Помимо вживления электродов и фокусированного ультразвука остановимся на еще одном способе, связанном с использованием осязания. Предложения такого рода имеют давность по крайней мере четыре столетия.
Еще в XVI веке итальянский философ и врач Дж. Кардано для передачи речи глухим предлагал пользоваться чугунным котлом, в который учитель произносил различные слоги и слова. Глухие прижимали палочки к стенкам котла и по характеру их вибрации пытались различать некоторые звуки. Но эффективность такой «техники», разумеется, была мала. В 1778 году основатель школы глухих в Германии известный педагог профессор Гейнике справедливо указывал, что палочки «не позволяют перекинуть мост от одного органа чувств к другому. Такие приспособления-дают только грубые ощущения, недостаточные для понимания словесной речи».
Тем не менее попытки замены органа слуха осязанием продолжаются и в наши дни. Основа работ этого направления — физиологическая близость природы осязания и слуха. В обоих случаях механические смещения или колебания преобразуются в нервные импульсы. В ходе эволюции, длившейся десятки и сотни миллионов лет, орган слуха у высших животных формировался из тех же элементов, которые у низших животных служили для ощущения вибрации. Чувствительность к вибрации, как и осязание,— наиболее древнее из всех ощущений живых существ.
Причина вибрационных ощущений — попеременное изменение давлений, воспринимаемое специализированными клетками у самой поверхности кожи. Эти клетки называют механорецепторами. Их число на 1 мм2 поверхности кожи человека колеблется в широких пределах: на кончиках пальцев и лице на 1 мм2 их находится до ста, на голени — только пять. При продолжительной тренировке число механорецепторов на единицу площади увеличивается, и чувствительность к вибрации возрастает. При низких частотах (менее 25 Гц) вибрация воспринимается как отдельные толчки. Выше 25 Гц возникает ощущение непрерывного вибрирования. Наибольшей чувствительностью кожа человека обладает в диапазоне частот 100—400 Гц. Вибрационное раздражение ясно ощущается лишь в течение долей секунды. Затем наступает притупление восприятия. Человек обычно хорошо различает лишь три-четыре градации вибрационных сигналов, отличающихся по частоте. Эти характеристики намного уступают слуху. На частоте около 1000 Гц ухо человека различает ее изменение на несколько десятых долей процента. В диапазоне 110—440 Гц, где вибрационная чувствительность максимальна, клавиатура рояля разделена на 24 полутона, хорошо различаемых нашим ухом.
Расскажем кратко об устройстве, называемом «Искусственное ухо», разработанном в середине нашего века известной шведской фирмой «Камплекс» и предназначавшемся для восприятия речи с помощью осязания. В этом приборе использовалось семь узкополосных фильтров и семь вибраторов. Все вибраторы работали на одной определенной частоте (например, 300 Гц), но включение каждого из них и интенсивность вибрации задавались соответствующими фильтрами. Четыре вибратора служили для регистрации низких частот, три — для высоких. Низкочастотные вибраторы прикасались к нижним фалангам большого, указательного, среднего и безымянного пальцев, высокочастотные вибраторы —к верхним фалангам. Легко различались гласные звуки, а также по характерному щелчку взрывные согласные типа П, Т, К. Слоги, лишенные смысла, определялись неудовлетворительно, так как распределение длительности и интенсивности вибраций от гласных и согласных звуков неодинаково. Вибрация, соответствующая гласным звукам, ощущалась значительно сильнее и заглушала вибрацию от согласных. Кроме того, при разговорной речи с обычной скоростью звуки следуют друг за другом так быстро, что при осязательном восприятии человек не успевает отождествлять их со словами. Конструкторы фирмы предлагали запомнить наиболее употребительные слова по характерному «рисунку» движения вибраторов. Опыт показал, что скорость заучивания таких «рисунков» составляет 5—10 слов в час. Для запоминания 1000—2000 наиболее употребительных слов глухому понадобится 200—400 часов тренировки.
В одном из зарубежных обзоров отмечалось, что за последние полвека было опубликовано более 50 работ по приборам, использующим осязание для распознавания речи. Устройства, в той или иной степени напоминающие «искусственное ухо», создавались почти во всех научных центрах развитых стран от Стокгольма до Кейптауна. Однако в мировую практику они так и не вошли. Сложность здесь, конечно, и в том, что частотный диапазон туковых колебаний, воспринимаемых осязанием, почти I 10 раз меньше частотного диапазона слуха, и в тем, ЧТО «слух через кожу» нуждается во много более широких градациях, чем ухо.
Но главное — нам до сих пор остается неизвестным детальный механизм слухового восприятия. В послевоенные годы американские и советские специалисты на новом техническом уровне возвратились к идеям Александра Белла сделать звуки речи видимыми для глухих. Как и в 70-х годах прошлого века, эти устройства получили название «видимая речь». Но вместо закопченного барабана знаки, соответствующие произносимым звукам, возникали на экране электронно-лучевой трубки, напоминающей кинескоп обычного телевизионного приемника. В отличие от последнего светосостав экрана в таких трубках обладал значительным послесвечением. Это позволяло сохранять видимыми знаки, возникающие на экране прибора, на протяжении 8—10 секунд.
В Советском Союзе приборы видимой речи, получившие сокращенное название «ВИР», были разработаны в 1962 году в НИИ дефектологии В. Д. Лаптевым с соавторами. Знаки, получаемые на экране таких приборов, равно как и на американских устройствах видимой речи, разумеется, не имеют ничего общего с буквами алфавита. Это звуковые спектры, форма которых определяется особенностью каждого звука, принятым способом его регистрации, частотой и интенсивностью формант, входящих в фонемы. Ученые полагали, что, выучив эти знаки, глухие смогут научиться читать устную речь с экрана такого прибора.
Надежды, к сожалению, не оправдались. Педагог Л. М. Шнауберт предприняла попытку обучения десяти взрослых глухих на приборе ВИР. После занятий на протяжении 30 часов глухие научились читать с экрана несколько десятков слов. Но смена диктора приводила к ошибкам в распознавании даже этих знакомых слов.
Ситуация с приборами видимой речи оказалась сходной с проблемой восприятия звуков при помощи осязания. Как и устройство «искусственное ухо», аппараты ВИР нашли применение при исправлении произношения. Н. Ф. Слезина показала, что с их помощью глухой может сравнивать свое собственное произнесение слова с правильным произнесением того же слова учителем. Частая ошибка людей, лишенных слуха, в звонких или глухих звуках, например произнесение вместо «рыба» т «рйпа», отчетливо выявляется на экране ВИРа .
В. Д. Лаптев предложил еще один прибор для исправления произношения, получивший название «Белоснежка». У прибора более простая электроника и небольшая трубка без послесвечения экрана. Это ограничивает его применение наблюдением только протяженных звуков (основные гласные, согласные типа С, Ш, М, Н), С 1970 года в различных странах началось проектирование устройств для передачи речи глухим, получивших название «световая строка». В подобных приборах имелась клавиатура, похожая на клавиатуру пишущей машинки, и световое табло. При нажиме клавиши на нем высвечивалось изображение, близкое по начертанию изображению соответствующей буквы. Первым устройством такого рода явилась световая строка для глухих, разработанная на кафедре физики Педагогического института во Владимире. Строка имела длину 2,5 м и содержала 11 табло, позволявших последовательно высвечивать 11 букв. Размер каждой буквы — 20X15 см2. К сожалению, из-за малого числа светящихся элементов (шесть), используемых для «синтезирования» букв, многие из них заменялись условными знаками, что затрудняло чтение.
Следующее устройство такого рода было осуществлено в 1973 году В. А. Обшиваловым с соавторами и получило сокращенное наименование «ЭПОС» (электронная портативная строка). Здесь имелось четыре буквенных индикатора; вместе с клавиатурой и источником питания Прибор весил около 2 кг. Расход энергии составлял всего 2—4 Вт. Это позволяло работать на протяжении многих часов без подзарядки или смены источника питания.
