Kenneth N. Stevens
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Para el ejecutivo de la Asociación Scout, consulte Kenneth H. Stevens .
Kenneth Noble Stevens
Ken Stevens.jpg
Nació( 24 de marzo de 1924 )24 de marzo de 1924
Toronto , Ontario
Murió19 de agosto de 2013 (2013-08-19)(89 años)
Clackamas, Oregón
NacionalidadCanadá
Ciudadaníanosotros
alma materMIT , Universidad de Toronto
PremiosMedalla Nacional de Ciencias (1999)
Carrera científica
Los camposIngeniería eléctrica , Fonética acústica
InstitucionesMIT
Asesor de doctoradoLeo Beranek
Otros asesores académicosJCR Licklider , Walter A. Rosenblith
Estudiantes de doctoradoJames L. Flanagan
Carol Espy-Wilson
Lawrence R. Rabiner
Victor Zue

Kenneth Noble Stevens (24 de marzo de 1924 [1] - 19 de agosto de 2013) fue Profesor Clarence J. LeBel de Ingeniería Eléctrica y Ciencias de la Computación, y Profesor de Ciencias y Tecnología de la Salud en el Laboratorio de Investigación de Electrónica del MIT . Stevens fue director del Speech Communication Group [2] en el Laboratorio de Investigación de Electrónica (RLE) del MIT, y fue uno de los principales científicos del mundo en fonética acústica .

Recibió la Medalla Nacional de la Ciencia del presidente Bill Clinton en 1999 y el premio IEEE James L. Flanagan Speech and Audio Processing en 2004.

Murió en 2013 por complicaciones de la enfermedad de Alzheimer . [3]

Educación

Educación temprana

Ken Stevens nació en Toronto el 23 de marzo de 1924. [4] Su hermano mayor, Pete, nació en Inglaterra; Ken nació cuatro años después, poco después de que la familia emigrara a Canadá. Su ambición de infancia era convertirse en médico, porque admiraba a un tío que era médico. [5] Asistió a la escuela secundaria en una escuela adjunta al Departamento de Educación de la Universidad de Toronto .

Stevens asistió a la universidad en la Escuela de Ingeniería de la Universidad de Toronto con una beca completa. Vivió en casa durante sus años de licenciatura. Aunque el propio Stevens no pudo luchar en la Segunda Guerra Mundial debido a su discapacidad visual, su hermano estuvo ausente durante toda la guerra; sus padres sintonizaban la BBC todas las noches para recibir actualizaciones. [5] Stevens se especializó en ingeniería física en la universidad, [6] cubriendo temas desde el diseño de máquinas motorizadas hasta la física básica, que fue impartida por el departamento de física. Durante los veranos trabajó en la industria de la defensa, incluido un verano en una empresa que estaba desarrollando radares. Recibió sus títulos SB y SM en 1945. [7]

Stevens había sido profesor desde sus años de licenciatura, cuando impartía clases de economía doméstica que implicaban algún aspecto de la física. [5] Después de recibir su maestría, se quedó en la Universidad de Toronto como instructor, impartiendo cursos a jóvenes que regresaban de la guerra, incluido su propio hermano mayor. [5] Fue miembro de la Fundación Ontario de 1945 a 1946, luego trabajó como instructor en la Universidad de Toronto hasta 1948. [7]

Durante la investigación de su maestría, Stevens se interesó por la teoría del control y tomó cursos en el departamento de matemáticas aplicadas, donde uno de sus profesores le recomendó que se postulara para estudios de doctorado en el MIT .

Estudios doctorales

Poco después de que Stevens fuera admitido en el MIT, un nuevo profesor llamado Leo Beranek notó que Stevens había estudiado acústica. Beranek se puso en contacto con Stevens en Toronto para preguntarle si sería asistente de enseñanza para el nuevo curso de acústica de Beranek, y Stevens estuvo de acuerdo. Poco después de eso, Beranek se puso en contacto con Stevens nuevamente para ofrecerle un puesto de investigación en un nuevo proyecto de discurso, que Stevens también aceptó. El Laboratorio de Radiación del MIT (edificio 20) se convirtió, después de la guerra, en el Laboratorio de Investigación de Electrónica (RLE); entre otros laboratorios, RLE acogió el nuevo Laboratorio de Acústica de Beranek.

En noviembre de 1949, [8] la oficina contigua a la de Ken fue cedida a un estudiante de doctorado visitante de Suecia llamado Gunnar Fant , con quien formó una amistad y colaboración que duraría más de medio siglo. Stevens se centró en el estudio de las vocales durante su investigación doctoral; en 1950 publicó un artículo corto argumentando que la autocorrelación podría usarse para discriminar vocales, [9] mientras que su tesis doctoral de 1952 reportó resultados perceptivos para vocales sintetizadas usando un conjunto de resonadores electrónicos. [10] Fant convenció a Stevens de que un modelo de línea de transmisión del tracto vocal era más flexible que un modelo de resonador y los dos publicaron este trabajo juntos en 1953. [11]

Ken atribuye a Fant la asociación entre el Departamento de Lingüística y el Laboratorio de Investigación de Electrónica del MIT. [5] Roman Jakobson , un fonólogo de Harvard , tenía una oficina en el MIT en 1957, mientras que Morris Halle se unió al Departamento de Lingüística del MIT y se mudó a RLE en 1951. Las colaboraciones de Stevens con Halle comenzaron con la acústica, [12] pero crecieron para enfocarse sobre la forma en que la acústica y la articulación organizan los sistemas sonoros del lenguaje. [13] [14] [15]

Stevens defendió su tesis doctoral en 1952; su comité de doctorado incluía a su asesor Leo Beranek , así como a JCR Licklider y Walter A. Rosenblith . [5] Después de recibir su doctorado, Stevens comenzó a trabajar en Bolt, Beranek y Newman (ahora BBN Technologies ) en Harvard Square. [5] A principios de la década de 1950, Beranek decidió retirarse de la facultad del MIT para trabajar a tiempo completo en BBN. Sabía que a Stevens le encantaba enseñar, por lo que animó a Stevens a postularse para un puesto en la facultad del MIT. Stevens lo hizo y se unió a la facultad en 1954.

Investigación, docencia y servicio

Contribuciones científicas

Stevens es mejor conocido por sus contribuciones a los campos de la fonología , la percepción del habla y la producción del habla . El libro más conocido de Stevens, Acoustic Phonetics, [16] está organizado de acuerdo con las características distintivas del sistema fonológico de Stevens.

Contribuciones a la fonología

Stevens es quizás mejor conocido por su propuesta de una teoría que responde a la pregunta: ¿Por qué los sonidos de los idiomas del mundo (sus fonemas o segmentos) son tan similares entre sí? Al aprender un idioma extranjero por primera vez, uno se sorprende por las notables diferencias que pueden existir entre el sistema de sonido de un idioma y el de cualquier otro. Stevens cambió la percepción del estudiante: en lugar de preguntar por qué los idiomas son diferentes, preguntó, si el sistema de sonido de cada idioma es completamente arbitrario, ¿por qué los idiomas son tan similares? Su respuesta es la teoría cuántica del habla . [17] La teoría cuántica está respaldada por una teoría del cambio de lenguaje, desarrollada en colaboración con Samuel Jay Keyser., que postula la existencia de características redundantes o de mejora. [18]

La metodología de Stevens en la investigación de los sonidos del habla se organiza en tres pasos. El primer paso es utilizar la física (principalmente modelos de tubo) para modelar la forma de los articuladores (por ejemplo, las formas de la cavidad frontal y posterior, redondeo o no redondeo de los labios, etc.). Basándose en los modelos de tubo articulatorio, se pueden calcular las frecuencias de resonancia, que son las frecuencias de los formantes. Una vez que se calculan las frecuencias de resonancia, los datos de voz se recopilan y analizan para compararlos con los cálculos teóricos. Esta segunda etapa es principalmente experimental, donde las señales de interés generalmente se registran de forma aislada y / o incrustadas en una frase portadora controlada, generalmente hablada por varios hablantes nativos del idioma tanto mujeres como hombres.La clave para la recopilación de datos es controlar tantos factores como sea posible para que la evidencia acústica de interés se pueda investigar con una cantidad mínima de artefactos. La última etapa de la investigación es comparar los resultados de los datos con las predicciones teóricas y tener en cuenta las diferencias que se producen. A veces, las diferencias pueden explicarse por el hecho de que los modelos de tubo generalmente se simplifican para no tener en cuenta la pérdida debido a la suavidad de las paredes vocales (aunque se pueden agregar resistencias al modelo teórico). El sistema subglotal también podría afectar el sistema productivo del tracto vocal cuando la abertura glótica es grande (consulte la investigación sobre la resonancia subglótica en los efectos del habla). Las predicciones del modelo teético pueden dar predicciones generales sobre lo que uno puede esperar encontrar en el habla real,y la evidencia del habla real también puede ayudar a refinar el modelo original y brindar una mejor comprensión de la producción de los sonidos del habla.

La teoría cuántica tiene como objetivo describir elegantemente (usando la física) y organizar todas las características acústicas de todos los sonidos posibles en una matix. (Véase el capítulo cinco en Fonética acústica). La limitación última de todos los sonidos del habla es el sistema articulatorio físico en sí, lo que respalda la afirmación de que solo puede haber un conjunto finito de sonidos entre los idiomas. La razón por la que el conjunto de sonidos del habla es finito es que si bien el movimiento de los articuladores es continuo, solo ciertas configuraciones tienden a ser articuladamente y / o acústicamente estables, dando lugar a frecuencias fijas para formantes que forman sonidos que son relativamente universales para todos. idiomas (es decir, vocales y consonantes). Por tanto, cada sonido acústico puede describirse mediante un puñado de características definitorias (normalmente binarias). Por ejemplo, el labio redondeado (encendido o apagado) es una característica.La altura de la lengua (alta o baja) es otra característica. Además de estas características definitorias que sirven como descripción esencial de los sonidos acústicos, también hay características de mejora que ayudan a que los sonidos sean más reconocibles. Para cada una de estas características, se puede aplicar la metodología de Stevens para usar primero un modelo de tubo para modelar los articuladores y predecir las frecuencias de resonancia, luego recopilar datos para examinar las propiedades acústicas de esa característica y finalmente reconciliar con el modelo teórico y resumir las propiedades acústicas de esa característica.metodología para usar primero un modelo de tubo para modelar los articuladores y predecir las frecuencias de resonancia, luego recopilar datos para examinar las propiedades acústicas de esa característica y finalmente reconciliar con el modelo teórico y resumir las propiedades acústicas de esa característica.metodología para usar primero un modelo de tubo para modelar los articuladores y predecir las frecuencias de resonancia, luego recopilar datos para examinar las propiedades acústicas de esa característica y finalmente reconciliar con el modelo teórico y resumir las propiedades acústicas de esa característica.

Para obtener una introducción al mundo de las ciencias del habla, primero se puede leer el libro "The Speech Chain" de Denes P. y Pinson E., donde se ofrece una amplia descripción de la producción y transmisión del habla. Se introducen los espectrogramas y las frecuencias de formantes , que son la principal descripción acústica de los segmentos de sonido.

la glotis

A medida que la cuerdas vocales vibran, soplos de aire empujado a través de (filtrado) por el tracto vocal, la producción de sonido. Esta fuente de sonido se modela como una fuente de corriente en un circuito que modela la producción de sonido. Los cambios en el tracto vocal provocarían cambios en el sonido que se produce. La frecuencia de vibración de las cuerdas vocales de las mujeres tiende a ser más alta que la de los hombres, lo que da un tono más alto a las voces femeninas que a las masculinas.

La investigación (Hanson, HM 1997) ha demostrado que existe una diferencia entre cómo las mujeres y los hombres vibran sus cuerdas vocales; hay una mayor propagación de la glotis femenina, lo que da a las voces femeninas una calidad más entrecortada que a las masculinas.

el sistema subglótico

El sistema subglótico se refiere al sistema que se encuentra debajo de la glotis en el cuerpo humano. Incluye la tráquea , los bronquios y los pulmones . Es esencialmente un sistema fijo, por lo que no cambia para cada altavoz individual. Los resultados de la investigación han demostrado que durante la fase abierta del ciclo glótico (cuando la glotis está abierta), el acoplamiento se introduce debido al sistema subglótico, manifestándose acústicamente como pares polo / cero en el dominio de la frecuencia. Se hipotetiza que estos pares de polo / cero introducidos por el servicio de acoplamiento sirven como regiones prohibidas o inestables en los espectros, que sirven como límites naturales para las características de las vocales como + anverso o + reverso.

Para los varones adultos, se ha observado que las frecuencias de resonancia de su sistema subglótico son de 600, 1550 y 2200 Hz. (Fenómenos acústicos, pág. 197). Una forma no invasiva de medir estos picos es usar un acelerómetro colocado sobre la muesca esternal (Henke) para registrar la aceleración de la piel durante la fonación. La vibración capturaría las frecuencias de resonancia debajo de la glotis (del sistema subglotal).

el tracto vocal

El tracto vocal se refiere al pasaje que está por encima de la glotis, hasta la apertura de los labios. Por lo general, se utiliza un modelo de dos tubos para modelar el tracto vocal, uno capturando la dimensión (área transversal y longitud) de la cavidad posterior y el otro modelando la cavidad frontal. Las frecuencias resonantes calculadas a partir del modelo de tubo son las frecuencias formantes. Para producir la vocal schwa / ə /, el tracto vocal está relativamente abierto desde la glotis hasta la boca, por lo que el modelo de tubo puede considerarse como un tubo abierto relativamente uniforme, lo que hace que las frecuencias de resonancia (o formantes) estén uniformemente separadas. . La radiación en la boca haría que estas frecuencias de resonancia fueran aproximadamente un cinco por ciento más bajas. (Fonética acústica, pág. 139) Los tractos vocales femeninos (promedio de 14,1 cm) son en promedio más cortos que los tractos vocales masculinos (promedio de 17,7 cm),lo que los hace tener frecuencias de formantes más altas que los machos.

Dado que las paredes del tracto vocal son blandas, se pierde energía en el tracto vocal, lo que aumenta el ancho de banda de los formantes.

la cavidad nasal

Cuando el puerto velofaríngeo se abre durante la producción de ciertos sonidos, como / n / y / m /, se introduce un acoplamiento debido a la cavidad naval, lo que le da a la salida una calidad nasal.

Contribuciones a la percepción del habla

La teoría cuántica sugiere que el inventario fonológico de una lengua se define principalmente por las características acústicas de cada segmento, con límites especificados por el mapeo acústico-articulatorio. La implicación es que los segmentos fonológicos deben tener algún tipo de invariancia acústica. [19] Blumstein y Stevens [20] demostraron lo que parecía ser una relación invariante entre el espectro acústico y el sonido percibido: al agregar energía al espectro de explosión de "pa" a una frecuencia particular, es posible convertirlo en " ta "o" ka "respectivamente, dependiendo de la frecuencia. La presencia de energía extra provoca la percepción de la consonante lingual; su ausencia provoca la percepción del labial.

El trabajo reciente de Stevens ha reestructurado la teoría de la invariancia acústica en un modelo perceptivo jerárquico superficial, el modelo de hitos acústicos y características distintivas .

Contribuciones a la producción del habla

Mientras tomaba un año sabático en KTH en Suecia en 1962, Stevens se ofreció como voluntario como participante en experimentos de cineradiografía realizados por Sven Öhman. Las películas cineradiográficas de Stevens se encuentran entre las más distribuidas; existen copias en laserdisc, y algunas están disponibles en línea. [21]

Después de regresar al MIT, Stevens acordó supervisar la investigación de un estudiante de odontología llamado Joseph S. Perkell. El conocimiento de Perkell de la anatomía oral le permitió rastrear las películas de rayos X de Stevens en papel y publicar los resultados. [22]

Otras contribuciones al estudio de la producción del habla incluyen un modelo mediante el cual se puede predecir la forma espectral de la excitación del habla turbulenta (dependiendo de las dimensiones del chorro turbulento) y el trabajo relacionado con las configuraciones de las cuerdas vocales que conducen a diferentes modos de fonación. [23]

Stevens como mentor

Stevens se unió MIT como profesor asistente en 1954. [24] Se convirtió en profesor asociado en 1957, un profesor de tiempo completo en 1963, y fue designado como el Clarence J. Lebel Presidió el profesor en 1977. [7] Uno de su viejo Los colaboradores, Dennis Klatt (que escribió DECtalk mientras trabajaba en el laboratorio de Stevens), dijeron que "Como líder, Ken es conocido por su devoción a los estudiantes y su capacidad milagrosa para dirigir un laboratorio ocupado mientras parece que se rige por un principio de anarquía benévola. . " [4]

La primera tesis doctoral que Stevens firmó en el MIT fue la de su compañero de estudios, James L. Flanagan , en 1955. Flanagan comenzó la escuela de posgrado en el MIT el mismo año que Stevens, pero sin una maestría previa; obtuvo su maestría en 1950 bajo la supervisión de Beranek, luego terminó su tesis doctoral bajo la supervisión de Stevens en 1955. [25]

Stevens estimó en 2001 que había supervisado aproximadamente cuarenta Ph.D. candidatos. [5]

Con motivo de su recepción de la Medalla de Oro de la Acoustical Society of America, en 1995, sus colegas escribieron sobre Stevens 'Speech Group que "durante su existencia de casi cuatro décadas" ha destacado por el apoyo que ha brindado a mujeres investigadoras, muchas de las cuales han llegado a ocupar los escalones superiores de los laboratorios de investigación de todo el mundo ". [4] Los colegas se han referido al laboratorio de Stevens como un "tesoro nacional" [6]

Servicio profesional

Stevens participó activamente en la Acoustical Society of America desde su época como estudiante de posgrado. Fue miembro del consejo ejecutivo de 1963 a 1966, [26] vicepresidente de 1971 a 2002 y presidente de la Sociedad de 1976 a 2007. [27] Es miembro de la ASA. En 1983 recibió su Medalla de Plata en Comunicación de Oratoria y en 1995 recibió la Medalla de Oro de la sociedad. [4]

Stevens también participó activamente en el IEEE , donde ocupó el rango de IEEE Life Fellow. En 2004, Ken Stevens y Gunnar Fant fueron los primeros ganadores del IEEE James L. Flanagan Speech and Audio Processing Award . [28]

Stevens era un miembro de la Academia Americana de las Artes y las Ciencias , un miembro de la Academia Nacional de Ingeniería , [29] un miembro de la Academia Nacional de Ciencias , [30] y el destinatario de los Estados Unidos 1999 Medalla Nacional de Ciencias . [6]

Referencias

  1. ^ según los papeles de naturalización y lo que dijo, nació el 23 de marzo de 1924.
  2. ^ "Grupo de comunicación del habla del MIT" .
  3. ^ "Kenneth Stevens, profesor emérito de EECS, muere a los 89" . mit.edu .
  4. ^ a b c d "Premio de la medalla de oro de la Sociedad Acústica de América, 1995: Kenneth N. Stevens" .
  5. ^ a b c d e f g h "Transcripción de historia oral de AIP - Dr. Kenneth Stevens" .
  6. ^ a b c "D. Halber", el profesor Kenneth Stevens de RLE gana la Medalla Nacional de Ciencias, "1 de enero de 2000" .
  7. ^ a b c "Currículum de consultoría de Sensimetrics, Kenneth N. Stevens" .
  8. ^ "Gunnar Fant," Fonética y fonología en los últimos 50 años ", presentado en" Del sonido al sentido: más de 50 años de descubrimientos en la comunicación verbal ", junio de 2004" (PDF) .
  9. ^ "KN Stevens", análisis de autocorrelación de los sonidos del habla, "J. Acoust. Soc. Am. 22: 769–771, 1950" . Archivado desde el original el 2 de julio de 2013.
  10. ^ KN Stevens, "La percepción de sonidos formados por circuitos resonantes", 1952 . OCLC 15508683 . 
  11. ^ "Stevens, KN, Kasowski, S. y Fant, G. (1953) Un análogo eléctrico del tracto vocal, Revista de la Sociedad Acústica de América 25, 734-742" . Archivado desde el original el 2 de julio de 2013.
  12. ^ Halle, Morris; Kenneth N. Stevens (1959). "Análisis por síntesis". Proc. Seminario sobre Compresión y Procesamiento del Habla. Vol. 2 .
  13. ^ Stevens, Kenneth N .; Morris Halle (1967). "Observaciones sobre análisis por síntesis y rasgos distintivos". Modelos para la percepción del habla y la forma visual, págs. 88-102 .
  14. ^ Halle, Morris; Kenneth N. Stevens (2002) [Impreso por primera vez en 1971]. "Una nota sobre las características laríngeas", págs. 45-61 . ISBN 9783110171433.
  15. ^ Halle, Morris; Kenneth N. Stevens (1979). "Algunas reflexiones sobre las bases teóricas de la fonética". Fronteras de la investigación de la comunicación del habla, págs. 335–349 . ISBN 9780124498501.
  16. ^ KN Stevens (2000). "Fonética acústica" . Prensa del MIT.
  17. ^ KN Stevens (1968). La naturaleza cuántica del habla: evidencia de datos articulatorios-acústicos .
  18. ^ KN Stevens; SJ Keyser (1989). " " Características primarias y su mejora en consonantes ", Lenguaje 65 (1): 81-106". Idioma . 65 (1): 81–106. doi : 10.2307 / 414843 . JSTOR 414843 . 
  19. ^ SE Blumstein; KN Stevens (1979). " " Invarianza acústica en la producción del habla: evidencia de las mediciones de las características espectrales de consonantes oclusivas ", J. Acoust. Soc. Am. 66 (4): 1001-1017" . Archivado desde el original el 2 de julio de 2013.
  20. ^ SE Blumstein; KN Stevens (1980). " " Invarianza perceptiva y espectros de inicio para consonantes oclusivas en diferentes entornos de vocales, "J. Acoust. Soc. Am. 67 (2): 648–662" . Archivado desde el original el 2 de julio de 2013.
  21. ^ "Película de rayos X de Ken Stevens en youtube" .
  22. ^ Joseph S. Perkell (1969). Fisiología de la producción del habla: resultados e implicaciones de un estudio cineradiográfico cuantitativo (monografía de investigación) . ISBN 978-0262661706.
  23. ^ Stevens, Kenneth N .; 平野 実; Fundación, Voz (1981). Fisiología de las cuerdas vocales, 1980, Minoru Hirano y Kenneth N. Stevens, eds . ISBN 978-0860082811.
  24. ^ "Del sonido al sentido: más de 50 años de descubrimientos en la comunicación oral" . 11 de mayo de 2004.
  25. ^ Frederik Nebeker (8 de abril de 1997). "Historia oral del IEEE: James L. Flanagan" .
  26. ^ "Funcionarios pasados ​​y presentes y miembros del Consejo Ejecutivo, Sociedad Acústica de América" .
  27. ^ "Archivos visuales de Emilio Segre, Galería de presidentes de sociedades miembros" .
  28. ^ "Red de historia global IEEE, Kenneth N. Stevens" .
  29. ^ "Miembros de NAE: Dr. Kenneth N. Stevens" .
  30. ^ "Desafío de problemas de Alberts para nuevos miembros de NAS" . El científico . 8 de junio de 1998.

enlaces externos

  • Biografía de Stevens en RLE / MIT
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