基于 B/S框架的交互式英漢機器翻譯系統(tǒng)設(shè)計

　　摘 要：英語和漢語在很多方面都存在不同，因此在交流中經(jīng)常出現(xiàn)理解錯誤的現(xiàn)象。各種英漢翻譯系統(tǒng)的交互體驗感都較差，主要表現(xiàn)在用詞不準確、語法錯誤、系統(tǒng)發(fā)音不清楚、翻譯反饋速度遲緩等方面。為此，文中設(shè)計一種基于 B/S 框架的交互式英漢機器翻譯系統(tǒng)，以期輔助英漢語之間的交流。該系統(tǒng)以 B/S 三層架構(gòu)為基礎(chǔ)設(shè)計系統(tǒng)框架，在系統(tǒng)硬件部分，主要對關(guān)鍵的語音識別硬件、英漢翻譯硬件和翻譯結(jié)果輸出硬件進行具體分析;軟件部分主要對三個關(guān)鍵程序，即用戶登錄程序、語音識別程序、英漢翻譯程序進行設(shè)計。系統(tǒng)測試結(jié)果表明，利用所設(shè)計系統(tǒng)進行翻譯，譯文經(jīng)過專家評測后，人工評測綜合得分為 3.769分，大于 3.5分限定值，證明系統(tǒng)的翻譯質(zhì)量較高，可滿足用戶需求。

　　關(guān)鍵詞：交互式翻譯;英漢翻譯;B/S框架;語音識別;系統(tǒng)設(shè)計;翻譯性能測試;系統(tǒng)測試

　　張啟振; 孫先洪 現(xiàn)代電子技術(shù) 2021-12-15

　　0 引 言

　　種族之間最大的不同在于語言體系的不同，這就導(dǎo)致跨種族交流十分困難。英語作為全球通用語言，是外交中最常用的語言，而我國的母語為漢語，英漢語在詞匯、語法、語序、背景文化之間都存在極大的差異，這種差異使得彼此交流變得十分困難[1] 。因此，如何降低英漢語言之間的差異性，實現(xiàn)順暢交流成為研究的重點。基于上述背景，各種英漢機器翻譯系統(tǒng)被設(shè)計并廣泛應(yīng)用。例如，胡永久在規(guī)則策略的基礎(chǔ)上設(shè)計了一種英漢機器翻譯系統(tǒng)，該系統(tǒng)的關(guān)鍵在于翻譯引擎和機器字典兩部分。該系統(tǒng)經(jīng)測試，可提高譯文質(zhì)量和分析效率。邢蕾基于雙層分析的思路提出并設(shè)計一種英漢機器翻譯譯文自動生成系統(tǒng)，實現(xiàn)了英漢文本之間的自動轉(zhuǎn)換。郭永輝等人通過計算與實例庫之間的相似程度來進行機器翻譯，然后結(jié)合規(guī)則方法，提出基于混合策略的英漢機器翻譯系統(tǒng)。該系統(tǒng)經(jīng)測試，具有譯文正確率高和翻譯速度快的特點。

　　盡管已設(shè)計出各種英漢翻譯系統(tǒng)，但是這些系統(tǒng)的交互體驗感都較差，主要表現(xiàn)在用詞不準確、語法錯誤、系統(tǒng)發(fā)音不清楚、翻譯反饋速度遲緩等方面。針對上述問題，本文設(shè)計一種有效的交互式英漢機器翻譯系統(tǒng)具有重要的現(xiàn)實意義。B/S框架是現(xiàn)代系統(tǒng)設(shè)計和開發(fā)中常用的框架架構(gòu)，具有分布性好、業(yè)務(wù)擴展方便、維護和開發(fā)簡單、共享性強、成本低等優(yōu)點。文中以 B/S 框架為基礎(chǔ)進行交互式英漢機器翻譯系統(tǒng)設(shè)計。最后通過功能測試，證明系統(tǒng)翻譯功能滿足用戶要求，驗證了系統(tǒng)的有效性。

　　1 基于 B/S 框架的交互式英漢機器翻譯系統(tǒng)設(shè)計

　　語言是人與人之間最直接的交流方式，一旦聽不懂對方的語言，就無法明白對方要表達的意思，也就無法進行交流。以往在很多外交場合，都需要一名翻譯作為雙方溝通的橋梁[2] 。而這種方式受到翻譯自身業(yè)務(wù)水平和職業(yè)素養(yǎng)的直接影響，存在很高的風險性。為此，機器翻譯系統(tǒng)被設(shè)計出來并廣泛應(yīng)用[3] 。針對上述機器翻譯系統(tǒng)存在的問題，本文設(shè)計一種基于 B/S 框架的交互式英漢機器翻譯系統(tǒng)。

　　1.1 系統(tǒng)框架設(shè)計

　　交互式英漢機器翻譯系統(tǒng)框架是在 B/S 三層架構(gòu)的基礎(chǔ)上設(shè)計出來的。B/S 三層架構(gòu)全稱為瀏覽器/服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)，是在 C/S 雙層架構(gòu)基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，在很多方面都得到了優(yōu)化[4] 。表 1為 B/S架構(gòu)和 C/S 架構(gòu)具體優(yōu)缺點對比。

　　基于 B/S 的交互式英漢機器翻譯系統(tǒng)框架主要由界面層、業(yè)務(wù)邏輯層、數(shù)據(jù)訪問層 3層組成，如圖 1所示。各層的具體功能如下：界面層：主要負責用戶與系統(tǒng)之間的交互[5] 。業(yè)務(wù)邏輯層：負責響應(yīng)用戶請求，實現(xiàn)各種業(yè)務(wù)處理，然后將結(jié)果反饋給用戶，是系統(tǒng)的核心層次。數(shù)據(jù)訪問層：負責對數(shù)據(jù)庫進行讀寫及管理。

　　1.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計本系統(tǒng)硬件主要分為三部分，包括語音識別硬件、英漢翻譯硬件和翻譯結(jié)果輸出硬件。下面對這三部分硬件中的關(guān)鍵元件進行分析[6] 。

　　1.2.1 語音識別硬件語音識別硬件是一個以 STM32F103VET6大容量芯片為載體，搭載若干電路與接口的微處理器，其硬件組成結(jié)構(gòu)如圖 2所示。

　　STM32F103VET6芯片是一款基于 CM3內(nèi)核的高性能 32位處理器，具有低功率、低電壓，并結(jié)合實時功能的極佳性能[7] 。該芯片技術(shù)參數(shù)如表 2所示。此外，該處理器主要硬件還包括話筒、放大濾波電路、液晶顯示器、音頻轉(zhuǎn)換芯片、揚聲器等部分[8] ，各部分的作用如下：

　　1)話筒的作用是收集發(fā)聲者的話語; 2)放大濾波電路的作用是對語音進行增大和去噪處理，提高語音信號質(zhì)量; 3) 液 晶 顯 示 器 的 作 用 是 顯 示 語 音 處 理 過 程 和結(jié)果; 4)音頻轉(zhuǎn)換芯片的作用是將語音轉(zhuǎn)換文本形式或是將翻譯過來的文本語言轉(zhuǎn)換為目標語音; 5)揚聲器的作用是將翻譯的目標語言播放出來[9] 。

　　1.2.2 英漢翻譯硬件

　　英漢翻譯硬件是本系統(tǒng)的核心和關(guān)鍵硬件，該硬件是一塊用來進行嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的電路板。該開發(fā)板上裝載了各種相關(guān)英漢翻譯程序，以便進行業(yè)務(wù)處理[10] 。本系統(tǒng)中的開發(fā)板為 DE2?70 開發(fā)板，其結(jié)構(gòu)如圖 3 所示。該方框圖中包括 Cyclone Ⅱ 2C70 FPGA、串行配置設(shè)備、USB Blaster電路、同步動靜態(tài)隨機存儲器、閃速存儲器、SD 卡槽、按鈕開關(guān)、編碼解碼器、主從控制器、收發(fā)器等。

　　1.2.3 翻譯結(jié)果輸出硬件

　　翻譯結(jié)果輸出硬件是系統(tǒng)末端部分，主要是將翻譯出來的目標語言進行語音輸出和翻譯結(jié)果顯示。在本系統(tǒng)中，翻譯結(jié)果輸出硬件為一個翻譯輸出機[11] 。該翻譯輸出機技術(shù)參數(shù)如表 3所示。

　　1.3 系統(tǒng)軟件翻譯程序設(shè)計

　　基于 B/S 框架的交互式英漢機器翻譯系統(tǒng)主要包括 3 個關(guān)鍵程序，即用戶登錄程序、語音識別程序、英漢翻譯程序[12] ，下面進行具體分析。

　　1.3.1 用戶登錄程序

　　用戶登錄程序是整個系統(tǒng)的初始程序，所有用戶都是通過這個程序進入系統(tǒng)，進行相關(guān)業(yè)務(wù)操作。該程序包括三個頁面，即登錄頁面、新用戶注冊頁面及身份密碼驗證頁面。具體過程為：首先用戶根據(jù)登錄窗口進入頁面;如果是未經(jīng)注冊的新用戶，則需要通過登錄頁面轉(zhuǎn)入到新用戶注冊頁面，輸入相關(guān)信息，進行新用戶注冊;注冊成功后，轉(zhuǎn)回登錄頁面，輸入驗證信息，進入到系統(tǒng)中[13] 。系統(tǒng)根據(jù)用戶等級分配權(quán)限，包括考務(wù)管理員和用戶兩個權(quán)限等級。所有用戶只有在確定分配權(quán)限后才能進入開發(fā)系統(tǒng)，然后進行相關(guān)業(yè)務(wù)操作。

　　1.3.2 語音識別程序

　　語音識別程序是指對一方用戶發(fā)出的源語言進行識別。具體過程分為四部分，即預(yù)處理、特征提取、模板庫建立和語音識別[14] 。

　　1)預(yù)處理。采集到的一方用戶發(fā)出的源語音受到周圍環(huán)境的影響，質(zhì)量較差，因此需要進行預(yù)處理，具體包括去噪、放大、分幀和加窗等操作。

　　2)特征提取。利用數(shù)字處理技術(shù)對語音進行特征提取，降低后續(xù)識別難度。提取出來的特征可以是波形、幅度、能量、頻譜等。

　　3)模板庫建立。需要輸入大量語音資料，建立模板庫，以便為識別提供對比資料。

　　4)語音識別。將提取出來的特征與模板庫進行測度匹配，計算相似度，得出識別結(jié)果。

　　1.3.3 英漢翻譯程序

　　英漢翻譯程序是系統(tǒng)的核心程序，主要任務(wù)是將一方用戶的源語言翻譯成另一方用戶可以理解的目標語言，具體過程如圖 4所示[15] 。

　　2 系統(tǒng)測試與分析

　　為測試所設(shè)計系統(tǒng)翻譯功能，在 Matlab 平臺上進行系統(tǒng)翻譯仿真測試。

　　2.1 系統(tǒng)運行環(huán)境

　　系統(tǒng)測試與分析在如表 4所示的環(huán)境中進行。

　　2.2 語料庫

　　本 翻 譯 系 統(tǒng) 語 料 中 的 資 料 主 要 來 自 Corpus of Contemporary American English(COCA)和現(xiàn)代漢語平衡語料庫，具體情況如表 5 所示。在該語料庫中包括由口語轉(zhuǎn)寫而來的文本，也包括語音文件。

　　2.3 待翻譯材料

　　本實驗選取的待翻譯材料來自一篇演講稿，具體內(nèi)容如圖 5所示。

　　2.4 評估方法

　　本系統(tǒng)的評估采用人工評測的方法，該方法流程如圖 6所示。

　　該方法是由翻譯專家(在這里選擇 10 名專家)對本系統(tǒng)翻譯出來的譯文進行兩個方面的評測，具體包括可懂度(英文翻譯可以被人理解的程度)和忠實度(譯文對原有英文語義的忠實程度)。這兩個指標共分為 4 個等級，具體如表 6所示。

　　對可懂度和忠實度各個等級進行量化，計算公式為： F = 0.3A + 0.7B 式中：A為可懂度;B為忠實度;F為得分，分數(shù)值大于 3.5 時，認為翻譯較為準確，達到用戶的翻譯要求。

　　2.5 系統(tǒng)翻譯結(jié)果

　　利用本系統(tǒng)對 2.3 節(jié)待翻譯材料進行翻譯，翻譯結(jié)果如圖 7所示。

　　2.6 系統(tǒng)翻譯性能評價結(jié)果

　　系統(tǒng)翻譯性能評價結(jié)果如表 7所示。從表 7可以看出，利用所設(shè)計系統(tǒng)進行翻譯，譯文經(jīng)過專家評測后，得到3.769的分數(shù)，大于3.5限定值，認為譯文能準確地表達出原文的含義，沒有出現(xiàn)較多的錯誤，滿足用戶的需求。

　　3 結(jié) 語

　　隨著世界各國聯(lián)系的加強，英語作為國際通用語言，在很多社交場合的交流中都起到了關(guān)鍵作用。然而，由于我國漢語與英語語言體系的不同，理解上經(jīng)常出現(xiàn)偏差。為此，本文設(shè)計一種基于 B/S 框架的交互式 英漢機器翻譯系統(tǒng)。構(gòu)建由界面層、業(yè)務(wù)邏輯層、數(shù)據(jù)訪問層組成的基于 B/S 的交互式英漢機器翻譯系統(tǒng)框架，對語音識別硬件、英漢翻譯硬件和翻譯結(jié)果輸出硬件等系統(tǒng)硬件進行分析，對用戶登錄程序、語音識別程序、英漢翻譯程序等系統(tǒng)軟件進行分析。經(jīng)測試與分析，證明該系統(tǒng)的翻譯性能良好，能夠滿足用戶需求。然而，受到時間和經(jīng)驗的限制，系統(tǒng)測試上還存在不足，僅對一個國家語言的英語翻譯進行了測試，而不同的國家語言也存在一定的差別，因此有待進一步擴展測試，增加系統(tǒng)的適用性。