Spurred by the demand for interpretable models, research on eXplainable AI for language technologies has experienced significant growth, with feature attribution methods emerging as a cornerstone of this progress. While prior work in NLP explored such methods for classification tasks and textual applications, explainability intersecting generation and speech is lagging, with existing techniques failing to account for the autoregressive nature of state-of-the-art models and to provide fine-grained, phonetically meaningful explanations. We address this gap by introducing Spectrogram Perturbation for Explainable Speech-to-text Generation (SPES), a feature attribution technique applicable to sequence generation tasks with autoregressive models. SPES provides explanations for each predicted token based on both the input spectrogram and the previously generated tokens. Extensive evaluation on speech recognition and translation demonstrates that SPES generates explanations that are faithful and plausible to humans.


翻译:随着对可解释模型需求的增长,面向语言技术的可解释人工智能研究取得了显著进展,其中特征归因方法已成为该领域发展的基石。尽管自然语言处理领域的先前研究已针对分类任务和文本应用探索了此类方法,但涉及生成任务与语音处理的交叉领域的可解释性研究仍相对滞后,现有技术既未能充分考虑最先进模型的自回归特性,也无法提供细粒度且具有语音学意义的解释。为弥补这一不足,我们提出了面向可解释语音到文本生成的声谱图扰动方法(SPES),这是一种适用于自回归模型序列生成任务的特征归因技术。SPES能够基于输入声谱图和已生成的先前标记,为每个预测标记提供解释。在语音识别和语音翻译任务上的广泛评估表明,SPES生成的解释既忠实于模型决策,又对人类具有合理的可理解性。

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ACM/IEEE第23届模型驱动工程语言和系统国际会议,是模型驱动软件和系统工程的首要会议系列,由ACM-SIGSOFT和IEEE-TCSE支持组织。自1998年以来,模型涵盖了建模的各个方面,从语言和方法到工具和应用程序。模特的参加者来自不同的背景,包括研究人员、学者、工程师和工业专业人士。MODELS 2019是一个论坛,参与者可以围绕建模和模型驱动的软件和系统交流前沿研究成果和创新实践经验。今年的版本将为建模社区提供进一步推进建模基础的机会,并在网络物理系统、嵌入式系统、社会技术系统、云计算、大数据、机器学习、安全、开源等新兴领域提出建模的创新应用以及可持续性。 官网链接:http://www.modelsconference.org/
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