Использование методов кибернетического моделирования в судебно-медицинской идентификации личности по голосу и звучащей речи

Успешное решение задачи судебно-медицинской идентификации личности по голосу и звучащей речи связано с преодолением ряда трудностей, обусловленных растущим многообразием речевого материала, поступающего на подобные экспертизы.

Фонограммы, подлежащие исследованию, очень часто характеризуются недостаточным объемом, зашумленностью, низкой разборчивостью, невысокой (на первый взгляд) сопоставимостью исходной и сравнительной записей, различием технических характеристик каналов записи и др.

За прошедшие годы к перечисленным сложностям добавилась и проблема идентификации дикторов, говорящих на так называемых этнических языках, которая в настоящее время приобретает все большую актуальность.

Не пытаясь в данной статье проанализировать пути решения всех перечисленных ранее трудностей, остановимся только на рассмотрении одного из способов преодоления низкой сопоставимости исходных и сравнительных звукозаписей, используемых в процессе медико-криминалистической идентификации^​1​᠎.

Известно, что изучение речевых процессов — это проблема междисциплинарная [2]. Ее решением занимаются не только гуманитарные науки, но и такие естественные науки, как медицина, физиология, физика, кибернетика и др.

Одним из способов изучения подобных процессов является их моделирование с привлечением методов и аппарата указанных наук, поскольку с гносеологической точки зрения моделирование как способ построения реально существующих объектов, процессов или явлений и исследование последних на их моделях в современной науке можно рассматривать в качестве синонима познания.

Трудность проблемы создания интегральных, непротиворечивых моделей порождения и восприятия речи во всей их полноте определяется значительным количеством параметров, которые должны быть учтены при их (модели) построении.

Методы моделирования давно и широко применяются в различных сферах человеческой деятельности при проектировании и отработке сложных систем^​2​᠎. Большая советская энциклопедия определяет моделирование как «исследование объектов познания на их моделях … для определения, уточнения их характеристик, рационализации способов их построения …»^​3​᠎.

В данной работе условимся понимать под моделью такую мысленно представляемую или материально реализованную систему, которая, отображая или воспроизводя объект исследования, способна замещать его так, что ее изучение дает нам новую информацию об этом объекте [4].

Если модель и моделируемый объект имеют одну и ту же физическую природу, то говорят о физическом моделировании^​4​᠎.

Возможность переноса результатов, полученных в ходе построения и исследования моделей на оригинале основана на том положении, что модель в определенном смысле отображает (воспроизводит, моделирует) какие-либо черты этого оригинала, например поведение органов речевого аппарата диктора при произнесении им какого-либо звука, если речь идет о фигуранте судебно-медицинской экспертизы [5].

Природа моделируемых объектов может быть весьма различной, поэтому общая теория систем разграничивает моделирование так называемых «жестких» и «мягких» систем. Первое направление использует широко применяемый в криминалистике метод дедукции, основывается на подходах физико-математических наук и требует строгих количественных построений.

Второе направление (теория «мягких» систем) рассматривает системы, которые могут адаптироваться к условиям внешней среды, сохраняя при этом свои характерные особенности. «Мягкие» системы, относящиеся к области биологических, психологических и общественных наук, подвергаясь долговременным изменениям, сохраняют свою внутреннюю сущность и способность к развитию^​5​᠎ [6].

Не обсуждая подробно вопросы классификации методов моделирования, отметим, что любая классификация таких методов обречена на неполноту, тем более что терминология в этой области опирается не столько на строгие правила, сколько на языковые, научные и практические традиции. Чаще всего эта терминология определяется в рамках конкретного контекста и вне его никакого стандартного значения в себе не несет.

Типичным примером может служить термин «кибернетическое моделирование», при котором очень часто абстрагируются от структуры изучаемой системы, рассматривая последнюю как «черный ящик». Сама модель системы при таком подходе строится в терминах соотношения между состояниями ее «входов» и «выходов»^​6​᠎.

Отличие кибернетических моделей от других материальных моделей состоит в том, что кибернетические модели представляют собой системы, управляемые посредством обратной связи. Последнюю можно определить как обратное воздействие результатов процесса на его протекание или воздействие управляемого процесса на управляющий орган. Таким образом, в системах с обратной связью дополнительно появляется еще один информационный поток — от управляемого объекта к системе управления [7]. Этот информационный поток Норберт Винер, создавая основы кибернетики, и назвал обратной связью. Данное понятие является фундаментальным в теории управления [8].

Следует отметить, что еще в 1928 г., т. е. за 20 лет до Н. Винера, член-корреспондент АМН СССР Н.А. Бернштейн в своих работах по биомеханике назвал такое явление «сенсорной коррекцией». Понятие «сенсорной коррекции» восходит к работам И.М. Сеченова, которого Н.А. Бернштейн считал своим учителем. И.М. Сеченов еще в XIX веке предположил, что управление движениями человека сводится к непрерывной коррекции перемещения звена (например, органов речевого аппарата), осуществляемой центральной нервной системой на основании сигналов от органов зрения, слуха или осязания. Таким образом, Н.А. Бернштейн еще в своих ранних работах указывал, что нервная система, «подав команду» на начало какого-нибудь движения, никогда не оставляет его без контроля и в случае необходимости немедленно корректирует. В известной статье 1935 г. (оттиск ее он подарил Н. Винеру в 1960 г. во время их встречи в Москве), еще не применяя терминологию кибернетики, Н.А. Бернштейн сформулировал основные идеи этой науки [9]. Там он, в частности, утверждал, что живой организм (как и искусственное устройство в технической кибернетике) строится по иерархическому принципу с использованием прямых и обратных связей, программ и т. п.

Таким образом, процесс продуцирования и восприятия речи самим говорящим можно представить в виде следующей схемы (см. рисунок).

Поясним, что роль обратной связи в данной модели играет та часть воспринимаемой человеком речевой волны (порождена его собственным речевым аппаратом), которая распространяется обычным, т. е. воздушным путем, а не передается через так называемую костную проводимость. Воздействуя на этот канал слуховой информации, можно управлять процессом порождения речи.

Проиллюстрируем приведенные теоретические положения примером из нашей судебно-экспертной практики. В одном из идентификационных исследований мы столкнулись со случаем несопоставимости исходной фонограммы, полученной в процессе оперативно-розыскных мероприятий, и образца голоса и речи обвиняемого, полученного в процессе допроса.

Несопоставимость двух звукозаписей была обусловлена различием не только в эмоциональном состоянии фигуранта, но и в ситуационных условиях общения. Разговор с потерпевшей, записанный на исходной фонограмме, проходил с глазу на глаз, без свидетелей, в кабинете обвиняемого, т. е. на его рабочем месте. Фигурант экспертизы (военный прокурор) находился в активном эмоциональном состоянии, вел разговор уверенно, говорил хорошо отработанным командным голосом.

Образец голоса и речи фигуранта, необходимый для сравнительного идентификационного исследования, отбирался в ходе допроса, после предъявления ему обвинения. Обвиняемый находился в пассивном эмоциональном состоянии, скользящим к подавленности, его речь на протяжении всей фонограммы-образца была монотонной, вялой.

Экспертами было заявлено ходатайство об отборе у обвиняемого еще одного образца его голоса и речи. В рекомендациях по отбору нового образца специалисту и следователю, проводившим запись, было предложено перед ее началом надеть на фигуранта наушники. Это было сделано для ослабления обратной связи, в роли которой (согласно рис. 1) выступал тот звуковой поток, который человек воспринимает благодаря воздушно-жидкостной проводимости его слухового аппарата [10], т. е. когда ухо выступает в роли анализатора внешней среды, а звук является внешним раздражителем^​7​᠎.

После ослабления обратной связи, когда фигурант, надев наушники, стал хуже себя слышать, он непроизвольно усилил голос. Тем самым была смоделирована работа его речевого аппарата в условиях, характерных для записи исходного речевого материала.

Результаты сравнения численных значений параметров частоты основного тона и спектральных характеристик русских гласных (в фонетически сильных позициях [12]), выделенных в процессе исследования речи фигуранта в исходной записи и в новом образце, показали, что различие значений соответствующих фонационных и артикуляционных характеристик оказалось значительно меньше пределов допустимой внутридикторской вариативности. Необходимо подчеркнуть, что данные аудитивной и лингвистической частей комплексного идентификационного исследования также свидетельствовали об идентичности голосов на исходной и сравнительной фонограммах^​8​᠎.

Таким образом, обратная связь в виде внешнего слуха диктора позволяет контролировать и учитывать действительное состояние управляемой системы (в нашем случае речевого аппарата) и вносить соответствующие корректировки в алгоритм ее управления.

Приведенный пример использования кибернетической модели с обратной связью для преодоления низкой сопоставимости исходного и сравнительного речевого материала является яркой иллюстрацией того, что общие принципы моделирования (на которых базируется, по существу, любой метод научного исследования, использующий предметные модели) могут быть успешно применены в задаче медико-криминалистической идентификации личности по голосу и звучащей речи.

С другой стороны, полученные результаты можно рассматривать как подтверждение теоретических положений, изложенных в работе Н.А. Бернштейна [13], в которой автор рассмотрел проблемы регуляции двигательных актов с позиции общих принципов кибернетики.