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Cross-modal Knowledge Transfer Learning as Graph Matching Based on Optimal Transport for ASR

Created by
  • Haebom

저자

Xugang Lu, Peng Shen, Yu Tsao, Hisashi Kawai

개요

본 논문은 사전 훈련된 언어 모델(PLM)의 언어 지식을 음향 특징 학습에 전달하여 엔드투엔드 자동 음성 인식(E2E-ASR) 성능을 향상시키는 연구에 관한 것이다. 기존 최적 수송(OT) 기반 방법들이 언어 및 음향 모달리티 간의 차이를 해소하는 데 효과적이었지만, 특징 벡터를 순서 없는 집합으로 취급하여 구조적 관계를 고려하지 못하는 한계를 지닌다. 이를 해결하기 위해 본 논문에서는 언어 및 음향 시퀀스를 구조화된 그래프로 모델링하는 그래프 매칭 최적 수송(GM-OT)을 제안한다. GM-OT는 노드 간의 Wasserstein 거리(WD)와 에지 간의 Gromov-Wasserstein 거리(GWD)를 모두 최소화하는 융합 Gromov-Wasserstein 거리(FGWD) 공식을 사용하여 구조적 정렬 및 효율적인 지식 전달을 가능하게 한다. 만다린어 ASR에 대한 실험 결과, 제안된 방법이 기존 최첨단 모델보다 성능이 크게 향상됨을 보여준다.

시사점, 한계점

시사점:
그래프 기반의 최적 수송을 활용하여 언어 및 음향 모달리티 간의 구조적 관계를 고려한 지식 전달이 가능함을 보임.
기존 OT 기반 방법들의 한계를 극복하고, 더 효율적인 지식 전달을 가능하게 함.
만다린어 ASR에서 기존 최첨단 모델을 능가하는 성능 향상을 달성함.
이전의 OT 기반 방법들을 GM-OT 프레임워크 내의 특수한 경우로 설명할 수 있는 이론적 분석 제공.
한계점:
제안된 방법의 효과가 특정 언어(만다린어)와 특정 ASR 시스템(CTC 기반 E2E-ASR)에 국한될 가능성.
다른 언어나 ASR 시스템에 적용했을 때의 일반화 성능에 대한 추가 연구가 필요.
그래프 구조 설계 및 매개변수 최적화에 대한 민감도 분석이 부족할 수 있음.
계산 복잡도가 높아질 수 있음.
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