Удивительная история информатики и автоматики
Шрифт:
Машина Уитстона работала так. Локоть правой руки оператора лежал на главных мехах и, надавливая на них, нагнетал воздух в машину.
Пальцы правой руки управляли воздушными каналами, отвечающими за фрикативные звуки — [sh] (шипящие) и [s] (свистящие), а также открывали и закрывали ноздри и управляли включением-выключением язычка.
Если требовалось произвести гласный звук, все каналы перекрывались, а язычок включался. Поток воздуха вызывал вибрацию язычка, производя вокализованные звуки. Управление гласными звуками производилось
Машина Уитстона могла произносить гласные и большую часть согласных звуков, а также некоторые их комбинации и даже слова. Ротовая полость машины Уитстона была эластичной, что давало ей некоторое преимущество по сравнению с прототипом. В то же время, как и в машине фон Кемпелена, отсутствовала возможность управлять высотой звука, и речь из-за этого звучала монотонно.
Машина Уитстона вновь привлекла внимание ученых к проблеме генерации речи. Следующим шагом в развитии говорящих машин стал автомат, построенный в середине 1830-х годов уроженцем Германии Йозефом Фабером.
О жизни этого человека известно крайне мало. Родился он в самом начале века в университетском городе Фрайбурге, в молодости занимался астрономией, а позднее, прочитав книгу фон Кемпелена, обратился к анатомии и механике. Фабер несомненно имел незаурядный талант изобретателя, но большая часть сил этого слабого здоровьем человека уходила на борьбу за существование. Он обладал сильной волей и исключительным упорством в достижении цели — так, ему потребовалось около 9 лет непрерывной работы, чтобы добиться удовлетворительного звучание звука е. К 1835 году Фабер уже достаточно далеко продвинулся в своей работе, однако в Европе его автомат так и не вызвал интереса.
В надежде на лучшее в начале 1844 году Фабер уехал в Новый Свет. Однако реакция жителей Нью-Йорка на европейскую диковинку была столь же скептической, и в минуту отчаяния Фабер уничтожил свою говорящую машину. Один из современников даже иронизировал, что Фабер пошел по стопам Альберта Великого. Однако очередная неудача не сломила изобретателя, и, отклонив предложения о помощи со стороны Американского философского общества, он восстановил свою машину.
В декабре 1845 году Йозеф Фабер привез «Удивительную говорящую машину» — теперь он дал ей такое название — в Филадельфию, где снова попытался привлечь внимание к изобретению. Один из местных ученых всерьез заинтересовался увиденным и пригласил в мастерскую Фабера своего друга, выдающегося американского физика и изобретателя Джозефа Генри. Генри, нередко выступавший в роли технического эксперта, согласился сопровождать приятеля и взглянуть на машину. Было сильное подозрение, что они могли столкнуться с чревовещательством или другим жульничеством. Однако вместо мистификации Генри увидел то, что он назвал «чудесным изобретением».
«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».
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).