Беседы о бионике

"Наивысшим и совершеннейшим человеческим приспособлением" назвал звуковую речь человека выдающийся русский физиолог И. П. Павлов. Физическая природа звуковой речи хранит в себе множество тайн. Как образуются звуки в голосовом аппарате человека, как они воспринимаются слухом и от чего зависит характер звука — вот проблема, в центре которой еще по сей день скрещиваются интересы ученых, работающих в самых разнообразных областях науки. Для того чтобы машины могли безошибочно выделять какой-то один образ из множества других сходных, нужно точное знание характерных его признаков. Но как выбрать такие признаки? Над решением этой задачи во всем мире ныне работают физиологи и лингвисты, акустики и невропатологи, специалисты по бионике и логопеды, психологи и инженеры, математики и конструкторы. Объединенные усилия всех этих специалистов, надо полагать, в конце концов раскроют тайны устной речи, дадут нам достоверные сведения о механизмах речи, о том, как мы говорим и слышим, почему понимаем слова.

А пока? А пока каждый ученый, работающий над созданием устройств по автоматическому распознаванию речи, идет избранным им путем.

Для проверки того или другого принципа автоматического распознавания речи ученые обычно строят фонетограф. Его блок-схема выглядит так: микрофон — усилитель — распознающееустройство — электрическая пишущая машинка. Появление фонетографов навело ученых на такую мысль: а что, если использовать это устройство в качестве самой обыкновенной пишущей машинки? Диктовать в микрофон текст доклада или научной статьи и получать на выходе тот же текст отпечатанным? Так сказать, автоматизировать труд машинисток или стенографисток, а может быть, и работу типографских наборщиков. Такой аппарат мог бы оказать неоценимую услугу также сотрудникам вычислительных центров. Они смогли бы вводить данные в вычислительную машину, просто диктуя их в микрофон.

Небезынтересно отметить, что возможность создания автоматического стенографа — пищущей машинки была доказана еще в начале сороковых годов советским ученым профессором Л. Л. Мясниковым, построившим динамический анализатор — прибор для объективного распознавания звуков речи. Однако реализация этой идеи была отложена из-за начавшейся Великой Отечественной войны.

Над созданием пишущих машинок-автоматов, печатающих под диктовку, ныне работают ученые ряда стран. Можно проектировать машинки, печатающие с голоса, для печатания слов, слогов, букв или звуков (фонем). По сложности конструкции и трудоемкости изготовления эти устройства очень разнятся. Так, для словесных машинок требуется очень большая память и само печатное устройство получается сложным и громоздким. Зато чисто фонетическая машинка должна содержать в памяти около 40 знаков и иметь столько же печатных знаков. Но такие устройства обладают чрезвычайно существенным недостатком: для чтения напечатанного материала требуется определенный навык, так как фонетографы дают на выходе фонетическую запись, т. е. значки, соответствующие звукам речи, а не буквам продиктованного текста, — своего рода транскрипцию. Почему же они непохожи друг на друга?

Дело в том, что произносимые звуки не соответствуют буквам русского алфавита. Сорока фонемам русской речи соответствуют 33 буквы алфавита. Помимо того, что в нашем алфавите есть непроизносимые буквы (ь, ъ), но и пишем-то мы часто совсем не то, что слышим. Произнесите, например, слово "лоб". На конце отчетливо слышится "п". Но если вы напишите так, как слышите, вас сочтут неграмотным.

Займись наши ученые проблемой распознавания речи не 15 — 20 лет назад, а во времена Кирилла и Мефодия — положение было бы совсем другим. И вот почему. 13 веков назад Кирилл и Мефодий создали русскую письменность, в которой каждому звуку соответствовала буква. Но за прошедшие 1300 лет в нашем произношении произошли большие изменения, а эволюция фонетической системы языка не получила достаточного отражения в письменной речи. Вот и получается описанная выше ситуация.

Как же заставить фонетическую машинку выполнять работу по перекодированию звуков в буквы подобно тому, как это делает пишущая под диктовку машинистка? Да и возможно ли это вообще? Возможно. Перевод звуков речи в буквы должен происходить в соответствии с грамматическими, орфографическими и лексическим:и правилами. Для ЭТОГО машинка должна быть наделена "памятью" на определенное количество звуков, сочетаний или слогов. Отсюда, конечно, не следует, что в памяти машинки должны быть заложены все звукосочетания, вполне достаточно иметь наиболее ходовые и типичные звукосочетания, при произнесении которых возможен неточный перевод звуков в буквы. Очень редких сочетаний или сочетаний, легко распознаваемых машинкой, может в памяти и не быть, так как это не вызовет трудностей в чтении материала и легко может быть исправлено в процессе чтения.

Примером удачного решения задачи является фонетическая пишущая машинка, созданная американскими учеными Г. Олсоном и Г. Беларом. Общий вид ее конструктивного оформления показан на рис. 6.