Удивительная история информатики и автоматики - Валерий Шилов

«Конструкция машины воспроизводит органы речи человека, приводимые в движение вместо сухожилий и мускулов струнами и рычагами», в том числе язык и ротовую полость. Мехи приводились в движение педалями, все остальное управление осуществлялось с клавиатуры. Шестнадцать клавиш производили шестнадцать элементарных звуков, с помощью сочетания которых «можно отчетливо произнести любое слово на любом из европейских языков». Семнадцатая клавиша изменяла форму голосовой щели. Частью машины Фабера была причудливо выглядящая голова с движущимися челюстями и языком, говорившая «странно и несколько монотонно», причем как в полный голос, так и шепотом. Она могла даже петь.

В письме одному из своих бывших студентов Генри писал: «Я видел говорящую машину мистера Уитстона из Лондона, но она не идет ни в какое сравнение с этой, которая не бормочет несколько слов, а способна произносить целые предложения, составленные из любых слов». В другом письме он дал самое благоприятное описание машины (но не преминул заметить, что машина говорит по-английски даже лучше своего создателя.).

Кроме того, Генри предположил, что машина Фабера может найти разнообразные применения на практике. Например, если установить ее на пожарной каланче, то громким криком она может сообщать о пожаре. Или почему бы не протянуть телеграфные провода между двумя одинаковыми машинами и, преобразуя управляющие действия, производимые над первой машиной, в электрические сигналы, не заставить вторую машину на другом конце линии повторять слова, сказанные первой? Фактически Генри здесь за 30 лет предвосхитил идею телефонной связи. Причем тут же, как благочестивый христианин, предположил возможность трансляции церковной службы одновременно в несколько храмов.

Одобрение столь авторитетного ученого, как Генри, окрылило Фабера. Однако отсутствие средств вынудило его вскоре стать участником грандиозного циркового предприятия знаменитого импресарио Финеаса Барнума. Благодаря его содействию в 1846 году Фабер привез свою машину, получившую громкое название «Эуфония» (Euphonia — что можно перевести как «благозвучная»), в Лондон. Экспозиция диковинок Барнума была развернута в одном из самых фешенебельных выставочных залов английской столицы. Особое восхищение посетителей, включая герцога Веллингтона, вызывало исполнение машиной гимна «Боже, храни Королеву». Барнум имел невероятное чутье на успех и прекрасно разбирался в психологии публики. Его дело процветало, однако самому изобретателю из немалых доходов перепадали жалкие крохи. Фабер продолжал влачить полунищенское существование и умер в полной безвестности в 186о-е годы. А его говорящая машина, служившая предметом восхищения стольких выдающихся ученых, закончила свой путь на полке одного из парижских балаганов.

Работы Фабера и Уитстона имели одно важнейшее следствие. Молодой английский студент Мелвилл Белл, изучавший акустику и весьма интересовавшийся проблемой синтеза речи, посетил в 1846 году демонстрацию машины Фабера в Лондоне. Автомат произвел на него сильнейшее впечатление. Даже много лет спустя Мелвилл Белл все еще помнил об этом событии, и в 1863 году вместе с шестнадцатилетним сыном Александром он ознакомился с машиной Уитстона. После этого Мелвилл Белл предложил сыну построить такую же машину самому. Александр с братом взялись за работу и скоро добились первого успеха — их машина произнесла слово мама. (Между прочим, первую куклу, произносящую слово мама, за полвека до этого изготовил знаменитый механик и импресарио И. Мальзель, известный своим участием в судьбе шахматного автомата фон Кемпелена.)

Александр Грехэм Белл родился в 1847 году в Эдинбурге. Его дед и тезка, Александр Белл, разработал оригинальную систему для исправления заикания и других дефектов речи. Отец, Мелвилл Белл, был признанным главой британской школы ораторского искусства, — его учебник «Образцовый оратор» выдержал 200 изданий. Александр Грэхем Белл должен был в третьем поколении продолжить семейную традицию — этой цели было подчинено все его образование.

Части голосового аппарата человека — губы, язык, нёбо, глотку и мягкое нёбо Белл с братом сделали из гуттаперчи. Резиновые щеки ограничивали полость рта. Губы представляли собой проволочный каркас, покрытый резиной и набитый ватой. Вопреки поговорке «язык без костей», язык был сделан из деревянных деталей, покрытых резиновым чехлом, и также набит ватой. Все эти части посредством рычагов соединялись с управляющей клавиатурой. От жестяной гортани отходила гибкая трубка — аналог дыхательного горла. Роль отверстия голосовых связок играла натянутая на жестяной каркас резиновая пленка с прорезанной щелью. Устройство можно было заставить произносить гласные и носовые звуки, а также связные звукосочетания.

Именно в процессе этой работы Александр Белл впервые начал серьезно изучать фонетику, способы анализа речи. Опыты с механическим синтезом звука Белл продолжал и в последующие годы, когда работал учителем в школе для глухих. Сегодня мы знаем, что его работа привела к изобретению в 1876 году первого телефона (нельзя не вспомнить, что огромную помощь в реализации его идей Беллу оказал Дж. Генри).

Рассказывают, что Белл приучил свою собаку — терьера по кличке Скай — сидеть на задних лапах и при этом постоянно рычать. Зажав пса коленями, сам он руками изменял форму его голосового тракта. В результате издаваемые собакой звуки очень напоминали гласные [а] и [и], а также слоги [та] и [ga]. Они даже складывались в целую фразу «How are you, Grandmamma?» («Как поживаешь, бабушка?»)

Некоторые считают, что эти опыты Белла крайне сомнительны с точки зрения этики — разумеется, с современной точки зрения. Однако сам Скай, судя по всему, ничего против них не имел — ведь его работа щедро вознаграждалась вкусными лакомствами. Более того, если собаку долго не беспокоили, она сама пыталась заговорить. Впрочем, безуспешно, — без посторонней помощи Скай только издавал обычное собачье рычание…

Последней известной механической реализацией речевого тракта стало говорящее устройство американца Ричарда Риша, построенное в 1937 году. Оно было изготовлено из металла и резины и воспроизводило все артикуляторные органы человека: губы, зубы, твердое нёбо, мягкое нёбо, язык и глотку. Управление, как и в машине Фабера, осуществлялось с помощью клавиш (всего их было 10). Этого было достаточно для управления формой всех изменяющихся частей речевого тракта. Опытный оператор с их помощью мог извлекать вполне разборчивую речь — в литературе зафиксировано, что особенно четко звучало слово сигарета.

Первой электрической и одновременно последней аналоговой моделью речевого тракта был прибор водер (voder), разработанный сотрудником Bell Labs Гомером Дадли. Незадолго до Второй мировой войны прибор с успехом демонстрировался на Всемирных выставках в Нью-Йорке и Сан-Франциско — как и за сто лет до этого, сконструированная для изучения природы речи модель выступала и в роли аттракциона для публики.

Водер управлялся от ручной клавиатуры и синтезировал сигналы с заданным спектром. Десять параллельно соединенных полосовых фильтров составляли блок управления резонансами. Переключение источника возбуждения (шумового или импульсного генератора) осуществлялось браслетом на запястье оператора, а управление частотой импульсов — ножной педалью. На выходе фильтров стояли потенциометры, управлявшиеся десятью пальцами рук и изменявшие напряжение сигнала.

Для имитации взрывных согласных использовались еще три дополнительные клавиши. Обучение операторов «игре» на водере требовало значительного времени, но зато в итоге получалась вполне разборчивая и связная речь. А обретенный оператором навык оставался у него надолго — когда спустя четверть века фирма Bell разыскала одну из женщин, прошедших обучение, та уже через несколько часов работала на приборе так, словно этого перерыва и не было.

Несомненный успех водера вновь поставил задачу синтеза речи на повестку дня, причем стало ясно, что для ее решения совсем не обязательно копировать голосовой аппарат человека. Сегодня эта задача успешно решается с помощью компьютеров.

Речевой ввод и речевой вывод данных приобретают все большее значение как удобное средство общения человека и компьютера.

«Вам мат,

товарищ гроссмейстер…»

На протяжении веков разные изобретатели пытались создать антропоморфные автоматы, способные выполнять отдельные функции человека (или хотя бы имитировать их выполнение), — в частности, историкам известно множество попыток создания автоматов для игры шахматы.