Удивительная история информатики и автоматики
Шрифт:
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
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.»
Внутри головы имелась полость, в которой размещались несколько голосовых щелей и эластичных мембран. Воздух, проходя через голосовые щели, вызывал колебание мембран, производящих звуки в диапазоне от низких до высоких. Насколько можно судить по сохранившимся описаниям, имелись две возможности генерации звуков. Приведенный выше диалог был «записан» на кулачковом цилиндре, вращение которого передавалось на рычаги и вызывало соответствующие колебания мембран — фактически это была своего рода «жесткая программа». В то же время извлекать звуки можно было с помощью клавиатуры, например, клавесина или фортепиано. Ее клавиши соответствовали различным звукам французского языка, и при некоторой практике было вполне возможно, нажимая на соответствующие клавиши, произносить длинные речи.
Говорящие головы Микаля были выставлены для публичного обозрения, и посмотреть на них стекались толпы народа. Современники даже высказывали мнение, что если говорящие автоматы аббата Микаля распространятся по Европе, то смогут стать эталоном произношения и лишат заработка учителей французского языка из числа швейцарцев, гасконцев и других, которые не выдержат конкуренции.
В эти же годы над проблемой механической генерации звука работал выдающийся венгерский изобретатель барон Вольфганг фон Кемпелен. Имеются свидетельства, что свою работу он начал даже раньше Кратценштейна, около 1769 года. Однако известной она стала только в 1791 году, когда фон Кемпелен опубликовал в Вене книгу «Механизм человеческой речи с описанием говорящей машины».
Построенная Кемпеленом машина была гораздо более совершенной, чем устройство Кратценштейна, — она произносила не только отдельные звуки, но слова и даже фразы.