1 摘要

對話式人工智能（AI）是一個快速發(fā)展的機(jī)器學(xué)習(xí)（ML）領(lǐng)域，旨在使人機(jī)交互更加自然直觀。它借助先進(jìn)的算法和技術(shù)來理解自然語言輸入，并使機(jī)器能夠像人一樣地作出響應(yīng)。通過將對話式AI框架集成到工具和系統(tǒng)中，用戶可以使用自然語言指令來與機(jī)器互動。這些智能系統(tǒng)能夠理解用戶的語意和語境，記住用戶偏好，并進(jìn)行有意義的對話。

隨著語音應(yīng)用在日常生活中占據(jù)日益重要的地位，本文將主要圍繞能夠理解并對口頭語言而非書面文本作出反應(yīng)的對話式AI展開探討。我們將探討一些正在推動對話式AI市場不斷增長的先進(jìn)技術(shù)，以及語音助手實(shí)現(xiàn)廣泛應(yīng)用所面臨的挑戰(zhàn)。改善語音應(yīng)用用戶體驗的一個關(guān)鍵因素是開發(fā)語音用戶界面（VUI）。為了實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的語音識別并提升整體音頻質(zhì)量，高信噪比（SNR）MEMS（微機(jī)電系統(tǒng)）麥克風(fēng)正在作為一個關(guān)鍵元器件而存在。

這些擁有緊湊尺寸和高靈敏度的高性能MEMS麥克風(fēng)，可幫助實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)的語音捕獲，進(jìn)行背景噪聲過濾，并確保為對話式AI系統(tǒng)提供更清晰的音頻輸入。在本文中，我們將探討在語音應(yīng)用中集成高信噪比MEMS麥克風(fēng)，如何能夠幫助大幅提高語音識別精度，以及實(shí)現(xiàn)更自然和無縫化的人機(jī)交互。

2 設(shè)備和應(yīng)用

對話式AI已成為現(xiàn)有的許多設(shè)備和應(yīng)用中不可或缺的一部分，它改變了我們在各種環(huán)境下與技術(shù)進(jìn)行交互的方式。一些我們非常熟悉的、高度依賴對話式AI技術(shù)的應(yīng)用包括：

智能音箱 – 智能音箱是一種集成有能夠響應(yīng)用戶請求的語音助手的獨(dú)立音箱。市面上最著名的智能音箱包括集成谷歌語音助手的Google Home音箱、集成Alexa語音助手的Amazon Echo音箱以及集成Siri語音助手的Apple HomePod音箱。

車載語音交互系統(tǒng) – 集成了語音助手的汽車讓司機(jī)能夠?qū)Ｗ⒂诓倏胤较虮P和觀察路況。司機(jī)可以語音控制音樂播放、導(dǎo)航系統(tǒng)和空調(diào)溫度，而無需為了查找按鈕或瀏覽菜單而分心。

智能家居系統(tǒng) – 智能家居系統(tǒng)為利用自然語言指令來操作家居控制系統(tǒng)提供了一種簡便的方法。集成有對話式AI的常見設(shè)備包括照明系統(tǒng)、溫控器及安防系統(tǒng)等。

智能會議系統(tǒng) – 智能會議系統(tǒng)是一種利用對話式AI來進(jìn)行會議文字轉(zhuǎn)錄和翻譯的高效工具。這些系統(tǒng)通常集成了語音助手來完成日程安排、確定行動項目和編寫會議記錄等行政任務(wù)。

3 重塑對話式AI未來的趨勢

集成有對話式AI的設(shè)備和應(yīng)用市場最近幾年實(shí)現(xiàn)了迅猛的增長，新冠肺炎疫情的爆發(fā)更是加速了它們的應(yīng)用。受提高效率和對話式AI技術(shù)進(jìn)步的影響，語音助手市場從2023年到2030年之間預(yù)計將以33.5%的復(fù)合年均增長率（CAGR）增長。目前推動這一技術(shù)增長的一些趨勢包括：

語音識別算法的改進(jìn) – 隨著對話式AI的普及，語音識別的數(shù)據(jù)集不斷增長，這意味著語音識別算法越來越能更好地識別詞語、短語及真人說話的方式。這也意味著語音識別技術(shù)能夠更好地識別語言、口音和方言。

自然語言處理的進(jìn)步 – 自然語言處理是對話式AI理解用戶請求的機(jī)制。自然語言處理算法的日益完善提高了對話式AI的精度和個性化水平，使得對話式AI變得更加直觀和可靠。

語音控制設(shè)備的使用增加 – 隨著語音控制技術(shù)被越來越多地集成到設(shè)備和應(yīng)用中，對話式AI的需求出現(xiàn)了不斷增長，這進(jìn)一步推動了該領(lǐng)域的發(fā)展。隨著技術(shù)的進(jìn)步，虛擬助手將能處理越來越復(fù)雜的任務(wù)，并提供更好的輸出。隨著對話式AI對工作效率的不斷提高，使用語音應(yīng)用的企業(yè)數(shù)量預(yù)計將不斷增加。

4 語音助手實(shí)現(xiàn)廣泛應(yīng)用所面臨的挑戰(zhàn)

隨著語音識別和自然語言處理技術(shù)的迅速發(fā)展，先進(jìn)對話式AI系統(tǒng)的市場需求也有了顯著增長。盡管有了這些進(jìn)步，用戶仍會遇到阻礙語音助手廣泛使用的苦惱。阻礙這項技術(shù)實(shí)現(xiàn)廣泛應(yīng)用的許多挑戰(zhàn)都與數(shù)據(jù)隱私有關(guān)，比如用戶擔(dān)心存儲在云端的語音數(shù)據(jù)的安全性，以及設(shè)備可能通過被動監(jiān)聽記錄私人對話。

用戶在與語音助手的互動中也會面臨一些苦惱。幾乎所有新操作系統(tǒng)和設(shè)備中都集成了語音助手，但眾所周知，它們會混淆同音詞，錯誤地理解口音，并且需要發(fā)音非常準(zhǔn)確。語音助手很難應(yīng)付有任何背景噪聲的環(huán)境，而且經(jīng)常難以理解有言語表達(dá)障礙的用戶。這些語音識別問題，可能都是由設(shè)備中集成的劣質(zhì)麥克風(fēng)引起的。

語音用戶界面（VUI）是對話式AI技術(shù)（比如語音助手）的一個重要組成部分。用戶通過對VUI說話來與語音助手互動。一個有效的語音助手，以及一個有效的VUI，必須能準(zhǔn)確地聽到并理解語音指令。不能理解用戶會給用戶帶來令人沮喪的使用體驗。

5 高信噪比MEMS麥克風(fēng)如何幫助改進(jìn)用戶體驗

雖然用戶可以通過清晰直接地對著語音助手說話，避開嘈雜環(huán)境的同時只給出簡單的指令，以此來避免語音助手理解錯誤。但這些方法會限制對話式AI的潛力，并讓用戶對與語音助手進(jìn)行自然的對話式交互感到失望。

解決這個問題的一個成熟解決方案是改進(jìn)VUI的語音捕捉or語音采集。高信噪比 MEMS麥克風(fēng)能夠支持在不完美的環(huán)境下捕獲清晰的音頻，并幫助改進(jìn)語音識別、遠(yuǎn)場語音拾取和語境理解，以及實(shí)現(xiàn)對音頻和視覺輸入都能理解的多模態(tài)系統(tǒng)——這是解決阻礙語音助手實(shí)現(xiàn)廣泛應(yīng)用的許多挑戰(zhàn)的關(guān)鍵。

5.1 改進(jìn)語音識別

高信噪比MEMS麥克風(fēng)能夠捕獲清晰、準(zhǔn)確的語音信號，這為改進(jìn)語音識別算法的性能奠定了基礎(chǔ)。MEMS麥克風(fēng)能夠從背景噪聲中捕獲語音，這意味著語音助手可以更好地理解用戶發(fā)出的指令和咨詢的問題。能否提供更優(yōu)質(zhì)輸入信號的麥克風(fēng)，也能提高語音助手理解的準(zhǔn)確性。因為能夠更好地適應(yīng)用戶向語音助手提出問題時所處的真實(shí)語音環(huán)境，所以高信噪比MEMS麥克風(fēng)可以提升語音交互的整體用戶體驗和效率。

5.2 降噪和遠(yuǎn)場語音拾取

高信噪比使得MEMS麥克風(fēng)能夠清晰地捕捉語音指令。信噪比是指麥克風(fēng)應(yīng)當(dāng)拾取的有用音頻與麥克風(fēng)本身產(chǎn)生的噪聲之間的差異，因此高信噪比意味著麥克風(fēng)能夠捕獲更多有用信號。高信噪比結(jié)合高靈敏度可幫助實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)場語音拾取，使得用戶能夠遠(yuǎn)距離或在嘈雜的環(huán)境下與語音助手進(jìn)行交互。

語音信號水平及語音源與設(shè)備之間的距離不同的標(biāo)準(zhǔn)VUI用例

如圖所示，高信噪比麥克風(fēng)在低語或輕聲說話場景下?lián)碛懈咝阅艿梅?/p>

主動降噪和遠(yuǎn)場語音拾取提高了語音助手在智能家居、會議室、客戶支持系統(tǒng)和公共場所等不同嘈雜場景中的可用性。英飛凌進(jìn)行的一項研究表明，具有75dB信噪比的高信噪比MEMS麥克風(fēng)，捕獲的音頻比標(biāo)準(zhǔn)麥克風(fēng)（比如商用語音助手中所使用的麥克風(fēng)）好40%。

5.3 語境理解和多模式交互

采用高信噪比MEMS麥克風(fēng)的VUI還能夠從語調(diào)和重音等用戶語音中捕獲語境信息。這一語境理解能力使得語音助手能夠推斷用戶意圖，從而提供更準(zhǔn)確和個性化的應(yīng)答。

這一性能改進(jìn)也為實(shí)現(xiàn)多模式交互提供了可能。例如，將VUI和高信噪比MEMS麥克風(fēng)與面部識別模型相結(jié)合時，用戶可通過語音指令和面部表情來與設(shè)備進(jìn)行交互，從而進(jìn)一步提高了語音助手對用戶意思的理解能力。

6 結(jié)論

高信噪比MEMS麥克風(fēng)對于改進(jìn)VUI中使用的對話式AI模型的效果至關(guān)重要。它們可提高語音識別精度，實(shí)現(xiàn)降噪和遠(yuǎn)場語音拾取，支持語境理解，并實(shí)現(xiàn)多模式交互。高信噪比MEMS麥克風(fēng)即使在嘈雜環(huán)境下也能確保擁有最優(yōu)性能，因而可以捕獲清晰的語音信號。高信噪比MEMS麥克風(fēng)讓用戶與虛擬助手之間的交互更可靠，因而可以實(shí)現(xiàn)更好的用戶體驗。

而且，高信噪比MEMS麥克風(fēng)技術(shù)的進(jìn)步為持續(xù)改進(jìn)和提高語音助手可靠性提供了巨大的潛力。麥克風(fēng)靈敏度、信號處理和降噪技術(shù)的不斷發(fā)展，將幫助進(jìn)一步提升對話式AI系統(tǒng)的性能。隨著高信噪比MEMS麥克風(fēng)的不斷改進(jìn)，我們在人機(jī)交互方面也能取得巨大進(jìn)步，從而為基于語音的技術(shù)釋放新的潛力。

對話式AI擁有光明的前景。語音識別、語境感知和訓(xùn)練模型的創(chuàng)新，意味著語音助手將能處理更復(fù)雜的指令和對話。先進(jìn)的算法結(jié)合優(yōu)質(zhì)的麥克風(fēng)，意味著用戶將能獲得更舒適、更直觀的語音助手使用體驗。

7 英飛凌的高信噪比MEMS麥克風(fēng)

英飛凌的XENSIV MEMS麥克風(fēng)具有高信噪比和低失真的特性（即使在高聲壓級下），以及部件與部件之間的相位和靈敏度一致性，平坦的頻率響應(yīng)（低頻滾降）和超低群時延。結(jié)合可選的功耗模式和小巧的封裝尺寸，英飛凌XENSIV MEMS麥克風(fēng)已成為集成有對話式AI的設(shè)備的理想選擇。

審核編輯：劉清