［摘 要］隨著科技的飛速發(fā)展，智能語(yǔ)音助手已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡囊徊糠?。其中，模式識(shí)別技術(shù)作為智能語(yǔ)音助手的核心組成部分，對(duì)于語(yǔ)音信號(hào)的識(shí)別和處理起著至關(guān)重要的作用。文章深入探討了模式識(shí)別在智能語(yǔ)音助手中的應(yīng)用研究，并分析了其未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。

［關(guān)鍵詞］模式識(shí)別；智能語(yǔ)音助手；發(fā)展趨勢(shì)

［中圖分類(lèi)號(hào)］TN912.3 ［文獻(xiàn)標(biāo)志碼］A ［文章編號(hào)］2095–6487（2024）09–0138–03

1 模式識(shí)別

1.1 什么是模式識(shí)別

如何利用數(shù)值算法，依據(jù)數(shù)據(jù)的特性將其歸類(lèi)至特定范疇內(nèi)，即所謂的模式識(shí)別的過(guò)程。隨著計(jì)算機(jī)科技的進(jìn)步，人們可能有能力深入探索復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理流程，其中一種重要的表現(xiàn)方式便是生物對(duì)于周?chē)h(huán)境和物的辨識(shí)。模式識(shí)別以圖像處理與計(jì)算機(jī)視覺(jué)、語(yǔ)言信息處理、腦網(wǎng)絡(luò)組、類(lèi)腦智能等為主要研究方向，研究人類(lèi)模式識(shí)別的機(jī)理以及有效的計(jì)算方法。

1.2 模式識(shí)別的發(fā)展歷程

早期對(duì)于模式識(shí)別的主要關(guān)注點(diǎn)在于其與數(shù)理的關(guān)系中。大約是在20 世紀(jì)50 年代晚期時(shí)，由F · 羅森布拉特提出了簡(jiǎn)單模仿人類(lèi)大腦處理方式的一種算法—— 數(shù)學(xué)感應(yīng)器，這使得能夠利用已知的各類(lèi)樣本培訓(xùn)這個(gè)機(jī)器，以實(shí)現(xiàn)對(duì)其余類(lèi)別的新數(shù)據(jù)做出正確的判斷功能。而到了1957 年，周紹康提出了使用統(tǒng)計(jì)決策理論來(lái)解決模態(tài)判別問(wèn)題的方法，這極大地推進(jìn)了自50 時(shí)代后期起該技術(shù)的發(fā)展速度。1982 年和1984 年，J · 荷甫菲爾德在這兩年內(nèi)連續(xù)發(fā)布兩篇文章，深度闡述了人工智能中的神經(jīng)細(xì)胞、網(wǎng)絡(luò)等元素具備的信息儲(chǔ)存能力和運(yùn)算力這一事實(shí)，為該技術(shù)的后續(xù)進(jìn)展提供了強(qiáng)大的動(dòng)力支持。因此也就導(dǎo)致了一個(gè)全新的科學(xué)分支，即“智能型”或稱(chēng)之為“智能化”的技術(shù)體系逐漸形成起來(lái)并且得到了廣泛認(rèn)可。

人類(lèi)在對(duì)某項(xiàng)事物的理解過(guò)程中，通常需要找尋其獨(dú)特性以區(qū)別于其他同類(lèi)型的現(xiàn)象，并且依據(jù)特定目標(biāo)將這些看似類(lèi)似卻又有所差異的情況歸為一組。以字符識(shí)別為例。盡管數(shù)字“4”可能存在多種書(shū)寫(xiě)方式，但是它們都被視為同一個(gè)分類(lèi)下的元素。更進(jìn)一步的是，即便之前從未接觸過(guò)某個(gè)特定的書(shū)寫(xiě)風(fēng)格，也能夠?qū)⑵浼{入“4”所處的那個(gè)類(lèi)別。這便是人的大腦具有的模式化思考的能力。在此案例中，模式和集合理念被區(qū)分為兩個(gè)不同的部分，只需了解該集群內(nèi)的一部分內(nèi)容，就能識(shí)辨任何來(lái)自此集群的內(nèi)容。因此，將那些個(gè)體情況稱(chēng)為各式各樣的模式。也有研究者主張用整體的類(lèi)別來(lái)命名模式，即所謂的“模式”是一個(gè)高度概括性的概念，像“房子”之類(lèi)的詞語(yǔ)都可以作為“模式”的一種表達(dá)形式，同時(shí)也可以指代具體的存在。

作為一種基礎(chǔ)的人類(lèi)智慧能力，模式識(shí)別在日常生活的各個(gè)方面均有所體現(xiàn)。自20 世紀(jì)40 年代的電腦和50 年代的人工智能發(fā)展以來(lái)，可利用電腦替代或者增強(qiáng)人腦的工作負(fù)擔(dān)。而模式識(shí)別這個(gè)概念在20世紀(jì)60 年代初期得到了快速的發(fā)展，并且成為了一項(xiàng)新興科學(xué)領(lǐng)域。

模式識(shí)別指對(duì)事物或現(xiàn)象的不同表現(xiàn)形式（包括數(shù)值、文字和邏輯關(guān)系）的信息進(jìn)行處理和分析，以描繪、分類(lèi)和解釋這些事物或現(xiàn)象的過(guò)程，是信息科學(xué)和人工智能中不可或缺的一部分。

1.3 應(yīng)用領(lǐng)域

1.3.1 文字識(shí)別

漢字擁有悠久的歷史，是世界上被使用最廣泛的文字之一，對(duì)于中華民族的文化傳承和發(fā)展發(fā)揮了不可替代的作用。在信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)日益普及的今天，如何實(shí)現(xiàn)文字的快速方便輸入成為影響人機(jī)交互效率的一個(gè)重要問(wèn)題，也關(guān)系到計(jì)算機(jī)在中國(guó)實(shí)際應(yīng)用中的推廣。漢字輸入方式主要有人工鍵盤(pán)輸入和機(jī)器自動(dòng)識(shí)別輸入兩種。人工輸入速度較慢且勞動(dòng)強(qiáng)度大，自動(dòng)輸入則包括漢字識(shí)別和語(yǔ)音識(shí)別。在識(shí)別技術(shù)難度方面，手寫(xiě)體識(shí)別要比印刷體識(shí)別困難，而在手寫(xiě)體識(shí)別中，脫機(jī)手寫(xiě)體的難度要遠(yuǎn)高于聯(lián)機(jī)手寫(xiě)體。盡管脫機(jī)手寫(xiě)數(shù)字識(shí)別已開(kāi)始實(shí)際應(yīng)用，但漢字等文字的脫機(jī)手寫(xiě)識(shí)別仍處于實(shí)驗(yàn)室階段。

1.3.2 語(yǔ)音識(shí)別

涵蓋于語(yǔ)言辨識(shí)科技中的主題包含了諸如聲音分析與分類(lèi)、統(tǒng)計(jì)學(xué)及資訊理論基礎(chǔ)、說(shuō)話機(jī)制及其聽(tīng)力原理等方面的人工智能研究?jī)?nèi)容。而近年來(lái)的趨勢(shì)是隨著對(duì)身份確認(rèn)技術(shù)的關(guān)注度不斷提高，尤其是在生物認(rèn)證方面，基于音調(diào)特征的聲音指認(rèn)系統(tǒng)因其實(shí)用價(jià)值高昂成本低廉并且具有高度精確性的優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛認(rèn)可，并在人們的實(shí)際生活中得到普遍應(yīng)用。此外，使用遺傳編碼法來(lái)構(gòu)建持續(xù)隱藏式馬拉科夫鏈結(jié)構(gòu)的方法已經(jīng)成為了當(dāng)前主流的技術(shù)手段之一，這種辦法能夠快速地完成語(yǔ)句鑒別任務(wù)，同時(shí)保持高的正確判斷比例。

1.3.3 指紋識(shí)別

手的表面及手指、足部與足趾內(nèi)部的肌膚呈現(xiàn)出各種形狀的皺褶，形成了獨(dú)特的圖形。每個(gè)個(gè)體由于其特定的皮膚紋理，使得每一種形態(tài)都具有獨(dú)特性。憑借這個(gè)特性，能夠?qū)⒚總€(gè)人與其指紋一一匹配并確認(rèn)他們的身份。通常情況下，指紋被劃分為3 種主要類(lèi)型，即環(huán)狀、螺旋狀、號(hào)碼狀，這有助于對(duì)個(gè)體的指紋進(jìn)行區(qū)分和搜索。指紋辨識(shí)大致包括3 個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，即預(yù)處理、特征提取和模式分類(lèi)。

1.3.4 遙感

遙感圖像識(shí)別已廣泛用于農(nóng)作物估產(chǎn)、資源勘察、氣象預(yù)報(bào)和軍事偵察等。

1.3.5 醫(yī)學(xué)診斷

在癌細(xì)胞檢測(cè)、X 射線照片分析、血液化驗(yàn)、染色體分析、心電圖診斷和腦電圖診斷等方面，模式識(shí)別已取得了成效。

2 模式識(shí)別在智能語(yǔ)音助手中的應(yīng)用

在應(yīng)用研究方面，模式識(shí)別技術(shù)通過(guò)提取語(yǔ)音特征、構(gòu)建模型以及模式匹配等步驟，實(shí)現(xiàn)對(duì)語(yǔ)音信號(hào)的準(zhǔn)確識(shí)別。智能語(yǔ)音助手通過(guò)模式識(shí)別技術(shù)，將復(fù)雜的語(yǔ)音信號(hào)轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)可以理解的形式，并做出相應(yīng)的回應(yīng)或執(zhí)行任務(wù)。這使得人們能夠通過(guò)語(yǔ)音指令，輕松地完成設(shè)備控制、信息查詢(xún)、服務(wù)請(qǐng)求等操作，極大地提高了人機(jī)交互的便捷性和效率。

2.1 模式識(shí)別在智能語(yǔ)音助手中的核心技術(shù)應(yīng)用

2.1.1 語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)

語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)（ASR）是智能語(yǔ)音助手的核心功能之一。模式識(shí)別算法在語(yǔ)音識(shí)別過(guò)程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。通過(guò)對(duì)不同聲音特征進(jìn)行建模和分類(lèi)，模式識(shí)別算法能夠更準(zhǔn)確地識(shí)別出語(yǔ)音信號(hào)，從而提高語(yǔ)音識(shí)別的準(zhǔn)確性。此外，自適應(yīng)能力使得語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)能夠根據(jù)不同的語(yǔ)音環(huán)境和背景進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，以滿足不同場(chǎng)景下的識(shí)別需求。

2.1.2 語(yǔ)音合成技術(shù)

語(yǔ)音合成技術(shù)（TTS）是將文本轉(zhuǎn)換為語(yǔ)音的過(guò)程。在智能語(yǔ)音助手中，語(yǔ)音合成技術(shù)使得機(jī)器能夠生成自然流暢的語(yǔ)音輸出。模式識(shí)別技術(shù)在此過(guò)程中同樣發(fā)揮著重要作用，其幫助合成器理解文本中的語(yǔ)音模式和韻律，從而生成更符合人類(lèi)語(yǔ)音習(xí)慣的語(yǔ)音輸出。

2.1.3 自然語(yǔ)言理解

自然語(yǔ)言理解是智能語(yǔ)音助手的另一關(guān)鍵技術(shù)。其使機(jī)器能夠理解和預(yù)測(cè)用戶(hù)的需求，并作出相應(yīng)的響應(yīng)。模式識(shí)別技術(shù)有助于機(jī)器從文本中提取關(guān)鍵信息，理解用戶(hù)的意圖，并生成相應(yīng)的回答或執(zhí)行相關(guān)操作。

2.2 模式識(shí)別在智能語(yǔ)音助手中的實(shí)際應(yīng)用案例

2.2.1 智能家居語(yǔ)音控制

在智能家居系統(tǒng)中，用戶(hù)通過(guò)簡(jiǎn)單的語(yǔ)音指令，如“打開(kāi)臥室的燈”或“降低客廳空調(diào)的溫度”，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)家中設(shè)備的控制。這背后，模式識(shí)別技術(shù)發(fā)揮了關(guān)鍵作用。首先，語(yǔ)音助手需要準(zhǔn)確識(shí)別用戶(hù)的語(yǔ)音指令，然后通過(guò)模式識(shí)別技術(shù)將語(yǔ)音轉(zhuǎn)換為文本。接著，系統(tǒng)根據(jù)預(yù)設(shè)的模式識(shí)別出指令中的關(guān)鍵信息，如“打開(kāi)”“臥室的燈”等，并據(jù)此控制相應(yīng)的設(shè)備。這種模式識(shí)別的應(yīng)用，使得智能家居系統(tǒng)更加智能化和便捷化，提升了用戶(hù)的生活品質(zhì)。

2.2.2 語(yǔ)音助手在車(chē)載系統(tǒng)中的應(yīng)用

在車(chē)載系統(tǒng)中，智能語(yǔ)音助手可幫助駕駛員完成一系列操作，從而提高駕駛安全性。駕駛員可通過(guò)語(yǔ)音指令查詢(xún)導(dǎo)航路線、播放音樂(lè)或接聽(tīng)電話等。模式識(shí)別技術(shù)在此發(fā)揮了重要作用。例如，當(dāng)駕駛員說(shuō)出“去機(jī)場(chǎng)”時(shí)，語(yǔ)音助手能夠識(shí)別出這一指令，并通過(guò)模式識(shí)別技術(shù)將其轉(zhuǎn)換為導(dǎo)航系統(tǒng)的輸入。導(dǎo)航系統(tǒng)根據(jù)識(shí)別出的目的地，為駕駛員規(guī)劃出最佳的行駛路線。這種應(yīng)用不僅方便了駕駛員的操作，還有助于減少因分心操作而導(dǎo)致的交通事故風(fēng)險(xiǎn)。

2.2.3 智能語(yǔ)音助手在電商領(lǐng)域的應(yīng)用

在電商平臺(tái)上，智能語(yǔ)音助手可幫助用戶(hù)進(jìn)行商品查詢(xún)、購(gòu)買(mǎi)和售后服務(wù)等操作。用戶(hù)可通過(guò)語(yǔ)音指令向語(yǔ)音助手提出購(gòu)物需求，如“我想買(mǎi)一個(gè)蘋(píng)果手機(jī)”。語(yǔ)音助手利用模式識(shí)別技術(shù)將用戶(hù)的語(yǔ)音指令轉(zhuǎn)換為文本，并通過(guò)電商平臺(tái)的搜索引擎進(jìn)行商品搜索。同時(shí)，語(yǔ)音助手還可以根據(jù)用戶(hù)的購(gòu)買(mǎi)歷史和偏好，為用戶(hù)推薦合適的商品。這種應(yīng)用不僅提高了用戶(hù)的購(gòu)物體驗(yàn)，還有助于提升電商平臺(tái)的銷(xiāo)售額和用戶(hù)滿意度。

2.2.4 智能語(yǔ)音助手在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用

在醫(yī)療領(lǐng)域，智能語(yǔ)音助手的應(yīng)用逐漸增多。醫(yī)生可通過(guò)語(yǔ)音助手記錄病歷、查詢(xún)醫(yī)學(xué)知識(shí)和下達(dá)醫(yī)囑等操作。模式識(shí)別技術(shù)幫助語(yǔ)音助手準(zhǔn)確識(shí)別醫(yī)生的語(yǔ)音指令，并將其轉(zhuǎn)換為可編輯的文本或命令。這種應(yīng)用有助于減少醫(yī)生在書(shū)寫(xiě)病歷和下達(dá)醫(yī)囑時(shí)的手動(dòng)操作，提高工作效率。同時(shí)，語(yǔ)音助手還可以提供實(shí)時(shí)的醫(yī)學(xué)知識(shí)查詢(xún)服務(wù)，幫助醫(yī)生快速獲取所需信息，提升診療質(zhì)量。

3 模式識(shí)別在智能語(yǔ)音助手中的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

隨著人工智能技術(shù)的迅猛發(fā)展，模式識(shí)別在智能語(yǔ)音助手中的應(yīng)用已經(jīng)取得了顯著進(jìn)展。未來(lái)，隨著技術(shù)的不斷創(chuàng)新和進(jìn)步，模式識(shí)別在智能語(yǔ)音助手中的發(fā)展趨勢(shì)將更加多元化和智能化。

3.1 技術(shù)融合與創(chuàng)新

在未來(lái)的發(fā)展中，模式識(shí)別將與更多先進(jìn)技術(shù)相融合，實(shí)現(xiàn)技術(shù)上的創(chuàng)新與突破。一方面，深度學(xué)習(xí)技術(shù)將在模式識(shí)別中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。通過(guò)構(gòu)建更深層次的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，深度學(xué)習(xí)技術(shù)可進(jìn)一步提高模式識(shí)別的準(zhǔn)確性和效率。另一方面，多模態(tài)識(shí)別技術(shù)也將成為智能語(yǔ)音助手的重要發(fā)展方向。通過(guò)結(jié)合語(yǔ)音、圖像、文本等多種信息，多模態(tài)識(shí)別技術(shù)將使得智能語(yǔ)音助手能夠更全面地理解用戶(hù)的意圖和需求，提供更加精準(zhǔn)的服務(wù)。

3.2 個(gè)性化與情感化

隨著用戶(hù)對(duì)個(gè)性化服務(wù)需求的不斷增加，智能語(yǔ)音助手將更加注重個(gè)性化和情感化的發(fā)展。通過(guò)模式識(shí)別技術(shù)，智能語(yǔ)音助手將能夠識(shí)別每個(gè)用戶(hù)的獨(dú)特聲音、語(yǔ)調(diào)和習(xí)慣，為用戶(hù)提供定制化的服務(wù)。例如，根據(jù)用戶(hù)的喜好和習(xí)慣，智能語(yǔ)音助手可推薦相應(yīng)的音樂(lè)、電影或書(shū)籍；根據(jù)用戶(hù)的行程和位置信息，智能語(yǔ)音助手可提供個(gè)性化的出行建議。

3.3 跨平臺(tái)與跨設(shè)備

隨著物聯(lián)網(wǎng)和智能家居技術(shù)的快速發(fā)展，智能語(yǔ)音助手將實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)與跨設(shè)備的無(wú)縫連接和交互。用戶(hù)可在不同設(shè)備上使用智能語(yǔ)音助手，實(shí)現(xiàn)信息的共享和服務(wù)的連續(xù)。同時(shí)，智能語(yǔ)音助手還將與各種智能設(shè)備進(jìn)行連接，通過(guò)語(yǔ)音指令控制家居設(shè)備、智能車(chē)輛等，實(shí)現(xiàn)智能家居和智能出行的全面智能化。

3.4 安全與隱私保護(hù)

隨著智能語(yǔ)音助手的普及和應(yīng)用場(chǎng)景的擴(kuò)展，用戶(hù)隱私和數(shù)據(jù)安全問(wèn)題也日益凸顯。未來(lái)的智能語(yǔ)音助手將更加注重用戶(hù)數(shù)據(jù)的安全和隱私保護(hù)。一方面，通過(guò)采用先進(jìn)的加密技術(shù)和隱私保護(hù)措施，確保用戶(hù)數(shù)據(jù)的安全性和隱私性，另一方面，智能語(yǔ)音助手還將加強(qiáng)用戶(hù)權(quán)限管理，使用戶(hù)能夠自主控制數(shù)據(jù)的共享和使用。

3.5 在教育醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用

智能語(yǔ)音助手在教育醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用也將成為未來(lái)發(fā)展的重要方向。在教育領(lǐng)域，智能語(yǔ)音助手可作為學(xué)習(xí)助手，幫助學(xué)生解答問(wèn)題、提供學(xué)習(xí)資料等，提升學(xué)習(xí)效率和體驗(yàn)。在醫(yī)療領(lǐng)域，智能語(yǔ)音助手可幫助醫(yī)生進(jìn)行語(yǔ)音記錄、輔助診斷等工作，提高醫(yī)療服務(wù)的效率和質(zhì)量。同時(shí)，智能語(yǔ)音助手還可以結(jié)合大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)，為教育醫(yī)療領(lǐng)域提供更加精準(zhǔn)和個(gè)性化的服務(wù)。

4 結(jié)束語(yǔ)

模式識(shí)別在智能語(yǔ)音助手應(yīng)用中，不僅提高了語(yǔ)音識(shí)別的準(zhǔn)確性和效率，還使得智能語(yǔ)音助手能夠更好地理解和滿足用戶(hù)的需求。未來(lái)，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用場(chǎng)景的不斷拓展，模式識(shí)別在智能語(yǔ)音助手中的應(yīng)用將更加廣泛和深入。無(wú)論是智能家居、車(chē)載系統(tǒng)還是電商、醫(yī)療領(lǐng)域，智能語(yǔ)音助手均通過(guò)模式識(shí)別技術(shù)為人們提供了更加便捷、高效的服務(wù)。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用場(chǎng)景的不斷拓展，智能語(yǔ)音助手將在未來(lái)發(fā)揮更加重要的作用，為人們的生活帶來(lái)更多便利和樂(lè)趣。

參考文獻(xiàn)

[1] 張祥. 多語(yǔ)言語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)在智能語(yǔ)音助手中的應(yīng)用研究[J]. 電聲技術(shù)，2024，48（4）：42-44.

[2] 王陽(yáng)，屈原駿. 模式識(shí)別在賀蘭山人面像巖畫(huà)研究中的應(yīng)用[J]. 甘肅開(kāi)放大學(xué)學(xué)報(bào)，2024，34（1）：26-30.