声纹识别 让噪声“显原型”

应用人工智能，可以精准识别人的指纹。而在环境污染防治领域，让人摸不着的噪声，如今也有了它专属的“指纹”——噪声声纹。

为了甑别复杂噪声环境下各类噪声贡献情况，提升噪声源定位溯源能力，推进噪声污染治理相关工作，广东省成功构建了我国首个典型城市噪声声纹数据库，并率先在国内编制了《典型城市噪声声纹数据库建设技术指南》，建立了全省统一的声纹库建设标准。该技术填补了我国噪声声纹库的技术空白，为其他城市提供了可借鉴的范例。

全省广撒网，丰富声纹库样本

和每个人有专属的指纹一样，每一种噪声，也有其专属的声纹。比如行驶在路上的货车和轿车声纹是不同的，工地里打桩机和发电机的声纹是不同的，不同人说话的声纹也不一样……即使是相同种类的噪声源，在不同的时间、地点，因气候、地质等条件的不同，产生的噪声声纹也并不一样。

为了精准追踪和评估噪声污染，广东省生态环境监测中心（以下简称“省监测中心”）联合相关驻市站和广州草木蕃环境科技有限公司等单位，在广州、佛山、珠海等试点城市“广撒网”，布设120多个采集点位，采集海量声纹数据。从2023年2月6日起，省监测中心花了一年多的时间，采取噪声自动监测与人工采样相结合的方式，出动420多人次，采集了100多万条噪声声纹。经过筛选、过滤杂音，最终入库的标准声纹数据约12万条，成功构建了我国首个典型城市噪声声纹数据库。

“建库样本分布覆盖面广，涵盖了建筑施工、工业、交通、社会生活、自然等噪声污染防治的各个典型场景，有效样本数量上也达到了百万以上级别，并且还在逐步增加。”省监测中心监测二室主任陈多宏表示。

据介绍，噪声声纹库技术及数据库建设是结合噪声污染防治业务管理的需求，落实噪声法指示精神，通过新一代信息技术、人工智能技术等科技创新手段，解决人民群众关心的噪声扰民问题的具体实践。

“人民群众关心的问题无小事。因为该项工作技术难度高，且又是关乎民生的重点方向，项目得到了省领导的大力支持，且项目经费也是来自省政府专项基金。”陈多宏表示，此外，省监测中心还针对噪声声纹库建设梳理了一套可标准化的方法和流程，对开展后续成果应用推广等工作奠定了基础。

多方聚合力，研发本土化技术

“城市噪声源种类繁多，且往往存在交叠，难以准确分离和识别。”据介绍，由于噪声源具有多样性与复杂性，且大规模噪声数据的收集与精确标注需要大量人力物力。因此，省监测中心通过引入无监督的自训练算法和深度学习算法等人工智能技术，在采集到的一百多万条噪声声纹中，排除了大量非目标噪声源片段，以此来降低后续人工审核的工作量。

“在数据采集前期，存在数据无效重复采集等各种困难，我们项目组的同事们没有任何怨言，集中力量解决难题，最终保证了阶段任务的完成。”在谈及数据库建设执行时的艰难过程，省监测中心监测二室高级工程师伍世丰深有感触。在整个执行过程中，省监测中心项目组团队辗转多个城市的典型噪声场景，任劳任怨，风雨无阻。

为了帮助该项目更好地完成，省监测中心还通过联合科研机构、高校及各地生态环境部门，共同开展数据收集与标注工作。同时，省监测中心、高校和企业也形成了“产学研用”优势组合，为项目的正常推动与攻坚克难提供了机制保障。

一名来自华南理工大学的在读博士研究生，作为项目参与者之一，指出声纹识别技术的起源可追溯至国外实验室开展的语音数字识别领域，而随着环境噪声越来越被重视，该技术开始被拓展应用于识别噪声类型。近年来，各大高校也积极响应，深入探索声纹识别的前沿领域。通过利用人工智能技术，致力于开发更为精细的声纹分离量化技术。与此同时，室外噪声源的定位指向技术也成为了研究的另一重点，这对于精准识别噪声来源具有重要意义。

值得注意的是，由于地域差异，即使是相同类型的声纹也可能存在差异。为了克服这一挑战，本项目特别注重采集不同区域的相同声纹样本，以此为基础构建声纹数据库，从而有效降低了因地域差异导致的错误率，显著提升了广东省噪声声纹识别的准确率。这一系列本土化的技术改良与创新，正逐步推动我国声纹识别技术迈向新的高度。

“紧跟噪声污染防治业务管理需求，噪声声纹库在智能识别模型训练、超标及投诉声源声纹比对，以及噪声污染规律研究等方面发挥了基础支撑作用。”陈多宏表示。

成果初应用，解决管理痛难点

项目成果不仅仅是研究成果，针对目前生态环境管理的业务痛点，广东在部分试点地市开展了技术验证与应用实践，声纹库作为基础工作，支撑了一批研究成果的验证。

根据研究实践成果，声纹库的应用可以在很多方面，包括数据挖掘、机器学习、声纹比对、决策支撑、污染源管控与环境评估等。目前，针对机器学习模型训练、声纹特征比对以及污染源监测与管控等方面，已在广州、佛山、珠海、东莞等地进行多批次溯源监测技术验证与应用试点，尤其是群众关心的建筑施工、社会生活和工业企业，是溯源监测应用试点的重点。通过声纹识别技术，可以实现对噪声源的精准识别与分类。

“成功构建噪声声纹库对广东省噪声监测起到了至关重要的作用，不仅能提升监测精度与效率，还能为政府部门进行科学决策提供支持。”陈多宏介绍道，例如为政府部门制定噪声治理政策提供了科学的数据支持，有助于制定更加精准、有效的治理措施。同时还促进了生态环境、公安、城管等多个部门之间的信息共享与协作，形成了合力治噪的良好局面。

此外，声纹库的成功应用，还进一步推动噪声监测技术的创新与进步，带动了相关产业的发展与升级。