2 курс / Нормальная физиология / Физиология_речи_Восприятие_речи_человеком_Чистович_Л_А_

менты начала или конца отрезка и т. д. Существенно, что с вве­ дением понятия акустического события появляется возможность использования качественных временных отношений типа «однов­ ременно», «следует за», «вскоре» и ряда других.

Результаты психоакустических экспериментов сейчас уже не оставляют сомнений в том, что человек действительно распола­ гает некоторым словарем акустических событий, причем эти события качественно соответствуют тем классам изменений от­ клика периферического спектрального анализатора, избиратель­ ная чувствительность к которым была обнаружена у нейронов центральных отделов слуховой системы.

Использование человеком системы понятий, связанной с по­ нятием акустического события, следует из данных, относящихся как к фонемному распознаванию, так и к восприятию просоди­ ческой информации.

Очевидно, что алгоритмы обработки речевого сигнала в мо­ дели восприятия речи должны использовать ту же систему поня­ тий и отношений, которой пользуется человек. Чтобы упомяну­ тые выше понятия (последовательность событий, отрезок и т. д.) могли быть сформированы, модель прежде всего должна быть наделена способностью к обнаружению и опознаванию некоторого набора акустических событий. Иначе говоря, в модель восприя­ тия речи должен быть включен блок, воспроизводящий в какой-то мере центральную слуховую обработку информации и обеспечи­ вающий выделение и классификацию изменений отклика пери­ ферического спектрального анализатора.

Включение в модель дополнительного блока промежуточной обработки информации означает, что модель становится более сложной, чем предполагалось ранее, и что перед исследовате­ лями возникает ряд новых трудных задач, связанных с определе­ нием структуры и параметров этого блока.

Рассмотрим, следует ли из этого, что создание теории воспри­ ятия речи отодвигается в необозримое будущее.

Ответ нейрофизиологов на этот вопрос должен быть, по всей вероятности, положительным. Сама идея о том, что центральную слуховую систему можно рассматривать как вспомогательный про­ межуточный блок в модели восприятия речи, должна вызывать возмущение у нейрофизиологов слуха. Огромное количество ней­ ронов, образующих центральный слуховой путь, разнообразие их поведения, наличие нескольких анатомических уровней со сложными связями как внутри каждого уровня, так и между уровнями — все это приводит к убеждению, что слуховая система является необычайно сложным устройством, выполняющим та­ кую изысканную обработку информации, какую сейчас не могут даже вообразить математики и инженеры.

Можно, однако, назвать несколько допущений, при которых, если они верны, сложность слуховой системы окажется скорее кажущейся, чем действительной. В качестве таких допущений

341

приведем следующие: 1) нейроны организованы в упорядоченные группы — нейронные каналы, число которых весьма ограничено; 2) сигналом, передаваемым по каналу (используемым соответствую­ щим приемником), является такая суммарная по всем нейронам переменная, как плотность импульсации в канале; 3) использо­ вание нескольких анатомически^ уровней обусловлено не столько принципиальными, сколько «техническими» причинами, например трудностью получить требуемые характеристики преобразова­ теля при использовании только одного звена.

Легко заметить, что в основе этих допущений лежит еретиче­ ская для нейрофизиолога мысль о том, что большое число нейро­ нов и сложность связей между ними являются средством преодоле­ ния того, что нейрон представляет собой не слишком удобный элемент для выполнения тех преобразований звуковой информа­ ции, которые нужны организму.

Верны или ошибочны приведенные допущения, пока сказать нельзя. Во всяком случае ясно, что они являются весьма риско­ ванными. Тем не менее исследователь, пытающийся уже сегодня разрабатывать модель центральной слуховой системы, вынужден делать именно такие или близкие к ним допущения.

Обратимся теперь к тем специалистам, которые непосредственно заинтересованы в скорейшей разработке функциональной модели центральной слуховой системы.

Исследователи, занимающиеся поиском алгоритмов фонети­ ческой интерпретации речевого потока, делают ли они это путем исследования восприятия речи или путем изучения акустических характеристик естественной речи, необходимо задаются тем или иным описанием речевого сигнала. Без этого они, естественно, просто не могут работать. Для этих специалистов переход к описа­ нию сигнала в терминах акустических событий означал бы воз­ можность использования в правилах интерпретации удобных понятий и интуитивно понятных типов отношений.

На разработку совершенной модели центральной слуховой системы потребуется не одно десятилетие. Ждать столько времени исследователи восприятия речи просто не могут. Став на точку зрения этих специалистов, разумно на первых этапах работы резко упростить проблему и определить блок центральной слу­ ховой системы в модели восприятия речи как специализированное техническое устройство, обеспечивающее обнаружение и опозна­ вание определенных классов изменений в отклике спектрального анализатора.

Практически это означает, во-первых, что на разрабатывае­ мую модель блока сразу накладывается множество ограничений (реализуемость современными техническими средствами, согла­ сованность с остальными блоками общей модели восприятия речи и т. д.), во-вторых, задачей исследования становится получение ответов на вопросы, возникающие у конструктора этого блока. Эксперимент, естественно, остается психоакустическим или электро­

342

физиологическим. Предвзятыми становятся цели (выбор характера) эксперимента и интерпретация получаемых результатов.

После этих предварительных замечаний обратимся к вопросу о том, какие правдоподобные предположения о структуре интере­ сующего нас блока можно сделать на основании уже имеющихся данных.

И электрофизиологические, и психоакустические данные ука­ зывают на то, что обработка отклика спектрального анализатора, обеспечивающая обнаружение изменений в нем, осуществляется в частотных каналах слуховой системы. Иначе говоря, обнару­ живаются локальные по спектру изменения отклика, которые можно рассматривать как частичные события. Данные указывают на наличие нескольких классов частичных событий. Так, прихо­ дится думать, что выделяются по меньшей мере четыре класса изменений в огибающей, отличающиеся по знаку и по скорости. Обнаруживаемые сдвиги спектральных максимумов по шкале частот разделяются по меньшей мере на два класса по знаку изменения.

Допущение такой структуры приводит к выделению двух групп вопросов, которые могут исследоваться в какой-то мере параллельно. Одна из них касается структуры и параметров самих обнаружителей частичных событий. Вторая группа вопро­ сов касается правил построения полных событий из частич­ ных.

Для фонетической интерпретации, очевидно, используются уже полные события типа начала или конца «звука», положитель­ ного или отрицательного формантного перехода и т. д. Естественно предположить, что полные события получаются путем какого-то объединения частичных событий по частотным диапазонам (груп­ пам частотных каналов) и по времени. При этом очевидно, что некоторые классы частичных событий могут быть совместимыми, а некоторые — взаимоисключающими. Вопрос о структуре и параметрах обнаружителей частичных событий можно и полезно исследовать как электрофизиологическими, так и психоакусти­ ческими методами.

Проблема объединения частичных событий, вероятно, доступна пока лишь психоакустическому исследованию. Предложенные за последние годы методы «адаптации детекторов признаков» и ме­ тоды дихотического предъявления признаков кажутся в данном случае весьма перспективными.

Обратимся теперь еще к одному вопросу, имеющему принци­ пиальное значение. Очевидно, что наличие системы, обнаруживаю­ щей события — изменения в отклике анализатора, — не исклю­ чает возможности существования параллельной системы, пере­ дающей сведения о текущем, возможно усредненном по времени, состоянии отклика. Современные электрофизиологические дан­ ные не согласуются с представлением о том, что такая система находится в центральных отделах классического слухового пути,

343

но классический слуховой путь не является единственным путем, по которому поступает информация.

Так как обнаружение изменений в отклике наверняка связано с целым рядом нелинейных преобразований, очевидно, что вос­ становление по реакциям обнаружителей частичных событий абсолютных значений отклика.должно быть сопряжено с большими трудностями.

С этой точки зрания кажется разумным предположить, что

ских событий, играют роль импульсов опроса, позволяющих считывать значения состояния отклика в заданные этими импуль­ сами моменты времени. Приведенные в книге данные об использо­ вании при фонемной классификации значений спектра сигнала в моменты начала и конца отрезка кажутся наиболее совмести­ мыми с этим предположением.

Представление о том, что система располагает информацией о текущих значениях отклика анализатора, но использует при интерпретации сигнала значения отклика в определенные моменты времени, естественно, сильно отличается от представлений клас­ сической психоакустики. Если это представление верно, то ис­ следование восприятия абсолютных значений сигнала может успешно вестись лишь после того, как будут определены моменты отсчета, т. о. будет уже разработана модель обнаружения со­ бытий.

Все вопросы, которые сейчас обсуждались, касаются слуховой обработки речевого сигнала. Логично ожидать, что правила, основывающиеся на сведениях о том, что обрабатываемый сигнал является именно речевым и что он принадлежит некоторому опре­ деленному языку, должны использоваться на следующем уровне обработки — при фонетической интерпретации сигнала.

Ни у кого из исследователей речи не вызывает сомнений тот факт, что изучение этого уровня не может осуществляться только методами исследования восприятия синтетических речеподобных сигналов. Правила, выявленные при исследовании восприятия, обязательно должны проверяться с точки зрения их эффективности для естественной речи. Такая проверка требует реализации этих правил в системе для автоматического распознавания речи.

С другой стороны, алгоритмы фонетической интерпретации, придуманные для систем автоматического распознавания и оказав­ шиеся эффективными, могут служить в качестве исходных гипотез при исследовании восприятия.

Иначе говоря, исследование правил фонетической интерпре­ тации речевого сигнала требует реальной кооперации работников в области автоматического распознавания речи и изучения воспри­ ятия ее человеком. Условием осуществимости такой кооперации является использование одинакового описания сигнала на входе фонетического интерпретатора теми и другими исследователями,

344

речи (при использовании ограниченного словаря). — Труды 7-го Все­ союзн. семинара «Автоматическое распознавание слуховых образов», Алма-Ата, 1973, с. 4—7.

39. Г а л у и о в В. И., Майеров В. X. Связь между психофизиологи­ ческим состоянием говорящего и характеристиками речевого сигнала. — Тез. докл. 8-го Всесоюзн. семинара «Автоматическое распознавание слуховых образов», Львов, 1974, ч. 4, с. 46—48.

40. Галунов В. И., Чистович Л. А. О связи моторной теории

собщей проблемой распознавания речи. — Акуст. жури., 1965, т. 11,

с.417—426.

41. Гер ш у ни Г. В., Авакян Р. В., Бару А. В., Миро­ нова Л. М. О различении звуков с разными временами нарастания. —

В кн.: Эволюция функций. М.—Л., 1964, с. 66—75.

42.Г е ршу ни Г. В., Вартанян И. А. Реакции центральных слу­ ховых нейронов на звуки с различной временной структурой. — Физиол. журн. СССР, 1972, т. 58, с. 988—999.

45.Голубцов С. В. Синтез речи. — Труды 4-го Всесоюзн. семинара «Автоматическое распознавание слуховых образов», Киев, 1969, с. 107— 129.

46.Голубцов С. В. Задачи и перспективы распознавания речи. — Тез. докл. 6-го Всесоюзн. семинара «Автоматическое распознавание слуховых образов», Таллин, 1972, с. 64—73.

47.Голузина А. Г. Шкалирование субъективных расстояний между синтетическими гласными. — В кн.: Анализ речевых сигналов челове­ ком. Л., 1971, с. 155—160.

48.Голузина А. Г., Люблинская В. В., Рохтла М. К.,

Чистович Л. А. Шкалирование субъективных расстояний как ме­ тод исследования слухового восприятия. — В кн.: Механизмы рече­ образования и восприятия сложных звуков. М.—Л., 1966, с. 96—110.

49.Гольдбурт С. Н. Нейродинампка слуховой системы человека. Л., 1964.

50.Горелик А. Л., Скрипкин В. А. Некоторые вопросы построе­ ния систем распознавания. М., 1974.

речевого потока. — Учен. зап. Горьковск. пед. ин-та иностр. языков, 1971, т. 46, с. 39—47.

52.Г р а я с т р е м М. П., Жуков С. Я., Жукова М. Г., Ко­ жевников В. А., М ушников В. Н., Родионов В. Д., Чистович И. А., Чистович Л. А. К изучению особенностей

восприятия ритмических речеподобных сигналов: длительность мини­ мальной паузы и минимальной звуковой посылки. — В кн.: Проблемы переработки информации в сенсорных системах организма. Л., 1975,

с.81—90.

53.Г у м е ц к и й Р. Я., Д е р к а ч М. Ф., Ермолова Е.Н. Сравни­ тельный анализ распознавания слов автоматом п человеком по их дина­ мическим спектрограммам. — Вести. Львовск. гос. ун-та, Серия биоло­ гическая, 1974, вып. 8, с. 87—96.

54. Д е в и с Г. Периферическое кодирование слуховой информации. — В кн.: Теория связи в сенсорных системах. М., 1964, с. 232—250.

348