首頁(yè) 資訊 聽(tīng)懂未來(lái):AI語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)的進(jìn)步與實(shí)戰(zhàn)

聽(tīng)懂未來(lái):AI語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)的進(jìn)步與實(shí)戰(zhàn)

來(lái)源:泰然健康網(wǎng) 時(shí)間:2024年12月20日 21:41

2023-12-01 886 發(fā)布于吉林

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本文全面探索了語(yǔ)音識(shí)別技術(shù),從其歷史起源、關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展到廣泛的實(shí)際應(yīng)用案例,揭示了這一領(lǐng)域的快速進(jìn)步和深遠(yuǎn)影響。文章深入分析了語(yǔ)音識(shí)別在日常生活及各行業(yè)中的變革作用,展望了其未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。

一、引言

語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)的魅力與挑戰(zhàn)

在人工智能的輝煌進(jìn)程中,語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)無(wú)疑占據(jù)了一個(gè)至關(guān)重要的地位。從最初的簡(jiǎn)單命令識(shí)別到今日能理解復(fù)雜語(yǔ)境的智能助手,語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)已經(jīng)深入人類生活的各個(gè)角落。它不僅改變了我們與機(jī)器交流的方式,更開(kāi)啟了一個(gè)全新的互動(dòng)時(shí)代。

語(yǔ)音識(shí)別的基本概念

語(yǔ)音識(shí)別,簡(jiǎn)而言之,就是將人類的語(yǔ)音轉(zhuǎn)化為機(jī)器可理解的文字或命令。這一過(guò)程涉及到聲音信號(hào)的捕捉、分析和轉(zhuǎn)換。在這個(gè)過(guò)程中,最大的挑戰(zhàn)之一便是理解和模擬人類的語(yǔ)音理解能力。例如,當(dāng)我們對(duì)著智能手機(jī)說(shuō)“明天上海的天氣如何?”時(shí),語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)不僅要準(zhǔn)確捕捉我們的話語(yǔ),還要理解其中的意圖,即查詢明天上海的天氣預(yù)報(bào)。

技術(shù)的進(jìn)步與應(yīng)用

隨著深度學(xué)習(xí)技術(shù)的發(fā)展,語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍?,F(xiàn)在的語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)能夠處理自然語(yǔ)言,甚至能夠根據(jù)上下文來(lái)理解語(yǔ)言的真正含義。拿智能助手來(lái)說(shuō),無(wú)論是蘋(píng)果的Siri、谷歌助手還是亞馬遜的Alexa,它們不僅可以回答簡(jiǎn)單的查詢問(wèn)題,還能進(jìn)行復(fù)雜的對(duì)話和任務(wù)處理,如控制智能家居、設(shè)置提醒等。

實(shí)際應(yīng)用的影響

語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用極大地提高了我們的生活和工作效率。在醫(yī)療領(lǐng)域,語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)幫助醫(yī)生更快地記錄病歷,從而節(jié)省時(shí)間并減少錯(cuò)誤。在汽車行業(yè),語(yǔ)音控制系統(tǒng)使駕駛更安全,因?yàn)樗緳C(jī)可以通過(guò)語(yǔ)音命令而不是手動(dòng)操作來(lái)控制車輛功能。此外,對(duì)于視力障礙人士,語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)提供了一種有效的交流方式,極大地提高了他們的生活質(zhì)量。

通過(guò)這些例子,我們可以看到語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)不僅是一項(xiàng)前沿科技,更是一種深刻改變我們?nèi)粘I詈凸ぷ鞣绞降墓ぞ?。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步,未來(lái)的語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)將更加智能、高效,為我們的生活帶來(lái)更多可能性。

二、語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)的歷史

語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)的歷史是一段關(guān)于人類與機(jī)器交流方式演進(jìn)的故事。它從最初的機(jī)械模型到現(xiàn)在的基于深度學(xué)習(xí)的智能系統(tǒng),經(jīng)歷了多個(gè)重要的發(fā)展階段。

1. 初期探索(1950s - 1970s)

早期的實(shí)驗(yàn)

1952年,Bell Labs開(kāi)發(fā)了“奧黛麗”(Audrey)系統(tǒng),能夠識(shí)別數(shù)字的語(yǔ)音。
1970年代,IBM的“鞋匠”(Shoebox)系統(tǒng)能夠識(shí)別約16個(gè)英文單詞。

這一時(shí)期的語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)基本上是基于模板匹配的方法,效果有限。

2. 隱馬爾可夫模型的興起(1980s)

算法創(chuàng)新

1980s:隱馬爾可夫模型(HMM)被引入到語(yǔ)音識(shí)別中,大大提高了識(shí)別的準(zhǔn)確性。
研究者如James Baker在卡內(nèi)基梅隆大學(xué)對(duì)這方面的研究做出了重要貢獻(xiàn)。

HMM的引入標(biāo)志著語(yǔ)音識(shí)別從模式匹配向統(tǒng)計(jì)模型的轉(zhuǎn)變。

3. 深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用(2000s - 現(xiàn)今)

深度學(xué)習(xí)的革命

2000年代初,深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(DNN)開(kāi)始被應(yīng)用于語(yǔ)音識(shí)別,極大地改善了識(shí)別效果。
研究者如Geoffrey Hinton和他的團(tuán)隊(duì)在多倫多大學(xué)推動(dòng)了深度學(xué)習(xí)在語(yǔ)音識(shí)別中的應(yīng)用。

深度學(xué)習(xí)的引入使得系統(tǒng)能夠自動(dòng)從大量數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)特征,這是一個(gè)巨大的飛躍。

4. 現(xiàn)代語(yǔ)音識(shí)別的發(fā)展

突破性成就

近年來(lái),語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)全新的階段,特別是隨著谷歌、亞馬遜、蘋(píng)果等大公司的加入。
這一時(shí)期,出現(xiàn)了像谷歌的WaveNet這樣的新技術(shù),能夠生成極其自然的語(yǔ)音。
自動(dòng)語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)(ASR)在準(zhǔn)確率和速度上達(dá)到了新高,使得實(shí)時(shí)語(yǔ)音識(shí)別成為可能。

5. 未來(lái)趨勢(shì)

隨著技術(shù)的不斷發(fā)展,未來(lái)的語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)預(yù)計(jì)將更加精準(zhǔn),更能理解復(fù)雜的語(yǔ)境和多樣的口音。人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)的進(jìn)一步發(fā)展將使語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)更加智能化,可能會(huì)出現(xiàn)新的突破性算法和應(yīng)用。

通過(guò)了解語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)的歷史,我們不僅能夠?qū)@項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展有更深入的理解,也能夠更好地預(yù)測(cè)它的未來(lái)方向。這一歷史證明了技術(shù)創(chuàng)新的重要性,并展示了研究者如何一步步推進(jìn)這個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展。

三、當(dāng)前語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)概況

當(dāng)前的語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)已經(jīng)非常先進(jìn),它依賴于復(fù)雜的算法和大量的數(shù)據(jù)來(lái)理解和轉(zhuǎn)換人類的語(yǔ)音。這一部分將深入探討這些技術(shù)的關(guān)鍵組成部分,并通過(guò)Python代碼示例展示其基本原理。

核心技術(shù)介紹

1. 深度學(xué)習(xí)在語(yǔ)音識(shí)別中的應(yīng)用

深度學(xué)習(xí)是推動(dòng)現(xiàn)代語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。通過(guò)使用大型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)能夠?qū)W習(xí)復(fù)雜的語(yǔ)音模式和特征。這些模型,如卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(CNN)和遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(RNN),能夠處理時(shí)間序列數(shù)據(jù),使得系統(tǒng)能夠理解語(yǔ)音流的動(dòng)態(tài)特性。

2. 自然語(yǔ)言處理(NLP)

自然語(yǔ)言處理技術(shù)使語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)能夠不僅僅轉(zhuǎn)換文字,還能理解語(yǔ)言的含義和上下文。這涉及到語(yǔ)義分析、情感分析等高級(jí)特性,使得系統(tǒng)能夠更加智能化地響應(yīng)用戶的需求。

技術(shù)細(xì)節(jié)與代碼示例

為了更好地理解這些技術(shù),我們可以看一個(gè)簡(jiǎn)單的Python示例,展示如何使用深度學(xué)習(xí)模型進(jìn)行基礎(chǔ)的語(yǔ)音識(shí)別。在這個(gè)例子中,我們將使用PyTorch,一個(gè)流行的深度學(xué)習(xí)框架。

import torch import torchaudio from torchaudio.models import wav2vec2_base # 加載預(yù)訓(xùn)練的Wav2Vec 2.0模型 model = wav2vec2_base(pretrained=True) # 載入并處理一個(gè)音頻文件 waveform, sample_rate = torchaudio.load('example.wav') waveform = waveform.mean(dim=0).unsqueeze(0) # 應(yīng)用模型 with torch.no_grad(): features, _ = model(waveform) # 在這里,features將包含音頻的特征表示

這個(gè)簡(jiǎn)單的代碼示例展示了如何使用PyTorch和Wav2Vec 2.0模型來(lái)提取音頻文件的特征。在實(shí)際的語(yǔ)音識(shí)別應(yīng)用中,這些特征將被用來(lái)識(shí)別和轉(zhuǎn)換為文字。

當(dāng)前技術(shù)的局限性

盡管現(xiàn)代語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)已經(jīng)非常先進(jìn),但它仍然面臨一些挑戰(zhàn),比如在嘈雜環(huán)境中的性能下降,對(duì)不同口音的識(shí)別不足,以及處理多種語(yǔ)言時(shí)的復(fù)雜性。然而,隨著研究的深入和技術(shù)的發(fā)展,這些問(wèn)題正在逐步得到解決。

通過(guò)了解當(dāng)前語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)的概況和局限性,我們可以更好地預(yù)測(cè)未來(lái)的發(fā)展方向,以及這項(xiàng)技術(shù)將如何繼續(xù)影響我們的生活和工作。

四、語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)的關(guān)鍵組成部分

語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)是一個(gè)復(fù)雜的集成系統(tǒng),涉及多個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。這些環(huán)節(jié)共同工作,將人類的語(yǔ)音轉(zhuǎn)化為機(jī)器可理解的文字或命令。以下是對(duì)這些關(guān)鍵組成部分的詳細(xì)介紹,以及相關(guān)的代碼示例。

1. 語(yǔ)音信號(hào)處理

語(yǔ)音信號(hào)處理是語(yǔ)音識(shí)別的第一步,它包括捕捉、放大和數(shù)字化語(yǔ)音信號(hào)。

基本概念

信號(hào)采集:使用麥克風(fēng)捕捉聲音波形。
預(yù)處理:包括去噪、回聲消除等,以提高語(yǔ)音質(zhì)量。
特征提取:從處理后的信號(hào)中提取有用的信息,如頻率特征。

代碼示例:特征提取

以下是一個(gè)使用Python和librosa庫(kù)進(jìn)行特征提取的示例:

import librosa import numpy as np # 加載音頻文件 audio, sample_rate = librosa.load('example.wav', sr=None) # 提取MFCC(梅爾頻率倒譜系數(shù))特征 mfccs = librosa.feature.mfcc(y=audio, sr=sample_rate, n_mfcc=13) # 歸一化處理 mfccs = np.mean(mfccs.T, axis=0)

這段代碼提取了音頻文件的MFCC特征,這是語(yǔ)音識(shí)別中常用的一種特征。

2. 特征提取方法

特征提取是語(yǔ)音識(shí)別的核心部分,它將原始音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為機(jī)器學(xué)習(xí)模型可處理的格式。

關(guān)鍵技術(shù)

聲譜分析:將聲音信號(hào)分解為其頻譜成分。
梅爾頻率倒譜系數(shù)(MFCC):模擬人耳對(duì)聲音的感知特性。
語(yǔ)音活動(dòng)檢測(cè)(VAD):識(shí)別音頻中的語(yǔ)音部分和非語(yǔ)音部分。

3. 語(yǔ)音識(shí)別算法

語(yǔ)音識(shí)別算法是將提取的特征轉(zhuǎn)化為文字的核心環(huán)節(jié)。

主要技術(shù)

隱馬爾可夫模型(HMM):傳統(tǒng)的語(yǔ)音識(shí)別方法,適用于較簡(jiǎn)單的任務(wù)。
深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(DNN):現(xiàn)代語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)的基石,能處理更復(fù)雜的語(yǔ)音模式。

代碼示例:使用DNN進(jìn)行語(yǔ)音識(shí)別

以下是一個(gè)使用PyTorch和簡(jiǎn)化的DNN模型進(jìn)行語(yǔ)音識(shí)別的示例:

import torch import torch.nn as nn import torchaudio # 定義一個(gè)簡(jiǎn)單的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型 class SimpleDNN(nn.Module): def __init__(self): super(SimpleDNN, self).__init__() self.layer1 = nn.Linear(13, 50) self.layer2 = nn.Linear(50, 100) self.layer3 = nn.Linear(100, 50) self.out = nn.Linear(50, 10) # 假設(shè)有10個(gè)不同的標(biāo)簽 def forward(self, x): x = torch.relu(self.layer1(x)) x = torch.relu(self.layer2(x)) x = torch.relu(self.layer3(x)) x = self.out(x) return x # 創(chuàng)建模型實(shí)例 model = SimpleDNN() # 假設(shè)mfccs是之前提取的MFCC特征 mfccs_tensor = torch.tensor(mfccs).float() output = model(mfccs_tensor)

這個(gè)例子展示了如何使用一個(gè)簡(jiǎn)單的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)MFCC特征進(jìn)行處理,以進(jìn)行基本的語(yǔ)音識(shí)別。在實(shí)際應(yīng)用中,這樣的模型會(huì)更加復(fù)雜。

五、實(shí)際應(yīng)用

語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)深入到我們?nèi)粘I畹姆椒矫婷妫瑥南M(fèi)者電子產(chǎn)品到企業(yè)級(jí)應(yīng)用,它的影響無(wú)處不在。在這一部分,我們首先探討幾個(gè)日常消費(fèi)者最常見(jiàn)的使用場(chǎng)景,然后深入到更復(fù)雜的商業(yè)和工業(yè)應(yīng)用案例。

1. 智能手機(jī)助手

幾乎每個(gè)智能手機(jī)用戶都曾與手機(jī)中的語(yǔ)音助手互動(dòng)過(guò)。這些助手,如蘋(píng)果的Siri、谷歌助手或三星的Bixby,能夠執(zhí)行各種任務(wù),包括設(shè)置鬧鐘、發(fā)送短信、查找信息或播放音樂(lè)。它們不僅提供了一種便利的交互方式,也極大地豐富了智能手機(jī)的功能。

2. 智能家居控制

隨著智能家居設(shè)備的普及,語(yǔ)音控制已成為家庭自動(dòng)化的重要組成部分。用戶可以通過(guò)語(yǔ)音命令控制燈光、調(diào)節(jié)恒溫器、操作智能電視和音響系統(tǒng)等。例如,通過(guò)亞馬遜的Echo或谷歌的Home設(shè)備,用戶可以輕松管理家中的多個(gè)智能設(shè)備。

3. 車載語(yǔ)音系統(tǒng)

現(xiàn)代汽車配備的車載語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)使駕駛更安全、更便捷。司機(jī)可以通過(guò)語(yǔ)音命令控制導(dǎo)航系統(tǒng)、打電話、更換音樂(lè)或獲取實(shí)時(shí)交通信息,而無(wú)需移開(kāi)視線或手離開(kāi)方向盤(pán)。

4. 客服自動(dòng)化

語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)在客服領(lǐng)域的應(yīng)用正在改變我們與企業(yè)的交流方式。許多公司利用語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)來(lái)自動(dòng)化客戶服務(wù),提供24小時(shí)的自動(dòng)應(yīng)答服務(wù)。這些系統(tǒng)能夠理解客戶的查詢,并提供相關(guān)的答案或?qū)⒑艚修D(zhuǎn)接至適當(dāng)?shù)牟块T(mén)。

5. 醫(yī)療行業(yè)應(yīng)用

在醫(yī)療領(lǐng)域,語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)被用于提高記錄的準(zhǔn)確性和效率。醫(yī)生和護(hù)士可以通過(guò)語(yǔ)音來(lái)記錄病人的病歷和診斷信息,這不僅節(jié)省了時(shí)間,也減少了手動(dòng)輸入時(shí)可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤。

6. 教育領(lǐng)域的變革

教育行業(yè)也在利用語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)來(lái)促進(jìn)學(xué)習(xí)和教學(xué)。例如,語(yǔ)音識(shí)別可以幫助教師快速記錄課堂筆記,或者幫助語(yǔ)言學(xué)習(xí)者改善發(fā)音。此外,它也為殘障學(xué)生提供了更多的學(xué)習(xí)工具和機(jī)會(huì)。

通過(guò)這些實(shí)戰(zhàn)案例,我們可以看到語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)不僅改變了我們與設(shè)備的交互方式,還在各行各業(yè)中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。隨著技術(shù)的持續(xù)發(fā)展,我們可以預(yù)期在未來(lái)會(huì)有更多創(chuàng)新的應(yīng)用出現(xiàn)。

六、總結(jié)

本文深入探討了語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)的各個(gè)方面,從其歷史發(fā)展到當(dāng)前的技術(shù)狀態(tài),再到實(shí)際應(yīng)用案例,展現(xiàn)了這一技術(shù)的全貌。

語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)的演變

我們首先回顧了語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)的歷史,看到了從最初的數(shù)字識(shí)別到復(fù)雜的自然語(yǔ)言處理能力的演進(jìn)。這一歷史既展示了技術(shù)的進(jìn)步,也反映了研究者們?cè)谶@個(gè)領(lǐng)域所做的不懈努力。

當(dāng)前技術(shù)的成就

我們接著探討了當(dāng)前語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)的關(guān)鍵組成部分,包括語(yǔ)音信號(hào)處理、特征提取方法和語(yǔ)音識(shí)別算法。通過(guò)這些技術(shù)的細(xì)節(jié)解析,我們了解到深度學(xué)習(xí)在推動(dòng)這一領(lǐng)域發(fā)展中的核心作用。

實(shí)際應(yīng)用的廣泛性

文章進(jìn)一步介紹了語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)在各行各業(yè)中的應(yīng)用,從日常生活中的智能助手和智能家居控制,到醫(yī)療、教育、客服等領(lǐng)域的變革。這些案例說(shuō)明了語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)不僅是一種技術(shù)進(jìn)步,更是一種生活方式的轉(zhuǎn)變。

展望未來(lái)

最后,我們可以看到,語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)作為人工智能領(lǐng)域的一個(gè)重要分支,其未來(lái)充滿無(wú)限可能。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用的不斷擴(kuò)展,我們期待語(yǔ)音識(shí)別將在未來(lái)帶來(lái)更加便捷、高效和智能的生活體驗(yàn)。

綜上所述,語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)不僅是一個(gè)不斷發(fā)展的技術(shù)領(lǐng)域,也是一個(gè)改變我們與世界互動(dòng)方式的強(qiáng)大工具。隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用的深入,它將繼續(xù)塑造我們的工作和生活方式。

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AI技術(shù),引領(lǐng)未來(lái)家居生活更智能
探索未來(lái)科技:五款創(chuàng)新AI語(yǔ)音智能手環(huán)功能深度解析與選購(gòu)指南
關(guān)鍵策略與實(shí)踐場(chǎng)景:AI技術(shù)下的媒體創(chuàng)意傳播
語(yǔ)音識(shí)別=同傳?科大訊飛“AI同傳”被指造假
AI醫(yī)生:發(fā)展現(xiàn)狀、挑戰(zhàn)與未來(lái)展望
AI與未來(lái)醫(yī)療:革命性的技術(shù),觸手可及的健康

網(wǎng)址: 聽(tīng)懂未來(lái):AI語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)的進(jìn)步與實(shí)戰(zhàn) http://www.u1s5d6.cn/newsview682452.html

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