کاربردهای تازه فناوری آلتراسوند

کاربرد آلتراسوند در زمینه مهندسی نیز بسیار فراگیر است. دکتر دویر جویس (Rob Dwyer Joyce) از محققان دانشگاه شفیلد (University of Sheffield) با تیم همراهش، سیستمی را طراحی کرده‌اند که با کمک فناوری آلتراسوند در میزان مصرف سوخت یک خودرو صرفه‌جویی به عمل می‌آید. این تحقیق بر استفاده از آلتراسوند در اندازه‌گیری میزان روغن موجود استوار است که باعث حرکت پیستون داخل سیلندر می‌شود.

اما فناوری آلتراسوند به دلیل ویژگی‌های حائز اهمیت آن که در ادامه به آنها اشاره خواهد شد، جای خود را در حوزه‌های علمی دیگر نیز باز کرده است. از جمله زمینه‌هایی که اخیرا در آن، آلتراسوند به کار گرفته شده، حوزه زبان و زبان‌شناسی است. این تکنیک، پنجره‌ای کاملا جدید را به روی مطالعات زبانی و زبان‌شناسی گشوده است.

روش‌های رایج در تحقیقات زبان‌شناسی

پیش از پرداختن به کارکرد آلتراسوند در زبان شناسی، باید خاطرنشان کرد که تاکنون، تحقیق در حوزه زبان شناسی به طور کلی شامل سه گونه مطالعات اکوستیکی (acoustic)، ادراکی ـ حسی (impressionistic-perceptual) و تولیدی (articulatory) می‌شده است.

در مطالعات اکوستیک پس از ضبط صدا در محیطی آرام، موج صوتی و طیف‌نگاشت آوا یا کلام مورد تجزیه و تحلیل قرار می‌گیرد. این روش به دلیل سهولت و کم‌هزینه بودن، رایج‌ترین روش مطالعات زبانی و آوایی است. با این حال به تنهایی نمی‌تواند ماهیت واقعی تولید کلام را نشان دهد، زیرا الگوریتم‌هایی که برای نمایش ویژگی‌های فیزیکی صوت از طریق موج صوتی و طیف‌نگاشت به کار گرفته می‌شود، بازتاب‌دهنده همه حرکت‌های ریز و درشت زبانی در دهان و دیگر اندام‌های آوایی برای تولید کلام نیست.

در روش ادراکی ـ حسی، یک نفر متخصص یا فرد عادی، به اصوات یا کلام پخش شده از طریق بلندگو یا هدفن بدقت گوش می‌دهد و سپس دریافت خود را از طریق پاسخ به سوالات یا فشار دادن دکمه ثبت می‌کند. این روش نیز به لحاظ نقش افراد در به کارگیری معیارهای متفاوت در سنجش آوا و کلام نمی‌تواند نتایج اطمینان بخشی به دست دهد.

روش سوم، مطالعات کلامی است که در جریان آن،‌ ثبت مستقیم حرکات زبان و اندام‌های گفتاری در حین تولید کلام بررسی می‌شود. این امر با وجود فناوری‌هایی نظیر اشعه ایکس، ام‌آرآی و اِما (مخفف Electromagnetic Midsagittal Articulometry) از دیرباز میسر بوده است و البته هر یک از این روش‌ها دارای مشکلات خاص خود است. ازجمله می‌توان به قیمت بسیار بالای تجهیزات، ضررهای بدنی، نبود امکان حمل و جابه جایی این ابزارها و دستگاه‌ها و سختی تولید گفتار در زمان به کارگیری فناوری‌ای نظیر اِما اشاره کرد.

به‌کارگیری آلتراسوند طی سال‌های اخیر در حوزه پژوهش‌های زبانی و زبان‌شناسی رشد بسیار چشمگیری داشته که مدیون امتیازاتی است که این فناوری در مقایسه با روش‌های مشابه دارد. ازجمله می‌توان به ارزان بودن این وسیله در مقایسه با فناوری‌های موازی آن، قابلیت نصب روی رایانه شخصی و حمل آسان آن، عدم اخلال در تولید طبیعی کلام و نداشتن هر گونه ضرر جسمانی برای سلامت انسان اشاره کرد.

　بررسی شیوه تولید صدا با آلتراسوند

نحوه کار دستگاه فراهم‌آورنده این فناوری به این شکل است که با ارسال امواج صوتی با فرکانس بالا به داخل محفظه آوایی از طریق ترانس دیوسری (transducer) که زیر چانه فرد قرار داده می‌شود، از زبان تصویر تهیه می‌کنند. تصاویر گرفته شده از زبان را می‌توان در سه حیطه متفاوت مورد استفاده قرار داد: زبان‌شناسی، گفتاردرمانی و آموزشی. برای مثال، نگارنده سال 1392/ 2013 اولین تصاویر آلتراسوند را از تولیدات گفتاری فارسی زبانان ساکن کانادا استخراج کرد. هدف ما یافتن پاسخ سوالی است که کاملا در حوزه زبان‌شناسی قرار دارد. تلاش نگارنده در پژوهش خود این بوده است که به عنوان نمونه نشان دهد، آیا زمانی که یک آوا نظیر «ت» در کلماتی نظیر نفت، درست و سخت از بُعد شنوایی ضعیف یا حذف می‌شود، حرکت‌های زبانی مربوط به آن آوا نیز حذف می‌شود؟

جمع‌آوری داده‌های آلتراسوند، بهترین روش پاسخگویی به این سوال را فراهم می‌کند. نتایج تحقیق ما نشان می‌دهد که با وجود نشنیدن صدای «ت» در کلماتی که نمونه آنها در بالا ذکر شد، حرکت زبانی مربوط به آن صدا همچنان می‌تواند وجود داشته باشد. در پژوهشی مشابه، دکتر جف میلکی و همکارانش در دانشگاه کارولینای شمالی (Jeff Mielke, North Carolina State University) با استفاده از تصاویر آلتراسوند نشان داده‌اند که در زبان انگلیسی با لهجه آمریکایی، افراد از دو شیوه کاملا متفاوت برای تولید صدای [r] در کلام خود استفاده می‌کنند. این در حالی است که این دو شکل از لحاظ شنیداری برای شنونده قابل تفکیک نیست و تنها تصاویر آلتراسوند گویای این واقعیت است.

آلتراسوند و گفتاردرمانی

دومین کاربرد تصاویر آلتراسوند در حوزه گفتار درمانی است. بسیاری از ما با تولیدات گفتاری کودکانی در طی روز برخورد می‌کنیم که به طور محسوس با گفتار بزرگسالان تفاوت دارد. برای مثال، پژوهش‌های اسما کریمی مقدم و همکارانش در دانشگاه بیرجند نشان می‌دهد، کودکان از روش‌هایی نظیر پیش‌شدگی (fronting) در تولید گفتاری خود استفاده می‌کنند. پیش‌شدگی زمانی رخ می‌دهد که فرد برای تولید آوا از اندام گفتاری جلوتر در دهان خود استفاده کند. در این حالت، کلماتی نظیر خرگوش و گاو، دردوش و داو تلفظ می‌شوند. این پدیده هرچند فرآیندی طبیعی در رشد گفتاری کودکان تلقی می‌شود، در مواردی می‌تواند به اخلال در گفتار آنها منجر گردد. تصاویر آلتراسوند می‌تواند در این زمان به کمک فرد گفتاردرمان بیایند. دکتر مارسی آدلر باک (Marcy Adler-Bock) و همکارانش از دانشگاه بریتیش کلمبیا با استفاده از همین فناوری توانستند در مدت زمانی کوتاه، توانایی تولید صدای [r] را در افرادی که با تولید این آوا مشکلات زیادی داشتند، به نحو بسیار چشمگیر افزایش دهند. آنها دریافتند، درگیر کردن هوشمندانه افرادی که دچار مشکلات گفتاری هستند با روند درمان و آموزش می‌تواند، کمک شایانی به بهبود تولیدات آوایی آنها کند. این روش، شامل تمرکز روی جزئیات تولید آوایی و شناخت بخش‌های مختلف زبان و حرکات مربوطه است.

نقش آلتراسوند در آموزش

آموزش، سومین و آخرین کارکرد زبانی تصاویر آلتراسوند است. این شیوه که کاملا نو تلقی می‌شود، می‌تواند در کلاس‌های آموزش زبان کاربرد فراوانی داشته باشد. به طور کلی، یکی از اهداف عمده آموزش زبان، دقت و صحت در تولید آواهای زبان مقصد است. در انجام این مهم، نحوه حرکت زبان در دهان و حرکات دیگر اندام‌های آوایی حائزاهمیت فراوان است. دکتر براین جیک (Bryan Gick) و همکارانش از دانشگاه بریتیش کلمبیا در آزمایش روی سه دانشجوی ژاپنی ساکن کانادا، ابتدا نحوه تولید صداهای [l] و [r] در زبان انگلیسی این دانشجویان را بررسی کردند تا نقاط قوت و ضعف آنها را پیدا کنند. در بخش آموزش، ابتدا دانشجویان تصاویر آلتراسوند اندام آوایی خود را هنگام تولید آواهای سخت و مشکل‌ساز دیدند. سپس خواسته شد که آنها از طریق کلامی و ترسیم، تصاویر زبان خود را با تصاویر مربوط به همان آواها که توسط گویش‌وران انگلیسی زبان تولید شده، مقایسه کنند. این مقایسه‌ها از بعد شکل کلی زبان و شکل خاص حرکت بخش‌های مختلف زبان مانند نوک، تیغه، بدنه و انتهای زبان صورت می‌گرفت. نتایج به دست آمده نشان داد، دانشجویان پس از این آموزش قادرند آواهای مشکل را بخوبی تولید کنند.

کاربرد در آموزش آواز

کاربرد آلتراسوند در آموزش، پا را از کلاس‌های زبان نیز فراتر گذاشته است. دکتر آنجلیکا نعیر (Angelika Nair) و همکارانش از دانشگاه‌های دریو و بریتیش کلمبیا در مقاله‌ای که در کتابچه کنگره جهانی علوم فونتیک (International Congress of Phonetic Sciences) در سال 1394/ 2015 به چاپ رسانده‌اند، گزارش کرده‌اند که دو دانشجوی اُپرا بخشی از آموزش خود را زیر نظر یکی از مولفان مقاله که خواننده‌ای در رده جهانی است، گذرانده‌اند. وی در کلاس‌های آموزشی خود مرتبا از فناوری آلتراسوند استفاده می‌کرده است. نتایج این تحقیق نشان می‌دهد که استفاده از این فناوری چگونگی نحوه تولیدات دانشجویان آواز را به مرور زمان تغییر می‌دهد. به طور مثال، تولید صدای «i» به دلیل پایین‌تر قرار گرفتن فک برای افزایش حجم محفظه آوایی، دچار تغییر می‌شود. دانشجویان زمان تمرین آواز، زبان خود را روی صفحه رایانه می‌بینند و همزمان در جهت اصلاح و ارتقای کیفیت آواز و تولیدات آوایی خود تلاش می‌کنند.

به نظر می‌رسد آلتراسوند، علاوه بر کاربردهای فراوانی که در مهندسی و پزشکی دارد، افق جدیدی را به روی متخصصان و دانشجویانی گشوده است که به نحوی با علوم زبان و گفتار در ارتباط هستند . فناوری‌های دیگر نظیر اشعه ایکس، ام‌آرآی و اِما، می‌توانند چنین نقشی را ایفا کنند، اما ویژگی‌های برجسته آلتراسوند این فناوری را از انواع مشابه آن متمایز می‌کند.

رضا فلاحتی

دکترای زبان شناسی، از دانشگاه اُتاوا، کانادا