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| 本文作者： 汪思颖 | 2018-01-04 09:44 |
雷锋网 AI科技评论消息，日前， Facebook 人工智能研究院发布 wav2letter 工具包，它是一个简单高效的端到端自动语音识别(ASR)系统，实现了 Wav2Letter: an End-to-End ConvNet-based Speech Recognition System 和 Letter-Based Speech Recognition with Gated ConvNets 这两篇论文中提出的架构。如果大家想现在就开始使用这个工具进行语音识别，Facebook 提供 Librispeech 数据集的预训练模型。
以下为对系统的要求，以及这一工具的安装教程，雷锋网 AI科技评论整理如下：
安装要求：
系统：MacOS 或 Linux
Torch：接下来会介绍安装教程
在 CPU 上训练：Intel MKL
在 GPU 上训练：英伟达 CUDA 工具包 (cuDNN v5.1 for CUDA 8.0)
音频文件读取：Libsndfile
标准语音特征：FFTW
安装：
MKL
如果想在 CPU 上进行训练，强烈建议安装 Intel MKL
执行如下代码更新 .bashrc file
# We assume Torch will be installed in $HOME/usr.
# Change according to your needs.
export PATH=$HOME/usr/bin:$PATH
# This is to detect MKL during compilation
# but also to make sure it is found at runtime.
INTEL_DIR=/opt/intel/lib/intel64
MKL_DIR=/opt/intel/mkl/lib/intel64
MKL_INC_DIR=/opt/intel/mkl/include
if [ ! -d "$INTEL_DIR" ]; then
echo "$ warning: INTEL_DIR out of date"fi
if [ ! -d "$MKL_DIR" ]; then
echo "$ warning: MKL_DIR out of date"fi
if [ ! -d "$MKL_INC_DIR" ]; then
echo "$ warning: MKL_INC_DIR out of date"fi
# Make sure MKL can be found by Torch.
export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:$INTEL_DIR:$MKL_DIR
export CMAKE_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH
export CMAKE_INCLUDE_PATH=$CMAKE_INCLUDE_PATH:$MKL_INC_DIR
LuaJIT 和 LuaRocks
执行如下代码可以在 $HOME/usr 下安装 LuaJIT 和 LuaRocks，如果你想要进行系统级安装，删掉代码中的 -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=$HOME/usr 即可。
git clone https://github.com/torch/luajit-rocks.git
cd luajit-rocks
mkdir build; cd build
cmake .. -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=$HOME/usr -DWITH_LUAJIT21=OFF
make -j 4
make installcd ../..
接下来，我们假定 luarocks 和 luajit 被安装在 $PATH 下，如果你把它们安装在 $HOME/usr 下了，可以执行 ~/usr/bin/luarocks 和 ~/usr/bin/luajit 这两段代码。
如果你想采用 wav2letter decoder，需要安装 KenLM。
这里需要用到 Boost：
# make sure boost is installed (with system/thread/test modules)
# actual command might vary depending on your system
sudo apt-get install libboost-dev libboost-system-dev libboost-thread-dev libboost-test-dev
Boost 安装之后就可以安装 KenLM 了：
wget https://kheafield.com/code/kenlm.tar.gz
tar xfvz kenlm.tar.gzcd kenlm
mkdir build && cd build
cmake .. -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=$HOME/usr -DCMAKE_POSITION_INDEPENDENT_CODE=ON
make -j 4
make install
cp -a lib/* ~/usr/lib # libs are not installed by default :(cd ../..
如果计划用到多 CPU/GPU（或者多设备），需要安装 OpenMPI 和 TorchMPI
免责声明：我们非常鼓励大家重新编译 OpenMPI。标准发布版本中的 OpenMPI 二进制文件编译标记不一致，想要成功编译和运行 TorchMPI，确定的编译标记至关重要。
先安装 OpenMPI：
wget https://www.open-mpi.org/software/ompi/v2.1/downloads/openmpi-2.1.2.tar.bz2
tar xfj openmpi-2.1.2.tar.bz2cd openmpi-2.1.2; mkdir build; cd build
./configure --prefix=$HOME/usr --enable-mpi-cxx --enable-shared --with-slurm --enable-mpi-thread-multiple --enable-mpi-ext=affinity,cuda --with-cuda=/public/apps/cuda/9.0
make -j 20 all
make install
注意：也可以执行 openmpi-3.0.0.tar.bz2，但需要删掉 --enable-mpi-thread-multiple。
接下来可以安装 TorchMPI 了：
MPI_CXX_COMPILER=$HOME/usr/bin/mpicxx ~/usr/bin/luarocks install torchmpi
Torch 和其他 Torch 包
luarocks install torch
luarocks install cudnn # for GPU supportluarocks install cunn # for GPU support
wav2letter 包
git clone https://github.com/facebookresearch/wav2letter.git
cd wav2letter
cd gtn && luarocks make rocks/gtn-scm-1.rockspec && cd ..
cd speech && luarocks make rocks/speech-scm-1.rockspec && cd ..
cd torchnet-optim && luarocks make rocks/torchnet-optim-scm-1.rockspec && cd ..
cd wav2letter && luarocks make rocks/wav2letter-scm-1.rockspec && cd ..
# Assuming here you got KenLM in $HOME/kenlm
# And only if you plan to use the decoder:
cd beamer && KENLM_INC=$HOME/kenlm luarocks make rocks/beamer-scm-1.rockspec && cd ..
训练 wav2letter 模型
数据预处理
数据文件夹中有预处理不同数据集的多个脚本，现在我们只提供预处理 LibriSpeech 和 TIMIT 数据集的脚本。
下面是预处理 LibriSpeech ASR 数据集的案例：
wget http://www.openslr.org/resources/12/dev-clean.tar.gz
tar xfvz dev-clean.tar.gz# repeat for train-clean-100, train-clean-360, train-other-500, dev-other, test-clean, test-other
luajit ~/wav2letter/data/librispeech/create.lua ~/LibriSpeech ~/librispeech-proc
luajit ~/wav2letter/data/utils/create-sz.lua librispeech-proc/train-clean-100 librispeech-proc/train-clean-360 librispeech-proc/train-other-500 librispeech-proc/dev-clean librispeech-proc/dev-other librispeech-proc/test-clean librispeech-proc/test-other
训练
mkdir experiments
luajit ~/wav2letter/train.lua --train -rundir ~/experiments -runname hello_librispeech -arch ~/wav2letter/arch/librispeech-glu-highdropout -lr 0.1 -lrcrit 0.0005 -gpu 1 -linseg 1 -linlr 0 -linlrcrit 0.005 -onorm target -nthread 6 -dictdir ~/librispeech-proc -datadir ~/librispeech-proc -train train-clean-100+train-clean-360+train-other-500 -valid dev-clean+dev-other -test test-clean+test-other -gpu 1 -sqnorm -mfsc -melfloor 1 -surround "|" -replabel 2 -progress -wnorm -normclamp 0.2 -momentum 0.9 -weightdecay 1e-05
多 GPU 训练
利用 OpenMPI
mpirun -n 2 --bind-to none ~/TorchMPI/scripts/wrap.sh luajit ~/wav2letter/train.lua --train -mpi -gpu 1 ...
运行 decoder（推理阶段）
为了运行 decoder，需要做少量预处理。
首先创建一个字母词典，其中包括在 wav2letter 中用到的特殊重复字母：
cat ~/librispeech-proc/letters.lst >> ~/librispeech-proc/letters-rep.lst && echo "1" >> ~/librispeech-proc/letters-rep.lst && echo "2" >> ~/librispeech-proc/letters-rep.lst
然后将得到一个语言模型，并对这个模型进行预处理。这里，我们将使用预先训练过的 LibriSpeech 语言模型，大家也可以用 KenLM 训练自己的模型。然后，我们对模型进行预处理，脚本可能会对错误转录的单词给予警告，这不是什么大问题，因为这些词很少见。
wget http://www.openslr.org/resources/11/3-gram.pruned.3e-7.arpa.gz luajit
~/wav2letter/data/utils/convert-arpa.lua ~/3-gram.pruned.3e-7.arpa.gz ~/3-gram.pruned.3e-7.arpa ~/dict.lst -preprocess ~/wav2letter/data/librispeech/preprocess.lua -r 2 -letters letters-rep.lst
可选项：利用 KenLM 将模型转换成二进制格式，加载起来将会更快。
build_binary 3-gram.pruned.3e-7.arpa 3-gram.pruned.3e-7.bin
现在运行 test.lua lua，可以生成 emission。下面的脚本可以显示出字母错误率 (LER) 和单词错误率 (WER)。
luajit ~/wav2letter/test.lua ~/experiments/hello_librispeech/001_model_dev-clean.bin -progress -show -test dev-clean -save
一旦存储好 emission，可以执行 decoder 来计算 WER：
luajit ~/wav2letter/decode.lua ~/experiments/hello_librispeech dev-clean -show -letters ~/librispeech-proc/letters-rep.lst -words ~/dict.lst -lm ~/3-gram.pruned.3e-7.arpa -lmweight 3.1639 -beamsize 25000 -beamscore 40 -nthread 10 -smearing max -show
预训练好的模型：
我们提供训练充分的 LibriSpeech 模型：
wget https://s3.amazonaws.com/wav2letter/models/librispeech-glu-highdropout.bin
注意：该模型是在 Facebook 的框架下训练好的，因此需要用稍微不同的参数来运行 test.lua
luajit ~/wav2letter/test.lua ~/librispeech-glu-highdropout.bin -progress -show -test dev-clean -save -datadir ~/librispeech-proc/ -dictdir ~/librispeech-proc/ -gfsai
大家可以加入 wav2letter 社群
Facebook：https://www.facebook.com/groups/717232008481207/
Google 社群：https://groups.google.com/forum/#!forum/wav2letter-users
via：GitHub
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