Технические средства речевого общения с ЭВМ. Речевые технологии образуют особое направление НАВТ Они складываются из задач автоматического распознавания живой речи и автоматического синтеза машинной речи. Целью решения этих задач являются: речевое управление техническими устройствами, многоязычный ввод устной речи для перевода, преобразование устной речи в печатный текст и в тест в азбуке Брайля, создание фонетических тренажеров и др.
Речевые технологии создаются также для изучения процессов порождения и понимания речи человеком для исследования в области искусственного интеллекта, создания математических методов цифровой обработки речевых сигналов, в собственно фонетических и других исследованиях в лингвистике.
В области синтеза речи в настоящее время в стадии разработки находятся системы TTS - Text-To-Speech («Текст -Речь»). TTS состоит из подсистемы лингвистического анализа и подсистемы акустического синтеза речи. Созданы системы MITALK и DECTALK для английского языка и многоязычная система INFOVOX. В России подобные работы ведутся в МГУ и СПбГУ. Однако приемлемых результатов пока добиться не удалось нигде в мире[19].
Исследовательские и конструкторские работы по распознаванию слитной речи, несмотря на большие научные достижения, не привели еще к практически значимым результатам. Большего достигли работы в решении более простой задачи распознавания отдельных слов. Так в ПО фирмы Microsoft включаются программы распознавания речи для подачи команд компьютеру и диктовки текста на английском языке (Windows XP, Office XP и др.).
Музыкальный компьютер. Для превращения ПК в многофункциональный музыкальный компьютер необходимо дополнение его звуковой картой, внешним MIDI-устройством и MIDI-клавиатурой. Необходимы также специфический аппаратный интерфейс и программа - музыкальный редактор. MIDI (Musical Instrument Digital Interface) - цифровой интерфейс музыкального инструмента, является стандартом, принятым во всем мире. Этим стандартом организация производителей музыкальной аппаратуры (NAMM, США) в 1982 г. установила требования к аппаратным и программным средствам сети электронных инструментов.
Звуковая карта преобразует аналоговые сигналы в цифровые и обратно, синтезирует звуки инструментов, обеспечивает множество звуковых эффектов (реверберацию, хорус, стереозвук и т. д.), микширование звуков нескольких источников, синтезирует человеческий голос. Через нее осуществляется подключение второй звуковой карты, музыкальных синтезаторов, ритм-машин и другого посредством MIDI-интерфейса.
Соединительные кабели (аппаратный интерфейс) должны быть тщательно экранированы, а некоторые из них -выполнены на основе оптической связи: управляющий сигнал по оптико-волоконному кабелю передается на светодиод, так что никакие гальванические «наводки», могущие генерировать шум в соединительных цепях, просто невозможны. Все вопросы технического обеспечения музыкального компьютера обстоятельно изложены в книгах Р. и Ю. Петелиных.
Современные музыкальные редакторы создаются с использованием новейших научных достижений в области искусственного интеллекта, теории информации, теории алгоритмов и других наук. В их функции входит поддержка MIDI-стандарта, обеспечение связи аппаратной части MIDI-интерфейса с внешними MIDI-устройствами, отображение списка инструкций, передаваемых синтезатору, использование MIDI-драйверов, имеющихся в ОС (в Windows 95 входит драйвер MIDI-Mapper) и множество других.
Большинство музыкальных редакторов осуществляют представление музыкальных композиций нотными записями. Пером служит мышь. Программа помогает выбрать размер, установить ключ, знаки альтерации и т. п., следит за переходами тактовой черты. Игра может быть представлена сразу же в нотной записи. Множество функций музыкальных редакторов описывается в книгах Петелиных и других авторов.
4.5. Компьютерные телекоммуникации и Интернет
Компьютерные КТ. Обмен информацией при помощи компьютерных сетей называется компьютерной телекоммуникацией (КТ). Она отличается от передачи по почте, телеграфу, с помощью радиосвязи тем, что в процессе передачи осуществляется обработка и создание информации. КТ дает возможность создания информационных систем коллективного пользования, осуществляющих обмен информацией как между несколькими ЭВМ, пользователем и удаленной ЭВМ, так и между пользователями через посредство ЭВМ.
КТ реализуется в локальных вычислительных сетях (ЛВС) на уровне предприятия, организации, на региональном (территориальном) уровне (корпоративные, городские сети и т. п.) и в глобальном масштабе на национальном и международном уровне.
Компьютерные телекоммуникации - это линии непосредственной связи ЭВМ, разнообразные коммуникационные системы и оборудование связи: телефонной, радиосвязи, оптико-волоконной и космической (спутниковой). КТ дает возможность оперативно обмениваться информацией, включая возможность работы в режиме реального времени.
Связь может быть установлена между двумя автономными ПК и с удаленным абонентом - другим ПК или факсом (модемная связь). Для первого вида связи ПО поддерживает файловый обмен между ПК по кабелю через последовательные порты. Для поддержки модемной связи ПК требуется более сложное ПО, однако возможности такой связи значительно выше - по одной и той же телефонной линии одновременно передается речевая информация и с большой скоростью цифровая (ISDN-технология).
Компьютерные сети. Компьютерные (вычислительные, информационные) сети на основе КТ и ПК массового распространения дают возможность пользователям ПК, подключенным к линиям связи и имеющим необходимые устройства (модем, факс-модем, сетевую карту) и телекоммуникационное ПО, посылать сообщения по электронной почте, участвовать в телеконференциях, производить банковские и торговые операции, получать информацию из банков, баз данных и знаний и т. п.
Первоначально КС имели последовательную, кольцевую (1970-е гг.), звездообразную или магистральную структуру (топологию) связей абонентов. Например, КС ETHERNET фирмы Xerox имела магистральную структуру, имеющую двунаправленную линию связи.
Региональная сеть образуется путем связывания локальных КС в единую сеть той или иной топологии. В свою очередь объединение региональных сетей дает сеть глобальную. Соединение КС осуществляется при помощи специальных устройств, мощных ЭВМ или ПК и сложных технических систем - телефонных сетей, спутниковых и волоконно-оптических и других систем связи. Одинаковые сети связываются при помощи моста - это простейшая связь. Связь сетей на основе шлюза осуществляется при необходимости преобразования адресов получателей и переформатирования данных. Связь КС через ретранслятор реализует накопление данных.
Связь КС с ПК производится через телефонные сети, однако в последнее время распространяется связь через выделенные линии и беспроводная. Офисы, отели, другие учреждения и частные дома оборудуются ЛВС для подключения к глобальной сети из любой комнаты.
Передача данных в КС. Она производится на основе двух методов - коммутации каналов и коммутации пакетов. Коммутация каналов осуществляется на время сеанса связи (пример - телефонная связь). Линия связи остается занятой все время передачи сообщения. Данные передаются небольшими кадрами с проверкой ошибок в каждом кадре. Существуют КС с коммутацией сообщений, блокирующая не весь путь передачи, как при коммутации каналов, а только часть между ближайшими ретрансляторами.
Коммутация каналов применяется в случае требования высокой надежности, высокой помехозащищенности и конфиденциальности связи (например, между правительственными учреждениями, главами государств, в военной сфере и т. п.).
При коммутации пакетов сообщения разбиваются на пакеты фиксированной длины (128 байтов и др.), снабжаются маркерами с адресами отправителя и получателя и номером пакета, и отправляются по сети как независимые сообщения. Накопленные в буфере узла связи пакеты, принадлежащие различным сообщениям, передаются на соседний узел связи. В пункте назначения интерфейсный процессор объединяет пакеты в единое сообщение и выдает адресату.
Метод коммутации пакетов и передачи их по разным маршрутам повышает надежность и сокращает время передачи сообщений, обеспечивая высшую пропускную способность, в частности, коротких сообщений, что эффективно поддерживает диалоговый режим реального времени, пользующийся популярностью в современном мире.
В начальный период создания КС (1970-е гг.) их различия затрудняли объединение в глобальные сети. Но в результате развития КС сформировался иерархический подход к организации сетей, воплощенный в стандартной модели связи открытых систем (OSI-архитектуре) Международной организации стандартов (МОС).
Стандартная сетевая архитектура МОС (OSI - Open System Interconnection) ввела семь уровней протоколов. Сетевым протоколом называют систему соглашений по обмену данными между источником и приемником информации. Предварительное определение последовательности передачи и форматов передаваемой информации является необходимым условием ее осуществления.