爬取的数据还是要做一些预处理，首先如果爬取的数据中有asr机器生成的语音文本对，这个要删除掉。将所有的数据切成30s一个区间做训练数据。

        whisper使用带有编码器和解码器的transformer，数据输入是对音频采样到16000Hz，然后把它变成一个80通道的log scale mel spectrogram，16000Hz就是每个时间里16000个点，每个时间点会有一个数值，做一个傅里叶变形，将时序变到频谱上，log scale对频谱维度做一下log变成db，mel是因为每个人对不同频率的响应是不一样的，一般对低频响应好一点，对高频响应差一点，mel就是频谱图，但是把高频的分辨率做低一点，低频分辨率做高一点。也就是说一个时序的信号变成了2d的频率图，每个时间点抽一个特征，80维表示每个时间点，抽了一个80维的特征，每一次向前滑动10ms，切出来是30s一段，那么一个30s的语音信号最后变成一个3000个数据点，每一维是80维度。

网络模型结构：

模型参数：

 多语言结果：

中文效果一般，左图是单词错误率，横轴是训练数据，zh中文数据多但是错误率还是挺高的，右图是翻译，翻译都是翻英文。