Новое открытие в области нейрофизиологии породило больше вопросов, чем ответов. Ученые выяснили, что возможности человеческого слуха выше, чем думали ранее.
Джейкоб Оппенгейм и Марсело Манаско из Рокфеллеровского университета в Нью-Йорке изучили на примере человеческого слуха так называемый предел Габора - предел чувствительности устройства, улавливающего звук. Этот предел чем-то схож с принципом неопределенности Гейзенберга. Суть его в том, что никто не может абсолютно точно определить одновременно частоту и длительность звукового сигнала. Иными словами, если вы концентрируетесь на частоте, то будете плохо следить за временем.
В эксперименте приняли участие 12 профессиональных музыкантов. Добровольцы прошли серию тестов, в которых они должны были отслеживать малейшие изменения высоты тона и времени звучания сигнала. В итоге выяснилось, что уровень слуховой чувствительности человека превышает предел Габора примерно в 13 раз. И вот какое это имеет значение.
Ранее считалось, что мозг разлагает сигналы на части и обрабатывает их как сумму этих частей — процесс, который укладывается в рамки так называемого анализа Фурье. В нем общий сигнал считается суммой из множества других, гармонических (то есть, описывающихся синусоидами) сигналов. Так на самом деле работают все устройства, связанные со звуком (микрофоны и прочие), — грубо говоря, разлагают сигнал, потом собирают его вновь.
Понятие предела Габора относится именно к такому способу преобразования звука, но не является присущим ему свойством. То есть, проанализировав волновую форму без разложения ее на синусоиды, то теоретически можно отследить и частоту, и длительность звукового сигнала. И если слуховой аппарат человека преодолел это предел, то в нем, помимо преобразования Фурье, используется что-то еще, пока не известное нам, делает вывод Манаско. «Полный алгоритм до сих пор представляет собой тайну, покрытую мраком», – добавляет он. Брайан Мур из Кембриджского университета говорит, что нисколько не удивлен открытием: он давно подозревал, что в процессе задействованы другие механизмы.
Как отмечают Оппенгейм и Манаско, такие результаты должны изменить направление, в котором человек дорабатывает речевые синтезаторы и программы для голосового набора текстов. Если наше ухо много эффективнее применяемых сейчас линейных методов анализа (и синтеза) звуков, то надеяться на достижение приемлемого распознавания/воспроизведения существующими средствами акустического ПО наивно — сперва следует разобраться, как же мы всё-таки слышим звуки вопреки считавшемуся нерушимым принципу неопределённости, который устанавливает предел Габора.
В статье использованы материалы www.physicsworld.com и www.compulenta.ru