Тема 18. Экспериментальные исследования мышления

звук, когда в действительности предъявлялся другой. Экспериментаторов интересовало, какие звуки будут путать между собой испытуемые. Каза­лось вероятным, что испытуемые будут наиболее часто путать согласные, которые различались между собой только единственной особенностью, и это предположение подтвердилось. Например, когда предъявлялся звук [п], испытуемые чаще полагали, что они слышат [т], чем что они слышат [д]. Фонема [т] отличается от [п] только местом артикуляции, тогда как [д] отличается и местом артикуляции, и звучанием. Точно так же испы­туемые, которым предъявлялся звук [б], чаще полагали, что они слышат [п], чем что они слышат [т].

Этот эксперимент — ранняя демонстрация типа логики, которую мы наблюдали в исследовании распознавания буквы, проведенном Кин-ни, Марсеттой и Шоуменом¹. Когда испытуемый может идентифициро­вать только набор особенностей, лежащих в основе паттерна (в этом слу­чае паттерном является фонема), ответы испытуемого будут отражать смешение фонем, имеющих один и тот же набор особенностей.

Фонемы распознаются в терминах особенностей, характеризующих их произнесение, таких как место артикуляции и звучание.

Категорическое восприятие

Особенности фонем связаны с тем, как они произносятся. Каковы свойства акустического стимула, который кодирует эти особенности про­изношения? Эта проблема была особенно хорошо изучена относительно звучания. При произнесении таких согласных, как [б] и [п], происходят две вещи: сомкнутые губы открываются, выпуская воздух, и голосовые связки начинают вибрировать (звучать). В случае звонкого согласного звука [б] выпуск воздуха и вибрация голосовых связок происходят по­чти одновременно. В случае глухого согласного звука [п] выпуск возду­ха происходит на 60 мс раньше, чем начинается вибрация. При воспри­ятии звонкого согласного по сравнению с глухим мы воспринимаем при­сутствие или отсутствие 60-миллисекундного интервала между выпуском воздуха и звучанием. Этот период времени называется временем начала звучания. Различия между звуками [п] и [б] показаны на рис. 1. Подоб­ные различия существуют и в других парах звонких—глухих согласных, таких как [д] и [т]. Итак, на восприятие фонем влияет задержка между моментом выпуска воздуха и началом вибрации голосовых связок.

Лискер и Абрамсон² провели эксперименты с искусственными (ге­нерируемыми компьютером) стимулами, в которых задержка между вы-

¹ См.: Kinney G.C, Marsetta M„ Showman D.J. Studies in display symbol legibility, part XXI. The legibility of alphanumeric symbols for digitized television (BSD-TK-66-117). Bedford, MA: The Mitre Corporation, 1966.

² См.: Llsker L., Abramson A. The voicing dimension: Some experiments in comparative phonetics // Proceedings of Sixth International Congress of Phonetic Sciences, Prague, 1967. Prague: Academia, 1970.

Андерсон Д.Р. [Распознавание речи и понимание языка] 601

Рис. 2. Процент идентификации звука [б] по сравнению со звуком [п]

как функция времени начала звучания голоса. Резкое изменение этих

функций происходит приблизительно за 25 мс²

пуском воздуха и звучанием варьировала от -150 мс (звучание за 150 мс до выпуска воздуха) до +150 мс (звучание через 150 мс после выпуска воздуха). Задача состояла в том, чтобы выделить, какие звуки были зву­ком [б], а какие — звуком [и]. На рис. 2 представлен график, на кото­ром в процентах указано количество случаев идентификации звуков [б] и [п]. На большей части континуума испытуемые в 100% случаев сходи­лись во взглядах на то, что они слышали, но имеется резкое изменение ответов от [б] к [п] приблизительно за 25 мс. При времени начала звуча-

¹ См.: Clark ИМ., Clark E.V. Psychology and language. N. У.: Harcourt Brace Jovanovich, 1977.

² См.: Llsker L, Abramson A. The voicing dimension: Some experiments in comparative phonetics // Proceedings of Sixth International Congress of Phonetic Sciences, Prague, 1967. Prague: Academia, 1970.

602 Тема 18. Экспериментальные исследования мышления

ния в 10 мс испытуемые почти единодушно соглашаются с тем, что предъявляется звук [б]; при времени начала звучания в 40 мс испытуе­мые почти единодушно соглашаются с тем, что предъявляется звук [п]. Из-за этой четкой границы между звонкой и глухой фонемами восприя­тие этой особенности называется категорическим. Категорическое вос­приятие — это восприятие стимулов как принадлежащих к разным ка­тегориям и неспособность воспринимать градации между стимулами в пределах одной категории.

Другое доказательство категорического восприятия речи получено в исследованиях установления различий¹. Испытуемые очень плохо ус­танавливают различия между парой звуков [б] или парой звуков [п], которые отличаются по времени начала звучания. Но они хорошо разли­чают пары, имеющие то же самое различие во времени начала звучания, но где один звук идентифицирован как [б], а другой — как [п]. По-види­мому, испытуемые могут идентифицировать только фонематическую ка­тегорию звука и не способны делать акустическое различение в пределах этой фонематической категории. Таким образом, испытуемые способны различать между собой два звука, только если они находятся по разные стороны фонематической границы.

Существуют по крайней мере две точки зрения по вопросу о том, что именно имеется в виду под категорическим восприятием. Более сла­бая точка зрения состоит в том, что мы оцениваем стимулы как относя­щиеся к различным категориям. Кажется, нет сомнений в том, что вос­приятие фонем в этом смысле категорическое. Более сильная точка зре­ния состоит в том, что мы не можем устанавливать различие между стимулами в пределах одной категории. Массаро² выступил против этой точки зрения и доказал, что имеется некоторая резидуальная способность устанавливать различия в пределах категорий. Он также доказал, что плохое установление различий в пределах категории может отражать склонность испытуемых говорить, что стимулы в пределах категории одинаковы, даже когда имеются заметные различия.

Другое направление исследований, представляющих доказательства использования особенностей звучания в распознавании речи, включает в себя парадигму адаптации. Эймас и Корбит³ предлагали испытуемым слу­шать повторные предъявления звука [да]. Этот звук включает в себя звон­кий согласный [д]. По мысли экспериментаторов, это постоянное повторе­ние звонкого согласного могло бы утомить, или адаптировать, детектор

¹ См.: Studdert-Kennedy M. Speech perception // N.J. Lass (Ed..). Contemporary issues in experimental phonetics. Springfield, IL: Charles C. Thomas, 1976.

² См.: Maasaro D.W. Broadening the domain of the fuzzy logical mode! of perception // H.L. Pick, Jr.,P. Van den Broek, D.C. Knill (Eds.). Cognition: Conceptual and methodological issues. Washington, DC: American Psychological Association, 1992. P. 51-84.

³ См.: Eimas P.D., Corbit J. Selective adaptation of linguistic feature detectors // Cognitive Psychology. 1973. 4. P. 99-109.

Андерсон Д.Р. [Распознавание речи и понимание языка] 603

этой особенности, который отвечал на присутствие звучания. Затем они предъявили испытуемым последовательности искусственных звуков, кото­рые располагались вдоль акустического континуума, — типа находящих­ся между [ба] и [па] (как в упоминавшемся выше исследовании Ликерта и Абрамсона). Испытуемые должны были указать, звучит ли каждый из этих искусственных стимулов скорее как звук [ба] или как звук [па]. (Вспомните, что единственная особенность, по которой различаются меж­ду собой звуки [ба] и [па], — это звучание.) Эймас и Корбит обнаружили, что некоторые из искусственных стимулов, которые испытуемые обычно называли звонким [ба], они теперь назвали глухим [па]. Таким образом, повторное предъявление звука [да] утомило детектор особенности «звон­кий» и подняло порог для обнаружения звучания в [ба], приводя к тому, что для испытуемых многие прежние стимулы [ба] звучали как [па].

Люди склонны воспринимать фонемы как относящиеся к определен­ным категориям, даже когда они отличаются по одному непрерывному измерению.

Контекст и распознавание паттернов

До сих пор мы рассматривали распознавание паттерна так, как буд­то единственной информацией, доступной системе распознавания паттер­на, была информация, содержащаяся в распознаваемом физическом сти­муле. Но дело обстоит не так. Объекты существуют в контексте, и мы можем использовать эти контексты, чтобы облегчить распознавание объекта. Рассмотрим пример на рис. 3. Мы воспринимаем эти символы как THE и CAT даже при том, что символы, обозначающие А и Н, иден­тичны. Общий контекст, заданный словами, вынуждает давать соответ­ствующую интерпретацию. Когда контекст или общее знание о мире на­правляет восприятие, мы называем это обработкой по принципу сверху— вниз, потому что общее знание высшего уровня влияет на интерпретацию перцептивных единиц низшего уровня. Общая проблема в восприятии касается того, как такие нисходящие влияния объединяются с информа­цией, идущей снизу—вверх от стимула.

Одно важное направление исследования нисходящих влияний берет начало от ряда экспериментов на идентификацию букв, проведенных Рейчером и Уилером². Испытуемым на очень краткий промежуток вре­мени предъявляли букву (например, D) или слово (например, WORD).

¹ См.: Reicher G. Perceptual recognition as a function of meaningfulness of stimulus material // Journal of Experimental Psychology. 1969. 81. P. 275-280.

² См.: Wheeler D.D. Processes in word recognition // Cognitive Psychology. 1970. 1. P. 59-86.

604