音声モデルにおけるCriticalPeriod仮説の検証

近年，自己教師あり学習音声モデル（SSLモデル）は様々なタスクで高い精度を達成しており，その学習過程を人間と比較する研究が増加している[1,2,3]．こういった比較は，SSLモデルの学習の仕組みや効率的な学習手法，人間の脳における学習の仕組みに関して新たな示唆を与える可能性がある．先行研究では，第一言語（L1）における比較は多く行われている[1,2]一方，第二言語（L2）における研究は依然として限定的である．本研究では，SSLモデルのL2獲得過程をCriticalPeriod（CP）仮説[4,5]の観点から分析する．CP仮説とは，人間が特定の時期（CP）を過ぎると言語獲得が困難になるとする仮説であり，音韻，文法，意味といった様々な言語能力の観点から広く議論されている[6]．L2獲得においては，図1のように，L2への接触時期が遅いほどその習得が困難になり，CPの終了後に初めてL2に触れるとL2を完全には習得できないとされる．本研究では，L2の音韻獲得におけるCP仮説に着目し，SSLモデルとしてHuBERT[7]を用いた分析を行う．具体的には，概念図．本研究ではHuBERTでCP仮説を検証する．L2の学習開始時期を変化させてHuBERTを訓練し，「L2学習期間が等しい場合，L2の学習開始時期が遅いほど最終的なL2能力が低下するか」を検証する．加えてHuBERTのL2獲得過程を観察し，L2学習開始時期の違いがモデルに与える影響を分析する．以降，CPはL2の音韻獲得におけるCPを指す．実験の結果，HuBERTではCP仮説は成り立たなかったものの，早期にL2学習を開始したモデルではL1,L2とも正解率が向上し，L2に対する可塑性が示唆された．また，L2の学習開始時期が早いモデルは，遅いモデルと異なり，L1のみで学習したモデルや初めから2言語で学習したモデルとは異なる埋め込みを獲得していることが示された．