Говорящий персональный компьютер ж периферийными устройствами

Этот небольшой раздел адресуется тем, кто любит запиваться усовершенствованием различных устройств. Детально освоив простейшую систему синтеза речи, вы сможете существенно расширить возможности говорящего компьютера, дополнив его несколькими периферийными устройствами. Большинство из них может быть оснащено несколькими параллельными или последовательными портами ввода-вывода. Хотя описываемые в этом разделе применения имеют преимущественно "домашний уклон", ничто не мешает вам расширить сферу их действия. По мере все более тесной интеграции говорящего компьютера с системами сугубо практического назначения вы осознаете его впечатляющую эффективность. Подумайте, например, о соединении говорящего компьютера с дверным звонком.

Говорящий дверной звонок

Схему, приведенную на рис. 8.4, можно использовать для создания довольно необычного говорящего дверного звонка. Единственное, что необходимо для этого,- два небольших реле, которые следует подсоединить параллельно обмотке катушки дверного звонка. Реле, естественно, должны быть рассчитаны на то же номинальное напряжение, что и звонок, так что будьте внимательны при выборе этих компонентов. Контакты реле нужно подсоединить к двоичным входам параллельного порта ввода компьютера. Если кнопки управления звонком установлены на передней и на задней входных дверях, то компьютер нужно подключить к обеим кнопкам, как показано на рисунке. Если дверная кнопка одна, то тогда, очевидно, достаточно одного реле и одного двоичного входа компьютера.

Рис. 8.4. Схема говорящего дверного звонка

Выбор речевого выхода, посредством которого говорящий компьютер будет отвечать на звонок, полностью на вашем усмотрении. Можно, например, запрограммировать его говорить фразу: "Кто-то звонит в дверь". Если в вашем доме есть и передняя, и задняя ;гвери, то вы можете запрограммировать компьютер (Говорить в зависимости от нажатия той или другой шопки следующие фразы: "Кто-то звонит в переднюю рерь" или "Кто-то звонит в заднюю дверь". Вероятно, ?ы захотите ввести в речевую систему сигнал предупреждения (см. гл. 4), который будет предшествовать сообщению компьютера. Возможный вариант программы реализации этого приложения показан на рис. 8.5 в виде блок-схемы. Хотя структура программы исключительно проста, два ее блока, обозначенные "Сказать (фразу)", следует программировать во многом аналогично оператору "Печатать", что позволит компьютеру надлежащим образом реагировать на команду "Говори". Чтобы упростить программирование говорящего звонка, хранимый в памяти системы словарь должен содержать обе используемые фразы.

Рис. 8.5. Блок-схема программы для говорящего дверного звонка

Говорящая система охраны жилища

Еще одно достаточно простое применение говорящего компьютера в доме - его использование в качестве системы охранной сигнализации. Вообразите потрясение грабителя, когда он услышит: "Взлом окна спальни - вызывайте полицию!". Естественно, не меньший эффект даст использование и других фраз того же содержания. Аппаратная реализация этой системы показана на рис. 8.6. В качестве контрольных контактов для окон и дверей можно использовать просто магнитные переключатели. Каждый переключатель присоединяется к двоичному входу компьютерного порта ввода и остается в замкнутом состоянии до тех пор, пока провод не окажется перерезанным или не будет открыто соответствующее окно (или дверь). Если подсоединить к другому входному компьютерному порту простейший тепловой датчик, то систему можно одновременно использовать для предупреждения о пожаре или просто чрезмерном повышении температуры поблизости. То обстоятельство, что компьютер может тестировать разряды входного порта, будучи предварительно запрограммированным на то, что сигнал на одном входе формируется контактами защиты от взлома, а на другом - тепловыми контактами, позволит ему определить, какое сообщение следует выдавать в том или другом случае. Блок-схема простейшей программы для говорящей системы охраны жилища показана на рис. 8.7. По своим функциям эта программа во многом сходна с программой говорящего дверного звонка и отличается от последней лишь характером сообщений, используем в качестве речевого вывода.

Рис. 8.6. Говорящая система охранной сигнализации для дома

Существенное различие между данной и предыдущей программами заключается также в следующем: чтобы сильнее обескуражить грабителя, следует ввести временную задержку между поступлением сигнала о взломе и произнесением компьютером сообщения. Это, безусловно, произведет больший эффект на грабителя, если он, уже проникнув в дом, вдруг услышит предупреждение о взломе. Однако вносить входную задержку в сигнал от теплового датчика, разумеется, не следует, поскольку предупреждение о возможном пожаре должно быть дано без промедления. Говорящая система обеспечения охраны жилища может быть расширена настолько, насколько вы пожелаете. Как известно, основные трудности при создании эффективной системы безопасности связаны с подведением проводов к окнам и дверям. Точно так же система сигнализации может быть подсоединена к говорящему компьютеру. Однако в большинстве существующих стандартных систем охранной сигнализации все переключатели соединены последовательно от окна к окну и (или) к двери и т. д., что исключает возможность идентификации места взлома. Следовательно, при подключении к такой стандартной системе компьютер можно запрограммировать только на фразу: "В доме грабитель". Но это произведет на грабителя, пожалуй, не меньшее впечатление, чем фраза компьютера с точным указанием места взлома.

Рис. 8.7. Пример построения говорящей системы охранной сигнализации для дома

Замок, отпирающийся голосом

Говорящей компьютерной системе можно найти эффективное применение, если соединить ее с периферийным устройством, наделенным простейшими средствами распознавания голоса. Если вы дополните говорящий компьютер устройством распознавания голоса, то обнаружите, что число его возможных приложений станет практически неограниченным. Одно из таких приложений, правда, несколько искусственное (но зато легко реализуемое),- это замок, который будет открываться в ответ только на заранее запрограммированные голоса.

Поскольку большинство систем распознавания голоса обладают способностью распознавать по меньшей мере 16 различных фраз, в сочетании с синтезатором голоса их можно использовать для создания очень надежного замка с голосовым управлением. Принципиальная схема реализации такой системы изображена на рис. 8.8. Помимо периферийного устройства со средствами синтеза речи здесь понадобится еще система распознавания речи, соединенная с компьютером, а также некая модификация дверного замка, причем замок должен быть электронным. Двоичный выход компьютера используется для управления соленоидом дверного запора через мощный транзистор, напряжение которого согласовано с номинальным напряжением соленоида. Кроме того, на входной двери устанавливается кнопочный выключатель, нажатие на который уведомляет компьютер о желании человека войти, а также микрофон и громкоговоритель, соединенные с устройством распознавания голоса и речевым синтезатором соответственно.

Рис. 8.8. Возможная система электронного замка, отпирающегося голосом

Работа этой системы полностью определяется программными средствами; поэтому она обладает исключительной гибкостью, что позволяет легко приспособить ее к конкретным нуждам. Рассмотрим оперативную программу - весьма фундаментальную по своей структуре,- которую можно использовать для управления замком, отпирающимся голосом. Структура этой программы показана на рис. 8.9.

Рис. 8.9. Блок-смеха программы для электронного замка, отпирающегося голосом

Специфика использования речевого синтеза в данной системе состоит в том, что компьютер может попросить человека, желающего войти, повторить наугад любое из четырех предварительно записанных в его память слов. Устройство распознавания голоса должно пройти дополнительную тренировку в распознавании тех же четырех слов, произносимых каждым человеком, которому разрешен вход в помещение с дверью, отпираемой голосом. По команде компьютера человек, желающий войти, должен повторить слово, запрошенное компьютером.

Преимущество диалоговой системы такого рода заключается в том, что если была произведена магнитная запись вашего голоса в попытке "обмануть" замок, то произвольный выбор паролей, безусловно, отобьет у "электронного грабителя" охоту проникнуть в помещение с помощью магнитной записи нужного голоса. Хотя замок, открывающийся голосом, довольно сложен для практической реализации, мы упомянули о нем, чтобы проиллюстрировать все разнообразие возможных приложений компьютерного синтеза речи. Если вы хотите двигаться в этой области дальше и обладаете достаточными техническими способностями, то можно подумать об установке речевого синтезатора в кухне: во время готовки он будет читать вам поваренные рецепты или сообщать о текущем состоянии обогревательной и охлаждающей систем в квартире с указанием общего расхода энергии.

Число подобных приложений бесконечно. Если вы не поленились подсоединить к компьютеру все ваши домашние системы, то у вас может возникнуть желание наделить компьютер способностью отвечать на телефонные звонки и говорить. В зависимости от выбранной конструкции подобной системы можно добиться самых разнообразных результатов. Так, можно построить систему, с которой вы сможете разговаривать по телефону, находясь вне дома. Введя (после соединения) несколько числовых кодов с кнопочного номеронабирателя, в ответ вы получите от компьютера полный отчет о состоянии вашего дома по таким показателям, как температура, безопасность, число бывших в ваше отсутствие телефонных вызовов и т. д.; все эти данные компьютер будет считывать с соответствующих индикаторов. Такая система может избавить вас от больших неприятностей и значительных затрат, если сообщит вам, к примеру, что за ваше двухнедельное отсутствие температура в холодильнике поднялась до 27°С. Придется срочно звонить приятелю и просить, чтобы он позаботился о сохранности ваших припасов.

Если говорящий компьютер подключить к телефону, то его возможные применения сразу многократно возрастут. Так, используемый в системе охранной сигнализации говорящий компьютер может быть запрограммирован на получение доступа к телефону непосредственно при взломе. В таком случае он может вызвать по телефону вашего друга (или полицию), описав при этом ситуацию и одновременно указав адрес. Такие системы уже имеются, однако их говорящая схема, как правило, механически воспроизводит соответствующую запись и, таким образом, зависит от надежности механического устройства. У компьютера, оснащенного периферийным устройством со средствами синтеза речи, этой проблемы нет, но для него, конечно, требуется резервный источник питания, который действует в случае неисправности сети или ее намеренном отключении.

Итак, мы перечислили ряд возможных применений системы синтеза речи. Хотя мы коснулись лишь того, что буквально "лежит на поверхности", надеемся, что эти примеры разожгут ваше воображение и оно подтолкнет вас на дальнейшие поиски. Как только в вашем распоряжении окажется компьютерная система, способная устно взаимодействовать с внешними абонентами, чтобы реализовать очередную идею, вам достаточно написать соответствующую программу. И если система сможет говорить с вами, опираясь на вводимую в нее информацию о происходящих вокруг нее событиях, то это, безусловно, можно считать вашим замечательным достижением.

И наконец, завершая обзор приложений синтезаторов речи, коснемся их коммерческого использования. Эта область еще таит в себе много неизведанного. Пока писалась эта книга, каждый день появлялись сообщения о все новых устройствах с синтезированной речью. И недалеко то время, когда, подойдя к автомату по продаже безалкогольных напитков, вы услышите синтезированный голос: "Не хотите ли опустить 40 центов?".