talkGPT4All

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1. 概述

TL;DR: talkGPT4All 是一个在PC本地运行的基于talkGPT和GPT4All的语音聊天程序，通过OpenAI Whisper将输入语音转文本，再将输入文本传给GPT4All获取回答文本，最后利用发音程序将文本读出来，构建了完整的语音交互聊天过程。

实际使用效果视频。

实际上，它只是几个工具的简易组合，没有什么创新的地方（甚至不支持多轮聊天，只支持英文），但 talkGPT4All 有下面几个比较好的特点

  • 所有算法本地运行，不涉及API的调用，避免了国内无法访问OpenAI API的问题
  • CPU 运行，无须 GPU 显卡
  • 占内存小，实测8G内存就可以跑起来
  • 速度还可以，测试8G Windows 一轮聊天小于1分钟， 16G Mac 一轮聊天小于30秒
  • 集成的AI还算智能，至少答能对题，回答看起来是符合英语语法的

目前支持平台和验证的情况如下:

  • Mac M1，已经验证可用
  • Windows，已经验证可用
  • Mac intel，未验证
  • Linux，未验证
    如果有对应机器的朋友感兴趣的话，可以帮忙验证一下，有问题可以提PR和issue。

想体验的朋友可以参考 GitHub README进行快速安装，也可以在这篇文章中跟着我一步步来进行。

2. 为什么造这个轮子

聊天机器人是我比较喜欢的一个应用，机器+人类的思维是一个很有意思的场景。另一方面，通过一个智能机器人来练习英语口语，也是一个很实际的应用。

一直以来，想要做一个含有智能的聊天机器人应用都是难度很大的，尤其是智能化的程度，受学术研究进展的制约，没法做到很高。然而近期的AI LLM大爆发，让开发一个真正智能的AI聊天机器人越来越容易。

最早看到的是基于whisper.cpp的talk.wasm, 一个基于Whisper+GPT-2的浏览器对话机器人，实际测试后发现GPT-2还不够智能，回答很多时候都答非所问。

然后是在ChatGPT出来后，我在想能不能做一个Whisper + ChatGPT的智能聊天机器人呢，搜索后发现whisper.cpp的讨论区已经有人在讨论这个事情，不过没看到成品。

在ChatGPT 开放API后，有人做了一个MacOS上的基于OpenAI API的语音聊天机器人talkGPT，简单好用，唯一的问题是需要借助OpenAI API，目前国内是不太好访问的。

再然后是llama.cpp，通过量化和大量工程优化，让原本参数量很大的LLaMA模型可以跑在普通的笔记本上（现在甚至支持在Android上运行！)，但实际测试经过量化后 LLaMA 7B 模型智能程度不太高，有时候会出错，而 更大的LLaMA 15B 和 30B 在8GB内存的Windows 机器上跑起来就比较难了（最新进展：大小20GB的30B模型可以在8G的系统上运行了，参见这个优化和这里的讨论)。

这周又出现了gpt4all，基于 LLaMA 7B模型，采集近80万的GPT-3.5-Turbo对话数据进行finetune，效果看起来比 LLaMA 7B 要好。作者发布了他们训练好的经过量化的模型，大小3.9G，以及可以直接在PC上运行的二进制聊天程序，可以直接在各个平台运行。

然后长久以来的TODO 可以实现了，在缝合了talkGPT和GPT4All后，就有了talkGPT4All。简单来说，是把talkGPT的OpenAI API 换成了 GPT4All提供的本地可以运行的量化模型，也可以说是在GPT4All的基础上添加了语音转文本和文本转语音的功能。

那下面我们来看看怎么安装和运行这个缝合怪吧。

3. 构建环境

由于整个程序设计到 Python 代码环境的搭建、Whisper 语音转文本模型的下载、GPT4All 语言模型的下载、GPT4All 聊天程序的下载、文本转语音程序的下载，整体链路略长，下面分步骤分平台分别进行详细说明。

3.1 Python环境的搭建

在不同平台 Python 代码环境的搭建是一致的。

推荐使用>= 3.8的Python版本，因为新版本的Python有一定的速度提升。低版本可能一些功能不支持。
首先clone代码:

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git clone https://github.com/vra/talkGPT4All.git

后面假设代码仓库的根目录为<ROOT>来进行命令说明。

基于 Python自带的 venv 来搭建隔离的环境，并进行依赖安装:

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cd <ROOT>
python -m venv talkgpt4all
source talkgpt4all/bin/activate
pip install -U pip
pip install -r requirements.txt

3.2 Whisper 语音转文本模型下载

Whisper 模型在调用时会自动下载，但有时候在命令行下载速度比较慢，我们可以在浏览器中提前下载后放置到对应目录，解决这个问题。
Whisper 的所有模型地址参见这里，我们用的是base.pt，地址是https://openaipublic.azureedge.net/main/whisper/models/ed3a0b6b1c0edf879ad9b11b1af5a0e6ab5db9205f891f668f8b0e6c6326e34e/base.pt，放置的目录是$HOME/.cache/whisper（Windows上是C:\Users\username\.cache\whisper),通过浏览器或 wget 下载base.pt到这个目录就行。

3.3 GPT4All 语言模型的下载

语言模型放置目录是<ROOT>/models，根据 GPT4All 文档，下载方式包括

选择其中一种方式，将下载后的模型放置到<ROOT>/models目录下。

3.3 GPT4All 聊天程序下载

GPT4All 的作者打包了多平台的二进制聊天程序，可以下载后直接使用，不用从源码编译 C++ 文件。

聊天程序的放置目录是<ROOT>/bin，不同平台的下载地址如下：

下载你的平台的文件，放置到<ROOT>/bin。

3.4 文本转语音程序下载

在 Mac 下，自带say命令，可以将文本转语音，因此不需要额外安装工具。

在 Linux 下，有espeak命令可以来完成文本转语音，但需要额外安装，Ubuntu下的安装命令为sudo apt install espeak，别的发行版也可以用包管理安装。如果不行的话，尝试下载源码自行编译安装。

Windows 下有一个 say 命令的替代 wsay, 可以在这里下载 wsay.exe，放置到<ROOT>/bin目录下。

4. 使用

安装完成后，进入<ROOT>目录，启用虚拟环境，使用python chat.py --platform <platform>运行程序，<platform>分别是mac-m1, mac-intel, linux, windows。

Mac M1:

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python chat.py --platform mac-m1

Mac Intel:

1
python chat.py --platform mac-intel

Linux:

1
python chat.py --platform linux

Windows:

1
python chat.py --platform windows

⚠️注意：目前只测试过 Mac M1 和 Windows，别的平台未测试，如有问题，欢迎提 issue 和 PR 。

在 Mac 上使用效果如下:

也可以参见本文开头的视频或这里。

5. 后续改进思路

目前实现还是比较粗糙，计划后续会增加下面的功能（按实现难度从低到高排列）：

  • 验证 Linux，Mac Intel 和 WSL2 下能否正常运行
  • 增加多轮对话支持
  • 增加中文支持
  • 去掉编译好的二进制程序，包含 llama.cpp 源码，自行编译，支持更灵活的使用
  • 更多效果更好模型的添加

欢迎基于这个仓库进行修改和代码分发，期待创造出更有新意、更有应用价值的东西～