Audio-027, KAME: Tandem Architecture for Enhancing Knowledge in Real-Time Speech-to-Speech Conversational AI, ICASSP 2026
ABSTRACT 실시간 음성-대-음성(Speech-to-Speech, S2S) 모델은 자연스럽고 지연 시간이 짧은 대화 응답을 생성하는 데 뛰어나지만, 깊이 있는 지식과 의미적 이해가 부족한 경우가 많다. 반면 자동 음성 인식, 텍스트 기반 대규모 언어 모델(LLM), 그리고 텍스트-대-음성 합성을 결합한 캐스케이드 시스템은 더 우수한 지식 표현 능력을 제공하지만, 높은 지연 시간으로 인해 자연스러운 상호작용의 흐름을 방해한다. 본 논문에서는 이러한 두 패러다임 사이의 격차를 해소하기 위한 새로운 하이브리드 아키텍처를 제안한다. 제안하는 프레임워크는 즉각적인 응답성을 확보하기 위해 사용자의 음성을 S2S Transformer로 처리하는 동시에, 해당 질의를 강력한 백엔드 LLM으로 전달한다. 이후 LLM이 생성한 텍스트 응답을 실시간으로 주입하여 S2S 모델의 음성 생성을 유도한다. 이를 통해 캐스케이드 시스템의 전체 지연 비용을 감수하지 않으면서도, S2S 모델의 출력에 풍부한 지식을 효과적으로 통합한다. 우리는 다중 턴 질의응답 세션으로 구성된 MT-Bench 벤치마크의 음성 합성 변형을 사용하여 제안 방법을 평가하였다. 실험 결과, 제안 시스템은 응답의 정확성 측면에서 기본 S2S 모델을 크게 능가하고 캐스케이드 시스템에 근접하는 성능을 보였으며, 동시에 기본 S2S 모델과 유사한 수준의 지연 시간을 유지하였다. 색인어— 대화형 인공지능, 대규모 언어 모델, 실시간 시스템, 질의응답. 1. 서론 완전 이중화(full-duplex) 대화형 음성 모델은 인간과 디지털 비서 간의 자연스러운 상호작용을 실현하기 위한 가장 유망한 모델 중 하나이다 [1, 2]. 이러한 모델은 사용자의 질의를 지속적으로 청취하면서 동시에 응답할 수 있기 때문에, 다양한 인간-기계 인터페이스에 새로운 가능성을 제공한다. 특히 질의응답이나 브레인스토밍처럼 인간과 기계 사이의 빠른 상호작용이 필요한 응용에서 그 잠재력이 크다. 최근 대규모 Transformer의 발전에 힘입어, 이러한...