Техника - молодёжи 1994-01, страница 43

Рис.3. Блок-схема установки озвучивания внутренней речи. 1—матричный накопитель, 2 — каскадный дешифратор адреса, 3 — микрофон, 4 — блок анализа, 5 — блок синтеза, 6 — громкоговоритель, 7 (и 11) — аналого-цифровой преобразователь, 8 — цифро-аналоговый преобразователь, 9 — детектор, 10 — пороговая схема, N— число каналов.

Основа схемы прибора (см. рис. 3) — оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) адресного типа. Состоит оно из массива элементов памяти в виде матричного накопителя 1, каскадного дешифратора адреса (блока адресной выборки) 2 и блока управления (на схеме не показан). ОЗУ построено таким образом, что при подаче на его вход любой комбинации сигналов одного вида выдает строго соответствующую ей комбинацию сигналов другого вида. Но разберемся по порядку.

Входные информационные линии накопителя ОЗУ подключены к тракту анализа акустического речевого сигнала. Тракт содержит микрофон 3, микрофонный усилитель (не показан), блок анализа 4 и аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 7.

Выходные информационные линии накопителя ОЗУ подключены к тракту синтеза акустического сигнала. Тракт содержит цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) 8, блок синтеза 5, усилитель мощности (не показан) и громкоговоритель 6.

Адресные линии ОЗУ (входы дешифратора) подключены к тракту биопотенциалов, снимаемых с артикуляционных мышц. Тракт содержит многоканальный усилитель с регулируемым коэффициентом усиления (не показан), детектор 9, пороговую схему 10 и АЦП И.

Блоки анализа и синтеза работают по принципу анализатора и синтезатора спектрально-полосового вокодера — устройства, применяемого в телефонии для преобразования звуков голоса с целью увеличения пропускной способности каналов связи. В блоке анализа спектр речевого сигнала разделяется на ряд узких частотных полос по отдельным каналам, где сигналы сглаживаются детекторами и фильтрами низких частот. В блоке синтеза происходит обратное преобразование.

Оба АЦП (7 и 11) переводят поступающие сигналы в цифровую форму для снижения потребной емкости памяти ОЗУ и тем самым — упрощения всей конструкции.

Чтобы установка заработала, ее надо Предварительно «обучить». Перед этим блок управления переводит ОЗУ в режим записи. Далее испытуемый произносит в микрофон ряд контрольных фраз. Речевой сигнал проходит через усилитель, разделяется в блоке анализа 4 по узкополосным каналам, где сглаживается и фильтруется, а после преобразования в АЦП 7, уже в цифровой форме, поступает в ОЗУ и записывается в накопителе.

Одновременно работает и тракт биопотенциалов. Они снимаются с артикуляционных мышц говорящего через электроды — на горле, подбородке и во рту (электрод-присоска на языке и электрод-подковка для че-люстно-подъязычных мышц). Далее эти потенциалы усиливаются, разделяются по частотным каналам, детектируются (сглаживаются) и преобразуются в АЦП — все как в тракте анализа акустической информации. Полученные цифровые сигналы также поступают в ОЗУ — но уже на адресные каналы дешифратора — и опять-таки записываются. Во время возможных пауз специальная схема блокирует адресные каналы, чтобы не записать каких-либо помех.

В результате каждая комбинация сигналов БЭА становится адресом соответствующего речевого сигнала.

Обучение можно считать завершенным, когда упомянутый нейроакустический код окажется целиком записанным в ОЗУ. То есть какой бы набор биопотенциалов теперь ни выдали артикуляционные мышцы испытуемого — здесь всегда найдется однозначно связанная с ней серия звуков, слов и т.д., закодированная в цифровой форме. Иными словами, в ОЗУ должна сформироваться полная

электронная модель речевого аппарата данного человека. Практика показала, что для этого достаточно наговорить в микрофон 20 — 40 контрольных фраз.

А дальше микрофон не нужен! Блок управления переводит ОЗУ в режим воспроизведения — и озвучиватель мыслей готов к работе. Испытуемый просто сидит и думает (естественно, не снимая электродов). БЭА его артикуляционных мышц усиливается до уровня биопотенциалов слышимой речи, преобразуется и поступает на адресные линии дешифратора ОЗУ. На выходных линиях накопителя ОЗУ тут же появляется набор импульсов, соответствующий мысленно произносимым словам. Теперь их надо перевести из цифровой формы обратно в аналоговую, что и происходит в тракте синтеза акустического сигнала. И вот из громкоговорителя слышится вполне разборчивая речь. Мысль обретает голос. Правда, характер его несколько непривычен, но все же это явно голос испытуемого (так, например, и синтетический каучук — и похож и не похож на натуральный...). Воспроизводится даже акцент и дефекты произношения испытуемого, в том числе из-за электродов во рту.

Напомним еще раз: наш прибор «читает мысли» далеко не в полном объеме. Их действенная и образная компоненты, не менее богатые, чем словесная, здесь не фиксируются. Но для изучения механизмов речевого мышления открылись принципиально новые, небывалые возможности — пожалуй, не до конца еще и осознанные. Полученные результаты уже заметно скорректировали и дополнили существующие представления о работе мозга.

Наша установка позволила подробно, пошагово проследить фактический ход решения самых разных мыслительных задач. В реальности он оказался удивительно далеким от логического порядка рассуждений и выводов. Да что логика! Даже тот «поток сознания», коим так увлекаются современные беллетристы,— образец стройности и связности по сравнению с подлинной, неприглаженной внутренней речью. Поистине загадочное устройство — наш мозг! Внутри — мешанина «полупроглоченных» слов, скомканные об

рывки фраз, неоконченные, скачущие мысли, а мы ухитряемся до чего-то додуматься...

А вот еще одна неожиданность. Обнаружилось, что на практике метод озвучивания работает... в теоретически недоступной ему области—в исследовании наглядно-образного мышления. Правда, косвенно, но от того не менее результативно. Как выяснилось, имея дело даже с чисто зрительной задачей, человек все равно бессознательно «маркирует» узловые моменты ее решения отрывочными словами или фразами. И по ним впоследствии удается восстановить весь мыслительный процесс, полностью описать словами цепочку образов, возникавших перед внутренним взором испытуемого. Полученные данные наконец-то позволяют ответить на один из труднейших вопросов психологии и языкознания—об индивидуальном и типовом соотношении словесного и образного мышления у человека.

Наш прибор способен также намного повысить действенность издавна применяемого в психодиагностике ассоциативного эксперимента. Напомним: в нем исследователь произносит («предъявляет») вам определенные слова-раздражители, а вы должны моментально отвечать на них первыми приходящими на ум словами. В данном случае экспериментатор, следя через наушники за внутренним монологом испытуемого, именно оттуда вылавливает нужное ему слово — и тут же повторяет его вслух. Испытуемый молчит, но подобный раздражитель спонтанно рождает в его мозгу целую лавину новых словесных ассоциаций. Те опять-таки внимательно прослушиваются, и из них снова выбирается и предъявляется самый подходящий раздражитель. Таким способом удается весьма эффективно направлять ход мыслей человека в заданном направлении, а в конечном счете — заглядывать в сокровенные уголки его сознания и подсознания.

Короче, методика озвучивания внутренней речи наилучшим образом подходит для изучения мозга именно как органа высшей психической деятельности. Причем изучения не умозрительного, а опытного. Для экспериментального освоения открывается огромное, ранее недоступное поле человеческой мысли.

41