Удивительная история информатики и автоматики - Валерий Шилов

Таким образом, говорящие головы были популярным мотивом легенд раннего Средневековья. Однако понятно, что техника того времени вряд ли могла решить столь амбициозную задачу на практике. Да и понимание природы языка еще не встало на научную почву. В отсутствие объективной возможности решить эту задачу место ученых заняли шарлатаны — что и показал Сервантес.

Создание говорящей головы символизировало попытку человека бросить вызов Вседержителю, и поэтому изначально представлялось занятием кощунственным. Конечно, вера в магию во времена Сервантеса (роман был написан в начале XVII века) уже не была слепой, — и писатель, несомненно, ее высмеивает. Тем не менее, по мнению святой инквизиции, говорящая голова являла «соблазн для невежественной черни» и потому была уничтожена.

Но задача создания «говорящих голов» еще долго привлекала внимание искусных механиков. Здесь можно вспомнить выдающегося русского создателя автоматов Антона Марковича Гамулецкого. Он родился в Польше, отец его был полковником прусской армии. В молодые годы Гамулецкий близко общался с известным авантюристом графом Калиостро, от которого, вероятно, и перенял интерес к изобретательству. С 1794 года Гамулецкий поселился в России. В 1826 году он открыл в Санкт-Петербурге «механический кабинет», в котором экспонировались созданные им многочисленные и крайне оригинальные автоматы. В их числе была огромная бронзовая голова волшебника, помещенная на зеркальном столике и отвечавшая на вопросы посетителей, заданные на любом языке. В отличие от головы, с которой общался Дон Кихот, секрет ее не разгадан до сих пор — поскольку голову эту можно было брать в руки и переставлять куда угодно. Тем не менее и говорящая голова Гамулецкого также была лишь фокусом.

Первые же научные работы в области генерации звука появились только в XVHI веке. Они, без сомнения, были вдохновлены как огромным прогрессом механики (уже появились первые автоматы, изготовленные Жаком де Вокансоном, отцом и сыном Жаке-Дро и другими великими механиками), так и общими философскими построениями того времени.

Многие мыслители всерьез ставили вопрос о механической реализации функций человека. В частности, выдающийся французский философ-просветитель, врач по профессии, Жюльен де Ламетри издал в 1749 году в Лейдене философский трактат «Человек-машина» («L’Homme machine»), в котором впервые высказал и обосновал идею о возможности механической имитации некоторых интеллектуальных функций человека.

Ламетри считал, что человеческий организм подобен сложной машине и что большую часть его функций можно реализовать посредством механизмов. В частности, ссылаясь на автоматы Вокансона, он говорил, что для «какого-нибудь нового Прометея» нельзя считать невыполнимой идею создания «говорящей машины».

Единственной функцией, недоступной автоматам, Ламетри полагал только самовоспроизведение. Сочинение Ламетри впервые в истории открыто пропагандировало атеизм и стало едва ли не самой знаменитой европейской книгой первой половины XVIII века. Оно вызвало взрыв негодования и, как и некоторые другие труды философа, было конфисковано и публично сожжено.

Одним из первых к созданию говорящих механизмов обратился известный австрийский механик Фридрих фон Кнаусс. Согласно имеющимся сведениям, около 1770 года он изготовил и показал при императорском дворе в Вене несколько говорящих машин, выполненных в форме человеческих голов. Эти сведения вполне могут быть признаны достоверными, поскольку Кнаусс прославился созданием многих других автоматов, в том числе первого в мире автомата, который мог писать достаточно длинный текст; возможно, что он также изготовил один из самых ранних прототипов пишущей машинки. К сожалению, никаких подробностей о говорящих машинах фон Кнаусса не сохранилось.

Чуть больше известно сегодня о говорящей машине выдающегося английского ученого Эразма Дарвина, деда Чарльза Дарвина. Дарвин был весьма своеобразным и крайне эксцентричным человеком, однако его роль в истории британской науки трудно переоценить. Например, он основал Общество Луны, членами которого были крупнейшие деятели британской науки и промышленности — изобретатель парового двигателя Джеймс Ватт и его компаньон — предприниматель Мэттью Боултон, создатель знаменитого фарфора Джозайя Веджвуд, химик Джозеф Пристли и другие. Общество сыграло выдающуюся роль в подготовке промышленной революции в Англии. Дарвин пользовался славой лучшего целителя своего времени, — король Георг III хотел даже назначить его своим придворным врачом, однако Дарвин отказался от этой чести.

Свои научные теории Дарвин зачастую излагал в стихотворной форме — ему принадлежат огромные поэмы «Ботанический сад» и «Храм природы». Во второй из них Дарвин выдвинул теорию эволюции, оказавшую большое влияние на формирование научных взглядов его внука.

Был Дарвин и плодовитым изобретателем. В его дневниках имеются наброски и подробные описания многих десятков разнообразных устройств. Некоторые из них были даже построены, как, например, первый в мире копировальный аппарат, работавший на фабрике Ватта и Боултона. В круг интересов Дарвина входила и фонетика; в частности, он одним из первых попытался ввести классификацию звуков, разделив их на несколько классов, в том числе гласные, согласные, свистящие. Свое понимание природы речи Дарвин воплотил в машине, построенной в 1771 году. Она представляла собой выполненное из дерева ротовое отверстие с губами из мягкой кожи. Сам он так описал ее:

«В тыльной части машины располагались две «ноздри», которые при необходимости можно было быстро зажать пальцами. Между двумя гладкими дощечками была натянута шелковая лента в дюйм длиной и четверть дюйма шириной; когда струя воздуха из кузнечных мехов достигала ленты, та начинала вибрировать между дощечками, издавая приятные звуки, напоминающие человеческий голос. Голова произносила звуки р, b, ш, а также а, которые складывались в простые слова. Когда губы медленно сжимались, тон становился очень жалобным, что производило на слушателей сильное впечатление».

По воспоминаниям очевидцев, слова мама и папа, произносимые машиной, вполне можно было принять за звуки детского голоса.

Проведенный Дарвином анализ показал, что для воспроизведения человеческой речи машине достаточно иметь возможность осуществлять движения 13 различных видов, причем каждый из них может сообщаться с клавиатуры, подобной клавиатуре клавесина или фортепьяно. В этом случае машина сможет одновременно «и петь, и аккомпанировать». Однако, как писал Дарвин, «занятость другими делами не позволила мне продолжить работу над этой машиной». Так что премия в 1000 фунтов стерлингов, которую Мэттью Боултон обещал выплатить создателю «органа, декламирующего «Credo и десять заповедей», так и осталась невостребованной.

Таким образом, к концу столетия проблема генерации речи явно стояла в повестке дня, и не случайно в 1779 году Академия наук в Санкт-Петербурге в качестве темы своего ежегодного конкурса предложила исследование и объяснение физиологических механизмов речи.

На конкурс была представлена работа известного датского физика Христиана Кратценштейна, который разработал акустическую модель звуков человеческой речи и воплотил ее в механическом устройстве, имитирующем работу речевого тракта. Основу устройства составляли резонаторы различной формы, в которых вибрировавшие при прохождении потока воздуха язычки производили пять гласных звуков — а, е, i, о, и. Управляя вручную частотой формант, можно было даже произносить некоторые слова.

Кратценштейн и сам был членом Петербургской академии, с 1748 по 1753 год он работал в России. В историю российской науки он вошел также благодаря своему участию в одном из самых ее трагических эпизодов: когда 6 августа 1753 года при проведении электрических опытов от удара молнии погиб академик Рихман, именно Кратценштейн пытался оказать ему медицинскую помощь и составил заключение о смерти коллеги.

Работа Кратценштейна получила широкую известность. Гораздо меньше известна работа, которую спустя несколько лет выполнил французский механик аббат Микаль. Он изготовил две бронзовые головы; помещенные на богато декорированном пьедестале лицом друг к другу, они вели такой диалог:

— Король несет Европе мир.

— Мир венчает короля славой.

— И мир делает людей счастливыми.

— О возлюбленный король, отец народа, счастье которого показывает Европе величие твоего трона.

Фразы произносились медленно, причем головы усиленно артикулировали. Некоторые слова звучали не слишком отчетливо, иногда речь скорее напоминала хриплое бормотание, отдельные слушатели даже находили их голоса нечеловеческими. Автомат, явившийся результатом тридцатилетних трудов автора, подвергся детальному изучению комиссией Французской академии (среди ее членов были, в частности, Лавуазье и Лаплас). Но хотя качество речи было не слишком высоким, заключение комиссии оказалось достаточно благоприятным: «Мы полагаем, что Академия должна одобрить результаты усилий аббата Микаля: его машина устроена весьма изобретательно.»