SSAMBA：基于Mamba状态空间模型的自监督音频表示学习

变压器（Transformers）已经革新了包括音频表示学习在内的多种深度学习任务，这得益于其强大的建模能力。然而，它们通常在GPU内存使用和计算推理时间上面临二次复杂度的问题，影响了其效率。最近，状态空间模型（State Space Models, SSMs）如Mamba逐渐成为一种有前景的替代方案，通过避免这些复杂度问题提供了更加高效的方法。鉴于这些优势，我们探讨了基于SSM的模型在音频任务中的潜力。本文中，我们介绍了自监督音频Mamba（Self-Supervised Audio Mamba, SSAMBA），这是首个用于音频表示学习的自监督、无注意力机制且基于SSM的模型。SSAMBA利用双向Mamba有效地捕捉复杂的音频模式。我们引入了一个自监督预训练框架，该框架优化了判别性和生成性目标，使模型能够从大规模未标记数据集中学习到鲁棒的音频表示。我们在多个任务上对SSAMBA进行了评估，包括音频分类、关键词检测和说话人识别。结果表明，在大多数任务中，SSAMBA的表现优于自监督音频频谱变换器（Self-Supervised Audio Spectrogram Transformer, SSAST）。特别值得注意的是，在输入令牌大小为22k的小型模型尺寸下，SSAMBA的批量推理速度比SSAST快约92.7%，并且内存使用效率高约95.4%。这些效率提升与卓越性能相结合，突显了SSAMBA架构创新的有效性，使其成为广泛音频处理应用中的一个有吸引力的选择。