大家好，我是微学AI，今天给大家带来SpeakGPT的本地实现，在自己的网页部署，可随时随地通过语音进行问答，本项目项目是基于ChatGPT的语音版，我称之为SpeakGPT。

ChatGPT最近大火，其实在去年12月份就想做一期关于ChatGPT的文章。

ChatGPT是美国OpenAI公司研发的功能强大的聊天机器人，他于2022年11月30日发布。ChatGPT是自然语言处理的天花板，它能够通过学习和理解人类的语言来进行对话，还能根据聊天的上下文进行互动，真正像人类一样来聊天交流，甚至可以完成论文、文案，代码的编写。

ChatGPT（全称：Chat Generative Pre-trained Transformer），发展于GPT系列，GPT由1代发展到3代，到现在的ChatGPT，ChatGPT的基本原理是基于Transformer的解码器部分来做的，主要是文本生成任务模型。

一、ChatGPT模型训练的步骤：

数据收集：ChatGPT的训练数据通常是从互联网上收集的大量文本数据，如维基百科、新闻文章、小说、论坛帖子等数据，数据量有45TB之多。这些数据需要进行清洗和预处理，例如去除无效字符、标点符号、停用词等。

数据处理：ChatGPT使用的是基于字符级别的模型，因此需要将原始文本数据进行分割，转换成单个字符的形式。同时，还需要对这些字符进行编码，以便于模型处理。

构建模型：ChatGPT模型是基于Transformer架构构建的，它包含多层Transformer编码器和解码器，以及多头注意力机制、残差连接等组件。在构建模型之前，需要确定模型的超参数，例如层数、隐层维度、注意力头数等。

无监督训练：ChatGPT的训练过程是无监督的，采用了基于最大似然估计的语言模型训练方法。训练时，模型根据先前的字符序列来预测下一个字符，然后与实际下一个字符进行比较，并计算预测误差。训练的目标是最小化所有预测误差的累积和。

预训练微调：在完成无监督训练后，ChatGPT还可以通过预训练微调来进一步提高性能。微调的过程是在有标注的任务上进行的，例如文本分类、命名实体识别等。在微调过程中，ChatGPT模型使用预训练好的权重作为初始权重，并通过有监督学习来进一步调整模型参数。

强化学习：除了无监督训练和预训练微调外，ChatGPT还可以通过强化学习来进一步优化模型的性能。在强化学习中，通过人工标注的数据对生成文本进行打分，例如生成四种结果，人工对这四种结果进行排序，排出人类最想要的答案。通过人工打分训练出可以对生成文本进行自动打分的模型。通过打分模型进一步对ChatGPT进行优化。

二、SpeakGPT模型

SpeakGPT是一种基于GPT-3的生成式对话模型，它可以生成自然、流畅的语音对话。与传统的语音对话系统不同，SpeakGPT可以在没有预定义规则和流程的情况下进行对话，并根据用户的输入和上下文信息生成符合语境和语义的回复。

SpeakGPT的工作原理类似于文本对话模型，它使用了GPT-3模型的结构和参数，并基于大量的语音对话数据进行训练和优化。具体而言，SpeakGPT的训练数据包括了大量的语音对话记录，其中包括了各种类型的对话，如电话对话、语音助手对话、实时聊天对话等。这些数据被用于训练SpeakGPT模型，从而使其能够自动学习语音对话的规律和模式。

SpeakGPT的使用方法与其他对话系统类似，用户可以使用语音输入进行对话，并在SpeakGPT的回复中获得自然、流畅的语音输出。

三、SpeakGPT模型代码实现

实现SpeakGPT之前需要获取一个Openai账号，详细可私信，一般小伙伴都可以获取，然后代码中写入OPENAI_API_KEY = '你的API_KEY'。

# coding=utf-8/gbk
import os
import openai
import json
import gradio as gr
import base64
from tts_ws_python3_demo import text2speak
import websocket
import ssl
global latest_data

OPENAI_API_KEY = '你的API_KEY'

def chats(message, history):
    history = history or []
    message_new = message
    if len(history)>0:
       if  message == history[0][0] or message =='继续':
           for hos in history:
               message = message + hos[1]

    responses = chatgpt(message)
    print(responses)
    if len(responses)<4:
        responses ='\n 已经回答完成！'
    history.append((message_new, responses))

    context = ''
    for tex in history:
        texs =tex[1]
        texs =texs.replace('\n\n','\n')
        context =context+texs

    path = text2speak(context)
    return path


def chatgpt(prompt):
    openai.api_key = OPENAI_API_KEY
    response = openai.Completion.create(
      model="text-davinci-003",
      prompt= prompt,
      temperature=0.7,
      max_tokens=512,
      top_p=1,
      frequency_penalty=0,
      presence_penalty=0
    )
    res = response["choices"][0]["text"]
    res.encode().decode("unicode_escape")

    return res

# 清除输入输出
def clear_input():
    return ""

if __name__ == '__main__':

    with gr.Blocks(title='SpeakGPT', css=".gradio-container #Button {background-color: #03a9f4} #Clear {background-color: #fe3829} #mar {color: #03a9f4} " ) as demo:

        with gr.Row():
            gr.Markdown("""# SpeakGPT""" )

        gr.Markdown("""输入问题， SpeakGPT可以进行回答""")
        with gr.Box():
            with gr.Row() as row:
                with gr.Column():
                    gpt_text = gr.Textbox(label="问题", lines=2)
                    gpt_stats = gr.State()
                    with gr.Row():
                        gpt_btn = gr.Button("提问", elem_id="Button")
                        clear = gr.Button("清除", elem_id="Clear")
                with gr.Column():
                    out_Audio = gr.Audio(label="语音",type='filepath')
                 
        gpt_btn.click(fn=chats,
                      inputs=[gpt_text, gpt_stats],
                      outputs=[out_Audio])

        # chatgpt
        clear.click(fn=clear_input, inputs=[], outputs=[out_Audio])

    demo.launch(share=True,show_api=False)

tts_ws_python3_demo.py代码，这边生成语言采用科大讯飞文本转语言功能，你也可以选择其他方式转换，这里需要填写修改：APPID='你的APPID'，APISecret='你的APISecret'，APIKey='你的APIKey'

import websocket
import datetime
import hashlib
import base64
import hmac
import json
from urllib.parse import urlencode
import time
import ssl
from wsgiref.handlers import format_date_time
from datetime import datetime
from time import mktime
import _thread as thread
import os
import time

STATUS_FIRST_FRAME = 0  # 第一帧的标识
STATUS_CONTINUE_FRAME = 1  # 中间帧标识
STATUS_LAST_FRAME = 2  # 最后一帧的标识

APPID='你的APPID'
APISecret='你的APISecret'
APIKey='你的APIKey'

class Ws_Param(object):
    # 初始化
    def __init__(self, APPID, APIKey, APISecret, Text):
        self.APPID = APPID
        self.APIKey = APIKey
        self.APISecret = APISecret
        self.Text = Text

        # 公共参数(common)
        self.CommonArgs = {"app_id": self.APPID}
        # 业务参数(business)，更多个性化参数可在官网查看
        self.BusinessArgs = {"aue": "raw", "auf": "audio/L16;rate=16000", "vcn": "aisjinger", "tte": "utf8"}
        self.Data = {"status": 2, "text": str(base64.b64encode(self.Text.encode('utf-8')), "UTF8")}
        #使用小语种须使用以下方式，此处的unicode指的是 utf16小端的编码方式，即"UTF-16LE"”
        #self.Data = {"status": 2, "text": str(base64.b64encode(self.Text.encode('utf-16')), "UTF8")}

    # 运行

    # 生成url
    def create_url(self):
        url = 'wss://tts-api.xfyun.cn/v2/tts'
        # 生成RFC1123格式的时间戳
        now = datetime.now()
        date = format_date_time(mktime(now.timetuple()))

        # 拼接字符串
        signature_origin = "host: " + "ws-api.xfyun.cn" + "\n"
        signature_origin += "date: " + date + "\n"
        signature_origin += "GET " + "/v2/tts " + "HTTP/1.1"
        # 进行hmac-sha256进行加密
        signature_sha = hmac.new(self.APISecret.encode('utf-8'), signature_origin.encode('utf-8'),
                                 digestmod=hashlib.sha256).digest()
        signature_sha = base64.b64encode(signature_sha).decode(encoding='utf-8')

        authorization_origin = "api_key=\"%s\", algorithm=\"%s\", headers=\"%s\", signature=\"%s\"" % (
            self.APIKey, "hmac-sha256", "host date request-line", signature_sha)
        authorization = base64.b64encode(authorization_origin.encode('utf-8')).decode(encoding='utf-8')
        # 将请求的鉴权参数组合为字典
        v = {
            "authorization": authorization,
            "date": date,
            "host": "ws-api.xfyun.cn"
        }
        # 拼接鉴权参数，生成url
        url = url + '?' + urlencode(v)
        # print("date: ",date)
        # print("v: ",v)
        # 此处打印出建立连接时候的url,参考本demo的时候可取消上方打印的注释，比对相同参数时生成的url与自己代码生成的url是否一致
        # print('websocket url :', url)
        return url

def on_message( ws, message):
    try:
        message =json.loads(message)
        code = message["code"]
        sid = message["sid"]
        audio = message["data"]["audio"]
        audio = base64.b64decode(audio)

        status = message["data"]["status"]
        #print(message)
        if status == 2:
            print("ws is closed")
            ws.close()
        if code != 0:
            errMsg = message["message"]
            print("sid:%s call error:%s code is:%s" % (sid, errMsg, code))
        else:

            with open('demo.pcm', 'ab') as f:
                f.write(audio)

            import wave
            # 打开pcm文件
            f = open("demo.pcm", 'rb')
            # 读取文件
            params = f.read()
            # 写入wav文件
            # 参数
            nchannels = 1
            sampwidth = 2
            framerate = 16000
            nframes = len(params)
            comptype = "NONE"
            compname = "not compressed"
            # 写入
            wav_file = wave.open("demo.wav", 'w')
            wav_file.setparams((nchannels, sampwidth, framerate, nframes, comptype, compname))
            wav_file.writeframes(params)
            wav_file.close()

    except Exception as e:
        print("receive msg,but parse exception:", e)

# 收到websocket错误的处理
def on_error( ws, error):
    print("### error:", error)

# 收到websocket关闭的处理
def on_close(self, ws):
    print("### closed ###")

    # 收到websocket连接建立的处理
def on_open(ws, wsParam):
    def run(*args):
        d = {"common": wsParam.CommonArgs,
             "business": wsParam.BusinessArgs,
             "data": wsParam.Data,
             }
        d = json.dumps(d)
        print("------>开始发送文本数据")
        ws.send(d)

        if os.path.exists('demo.pcm'):
            os.remove('demo.pcm')

    thread.start_new_thread(run,())


def text2speak(text):
    wsParam = Ws_Param(APPID=APPID, APISecret=APISecret,
                       APIKey=APIKey,
                       Text=text)

    websocket.enableTrace(False)
    wsUrl = wsParam.create_url()

    ws = websocket.WebSocketApp(wsUrl, on_message=on_message, on_error=on_error, on_close=on_close)
    ws.on_open = lambda ws: on_open(ws, wsParam)
    ws.run_forever(sslopt={"cert_reqs": ssl.CERT_NONE})

    path = 'demo.wav'
    return path

if __name__ == "__main__":
    # 测试时候在此处正确填写相关信息即可运行
    text ="大家好，我是微学AI"
    text2speak(text)

运行结果：

电脑端：

手机端：

点击语音就可收听，用于旅途中智能问答快速获取信息，成为你的智能背囊，行走的“军师”。

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