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本報(bào)北京3月18日電（記者鄧暉）近日，清華大學(xué)集成電路學(xué)院任天令教授及合作團(tuán)隊(duì)在智能語(yǔ)音交互方面取得重要進(jìn)展，其研發(fā)的可穿戴人工喉可以感知喉部發(fā)聲相關(guān)信號(hào)，并通過(guò)人工智能模型將其識(shí)別并合成為語(yǔ)音，還原準(zhǔn)確率超過(guò)90%。

這一研究結(jié)果為語(yǔ)音識(shí)別與交互系統(tǒng)提供了一條新的技術(shù)途徑，并于近日在線發(fā)表在《自然》人工智能子刊《自然·機(jī)器智能》上。

語(yǔ)音是人類交流的重要方式，但說(shuō)話人的健康狀態(tài)（例如神經(jīng)疾病、癌癥、外傷等原因?qū)е碌穆曇粽系K）和周圍環(huán)境（噪音干擾、傳播介質(zhì)）往往會(huì)影響聲音的傳輸和識(shí)別。一直以來(lái)，研究人員致力于改進(jìn)語(yǔ)音識(shí)別和交互技術(shù)以應(yīng)對(duì)微弱的聲源或嘈雜的環(huán)境。多通道聲學(xué)傳感器可以顯著提高聲音識(shí)別的精度，但會(huì)導(dǎo)致更大的設(shè)備體積，而可穿戴設(shè)備能夠獲取高質(zhì)量的原始語(yǔ)音或其他生理信號(hào)。然而，目前尚無(wú)充分的證據(jù)表明喉部肌肉的運(yùn)動(dòng)模式和反映在體表的發(fā)聲器官振動(dòng)中隱含著可識(shí)別的語(yǔ)音特征，且尚無(wú)實(shí)驗(yàn)證明其作為語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)的完備性。

為解決這一問(wèn)題，任天令團(tuán)隊(duì)成員開發(fā)了一款基于石墨烯的智能可穿戴人工喉，同商業(yè)麥克風(fēng)和壓電薄膜相比，人工喉對(duì)低頻的肌肉運(yùn)動(dòng)、中頻食管振動(dòng)和高頻聲波信息有很高的靈敏度，同時(shí)也具有抗噪聲的語(yǔ)音感知能力。對(duì)聲學(xué)信號(hào)和機(jī)械運(yùn)動(dòng)的混合模態(tài)的感知使人工喉能夠獲得更低的語(yǔ)音基頻信號(hào)。此外，該器件還可以通過(guò)熱聲效應(yīng)實(shí)現(xiàn)聲音的播放功能。人工喉的制作過(guò)程簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定、易于集成，為語(yǔ)音識(shí)別和交互提供了一種新的硬件平臺(tái)。

團(tuán)隊(duì)還利用人工智能模型對(duì)人工喉感知的信號(hào)進(jìn)行語(yǔ)音識(shí)別和合成，實(shí)現(xiàn)了對(duì)基本語(yǔ)音元素（音素、聲調(diào)和詞語(yǔ)）的高精度識(shí)別，以及對(duì)喉癌患者模糊語(yǔ)音的識(shí)別與再現(xiàn)，為聲音障礙者的溝通和交互提供了一種創(chuàng)新的解決方案。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，人工喉采集的混合模態(tài)語(yǔ)音信號(hào)可以識(shí)別基本語(yǔ)音元素（音素、音調(diào)和單詞），平均準(zhǔn)確率為99.05%。同時(shí)人工喉的抗噪聲性能明顯優(yōu)于麥克風(fēng)，在60分貝以上環(huán)境噪聲下仍能保持識(shí)別能力。任天令研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步演示了它的語(yǔ)音交互式應(yīng)用：通過(guò)集成AI模型，人工喉能夠識(shí)別一名喉切除術(shù)患者模糊說(shuō)出的日常詞語(yǔ)，準(zhǔn)確率超過(guò)90%。識(shí)別出的內(nèi)容被合成為語(yǔ)音在人工喉上播放，可以初步恢復(fù)患者的語(yǔ)音交流能力。

任天令介紹，該人工喉還有很大的優(yōu)化和拓展空間，例如提高聲音的質(zhì)量和音量，增加語(yǔ)音的多樣性和表情，以及結(jié)合其他生理信號(hào)和環(huán)境信息實(shí)現(xiàn)更自然和智能的語(yǔ)音交互。研究團(tuán)隊(duì)希望通過(guò)進(jìn)一步的研究和合作，讓人工喉造福更多的聲音障礙者和語(yǔ)音交互的用戶。

（摘自《光明日?qǐng)?bào)》）

總評(píng) ? 這則消息按照倒金字塔的結(jié)構(gòu)報(bào)道了我國(guó)科學(xué)家研發(fā)出可穿戴人工喉這一重大新聞事實(shí)。導(dǎo)語(yǔ)部分揭示了該新聞最核心的部分，強(qiáng)調(diào)了我國(guó)科學(xué)家在這一領(lǐng)域取得了重大的突破。主體部分按照新聞事實(shí)的重要程度，依次報(bào)道了研究的背景、研究的過(guò)程、試用情況以及今后努力的方向。其中詳寫了背景，意在突出研發(fā)的重要性、必要性以及將要面對(duì)的嚴(yán)峻考驗(yàn)，能讓讀者想象到研發(fā)過(guò)程的艱難。所以下文對(duì)于研發(fā)的過(guò)程并沒(méi)有展開，只是突出它與相關(guān)產(chǎn)品的不同特點(diǎn)。主體部分也是按照“起因、經(jīng)過(guò)和結(jié)果”來(lái)進(jìn)行安排，既有客觀的敘述，也有一些情感上的鋪墊，依從于報(bào)道的目的，給讀者以鮮明、完整的印象。結(jié)語(yǔ)部分，在內(nèi)容上既是主體部分的延續(xù)，在結(jié)構(gòu)上又能夠自如地收束全文，同時(shí)又展望了美好的前景。整則新聞的語(yǔ)言簡(jiǎn)明扼要，客觀、確切、簡(jiǎn)練，通俗樸實(shí)，給讀者提供了豐富的信息。