CC BY
3
УДК 159.9:629.7, 629.78.07:159.9
АКУСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ РЕЧИ КАК МЕТОД МОНИТОРИНГА ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ОПЕРАТОРА В УСЛОВИЯХ МОДЕЛИРУЕМЫХ ФАКТОРОВ КОСМИЧЕСКОГО ПОЛЁТА
С. А. Лебедева
ГНЦ РФ - ИМБП РАН
Российская Федерация, 123007, г. Москва, Хорошевское шоссе, 76а E-mail: [email protected]
Представлены результаты мониторинга функционального состояния человека-оператора, находящегося в условиях имитации космического полёта (эксперименты с использованием центрифуги короткого радиуса, 21-суточной «сухой» иммерсии, 4-х месячного изоляционного эксперимента «SIRIUS-2019») с помощью анализа акустических характеристик речи. Данный подход показал высокую информативность анализа изменений психофизиологического состояния человека в условиях моделируемых факторов космического полёта.
Ключевые слова: анализ речи, функциональное состояние, модельные эксперименты, микрогравитация, ускорения, изоляционные эксперименты.
ACOUSTIC ANALYSIS OF SPEECH AS A MONITORING METHOD OF THE OPERATOR FUNCTIONAL STATE IN SIMULATED SPACEFLIGHT
ENVIRONMENT
S. A. Lebedeva
Institute of Biomedical Problems of the Russian Academy of Sciences 76a, Khoroshevskoe str., Moscow, 123007, Russian Federation E-mail: [email protected]
The study presents the results of using a method of human functional state evaluation in a simulated spaceflight environment (including short-radius centrifuge, 21-day dry immersion and 4-month isolation experiment «SIRIUS-2019») based on computerized analysis of speech acoustic characteristic. The results show showed high informativeness of this method to monitoring of operator's psychophysiological dynamics during simulation of spaceflight factors.
Keywords: speech analysis, functional state, model experiments, microgravity, centrifuge, isolation experiments.
Традиционным способом изучения психологического и функционального состояния космонавтов является штатная процедура экспертной оценки их общения с Центром управления полётами (ЦУП) [1]. Основным преимуществом используемого метода является проведение мониторинга психоневрологического статуса космонавтов непосредственно в ходе выполнения ими реальной деятельности без использования дополнительного оборудования и затрат времени экипажа. Тем не менее, долгое время анализу подвергалась преимущественно содержательная сторона речи в связи с отсутствием технических средств для качественного анализа речевого сигнала [2].
Анализ акустических характеристик речи позволяет оценить динамику эмоциональных и функциональных состояний человека-оператора непосредственно в ходе выполнения им его
Секция « Техносферная безопасность »
профессиональной деятельности в режиме реального времени [3]. Проводимый с помощью современных специализированных компьютерных программ, анализ акустики позволяет исследователям не только набирать объективные и обширные базы данных, но и изучать устную речь в динамике.
В отличие от исследования эмоций в разговорной речи, исследование функционального состояния оператора становится возможным только в долгосрочной перспективе, а изменения частоты основного тона (ЧОТ) должны сравниваться с нормой в контексте не одного разговорного промежутка, а в контексте речевого поведения в течение дня, нескольких дней и недель, что позволит с большей достоверностью оценивать динамику изменений функционального состояния и психических ресурсов человека или регистрировать нарастание психической астенизации [4].
Предлагаемый нами метод базируется как на методических подходах, реализованных в проводившихся ранее космических и модельных экспериментах, так и на современных методах и технологиях анализа акустических характеристик речи. Он был апробирован в ряде модельных экспериментов на базе ГНЦ РФ - ИМБП РАН, включая исследования на центрифуге короткого радиуса ЦКР-2018, 21-суточную «сухую» иммерсию и 4-х месячный изоляционный эксперимент 81Ши8-2019.
В условиях короткого по времени воздействия на человека моделируемых факторов космического полёта (угловые ускорения) аудиозапись производилась в течении всего воздействия. В длительных экспериментах запись аудио-отчётов проводилась утром и вечером - данный формат аудио-отчётов частично воспроизводит ежедневные планировочные конференции (БРС), выполняемые космонавтами в начале и в конце рабочего дня. На этапе обработки полученного материала анализировались отрезки речи, унифицированные протоколом для минимизации влияния варьирующего контента высказываний.
В динамике исследовались ЧОТ (средняя и медианная), интенсивность (громкость) речи, количество голосовых импульсов и пауз в речи, амплитудные характеристики шиммер и джиттер.
Результаты эксперимента на ЦКР отражают изменения функционального состояния оператора при кратковременном воздействии экстремальных факторов окружающей среды. Анализ акустических характеристик речи человека-оператора в процессе его переговоров со специалистом ЦУП показал, что плавность, громкость и длительность пауз в диалоге зависят от интенсивности нагрузки и степени активации человека-оператора и соотносится с механизмами врабатываемости, утомления и субкомпенсации [5].
В эксперименте с 21-суточной «сухой» иммерсии была показана особая динамика изменения психофизиологического состояния испытателей. Острый период адаптации длился первые 3-е суток, затем следовал период устойчивой адаптации («плато», начинающееся с 5-6 сут.), вторая волна адаптации (14-16-е сут.) и период завершения воздействия (19-21-е сут.). Помимо этих периодов, на протяжении всего эксперимента отмечалась циркадианная вариативность ряда речевых характеристик, в частности, увеличение разницы в доле неозвученных фрагментов речи и шиммер-эффекта между утренними и вечерними записями [6].
Эксперимент с 4-месячной изоляцией 8ГО.Ш8-2019 показал различия в динамике речевых показателей у групп, разделённых по половому признаку. В ходе изоляции у мужчин больше, чем у женщин снизалась ЧОТ, уменьшалось количество пауз и увеличивалось количество голосовых импульсов. У женщин же к концу эксперимента значительней понизилась громкость речи. Также следует отметить, что голос мужчин отличался большей вариативностью по громкости речи, в то время как у женщин на уровне тенденций наблюдалась большая вариативность по ЧОТ речи.
Полученные результаты апробации метода свидетельствуют в пользу его работоспособности и валидности, что в дальнейшем позволит подготовить научно-методическую и техническую базу для проведения бортовых исследований.
Библиографические ссылки
1. Дистанционное наблюдение и экспертная оценка: общение и коммуникация в задачах медицинского контроля // Мясников В.И., ред. М., Наука, 1982.
2. Егоров А.Д. Теория и методология медицинского контроля в длительных космических полетах // Актовая речь. РАН. ГНЦ РФ - ИМБП РАН. М., 2001.
3. Фролов М.В., Милованова Г.Б. Особенности контроля состояния человека-оператора по показателям основного тона и спектра его речи // Физиология человека. 2009. Т. 35. № 2. С.136-138.
4. Картавенко М. В. Об использовании акустических характеристик речи для диагностики психических состояний человека // Известия ЮФУ. Технические науки. 2005. №5.
5. Лебедева С.А., Швед Д.М., Гущин В.И. Предварительные результаты изучения функционального состояния человека-оператора методом анализа акустических характеристик речи в условиях моделируемых факторов космического полета // Авиакосмическая и экологическая медицина. 2019 Т. 53 № 2 С. 50-56.
6. Лебедева С.А., Швед Д.М., Федяй С.О. Изучение психофизиологического состояния человека в условиях воздействия моделируемой микрогравитации методом анализа акустических характеристик речи. // Авиакосмическая и экологическая медицина. 2020 Т. 54 № 2 С. 45-51.
© Лебедева С. А., 2020
