Изчислителен анализ разкрива как малките деца възприемат езика

Езиците се различават по звуците, с които се характеризират. Така например, японският език не разграничава звуците като „р“ и „л“, които обаче в английския биха променили коренно значението на думата („rock“ – „lock“). Учените откриват, че малките деца се адаптират и започват да разпознават звуците, използвани в майчиния им език, още преди да се научат да говорят. Едногодишно бебе по-трудно би разграничило „rock“ и “lock“ като две отделни думи, ако живее в среда с японскоговорещи, отколкото, ако живее сред англоговорещи.

Солидни научни доказателства сочат, че това ранно фонетично умение невръстните деца дължат на механизъм на статистическо групиране, известен като метод за учене чрез разпределение. Благодарение на него те категоризират звуците, които чуват, като гласни и съгласни.

В ново проучване, публикувано на страниците на списание „Proceedings of the National Academy of Sciences“, се разглежда точно тази идея за мислено категоризиране на звуците.

Симулация на процеса на научаване на език в ранна възраст

Екип от когнитивни специалисти и лингвисти, които използват изчислителни методи за своята работа, разработва количествен модел, базиран на мащабна симулация на целия процес на научаване на даден език от децата. Учените прилагат ефективни по отношение на изчисленията техники за машинно самообучение, чрез които търсят възможни системни връзки между механизмите на учене и категоризацията в мозъка на децата, резултат от тяхната вродена адаптация към звученето на майчиния им език.

Според Томас Шатц, постдокторант в Университета на Мериланд към Института за иновативни компютърни изследвания, „отдавна учените опитват да разгадаят феномена на учене при малките деца, но досега те са търсили отговор на въпроса какво научават те.“ Той смята, че е по-важно да се разгледат начините, по които това се случва, тоест как, а не какво учат.

В екипа на Шатц са включени и други експерти: Наоми Фелдман, доцент по лингвистика в Университета на Мериланд, Шарън Голдуотър, професор в Института по езици, когниция и изчисления към Единбургския университет, Еманюел Дюпо, професор от „Ecole Normale Sup?rieure“ в Париж и други.

За целите на проучването експертите симулират процеса на учене при децата, като използват алгоритъм за групиране, който трябва да анализира постъпваща към него реална реч. На равни интервали от време към алгоритъма се подават звукови данни, подобни на спектрограма. Те са извлечени от реални записи на реч от специално избран език. В конкретния експеримент двата изследвани езика са американски английски и японски.

Екипът избира по едно малко американско и японско дете. Двата въпроса, които си задават накрая са: „Могат ли да бъдат обяснени различните начини, по които двете деца разпознават и реагират на речта?“ и „Успяват ли те да овладеят двете фонетични категории – гласни и съгласни?“

Децата не могат да разграничават ясно фонетичните категории

Според по-рано проведените проучвания отговорите трябва да са еднакви – или положителни, или отрицателни, но еднакви. В случая обаче експертите отговарят на първия въпрос с „Да“, а на втория – с „Не.“ Казано с други думи, потвърждава се хипотезата, че за японското дете е много трудно да разпознае двете думи „rock“ и „lock.“ От друга страна обаче, двете деца успяват съвсем бегло и повърхностно да се запознаят с речевите единици и не успяват да разграничат ясно двете фонетични категории на гласни и съгласни звуци.

Направените заключения представят един по-различен аспект на вече познатата теория за ранното фонетично научаване на езика. Трудностите при прилагането на метода на учене чрез разпределяне на звуците във фонетични категории в реални условия поставят под съмнение концепцията, че децата научават рано фонетичните категории, а не толкова традиционното схващане на учените за чистата форма на учене чрез разпределяне.

Според Шатц когнитивната наука до момента не е имала нужните средства за изграждането на подобни мащабни модели, но напредъкът в изчислителната индустрия, големите бази данни и алгоритмите за машинно самообучение дават възможност за все по-лесното им създаване.

Шатц и Фелдман вярват, че изчислителният им модел и непрекъснатият процес на събиране на емпирични данни от записи на деца, изучаващи език в домашна среда, и оценка на наученото, ще помогнат да се изяснят много аспекти относно овладяването на даден език в ранна възраст.