Dispositif de génération de parole - Speech-generating device

Stephen Hawking , défunt astrophysicien et éminent utilisateur de SGD, est décédé le 14 mars 2018 à l'âge de 76 ans

Les dispositifs de génération de parole ( SGD ), également connus sous le nom d' aides à la communication à sortie vocale , sont des systèmes de communication électronique augmentée et alternative (AAC) utilisés pour compléter ou remplacer la parole ou l'écriture pour les personnes souffrant de troubles graves de la parole , leur permettant de communiquer verbalement. Les SGD sont importants pour les personnes qui ont des moyens limités d'interagir verbalement, car ils permettent aux individus de devenir des participants actifs dans les interactions de communication. Ils sont particulièrement utiles pour les patients souffrant de sclérose latérale amyotrophique (SLA), mais ont récemment été utilisés pour les enfants présentant des troubles de la parole prédits.

Il existe plusieurs méthodes de saisie et d'affichage permettant aux utilisateurs de capacités diverses d'utiliser les SGD. Certains SGD ont plusieurs pages de symboles pour s'adapter à un grand nombre d'énoncés, et ainsi, seule une partie des symboles disponibles est visible à tout moment, le communicateur parcourant les différentes pages. Les dispositifs de génération de parole peuvent produire une sortie vocale électronique en utilisant des enregistrements numérisés de la parole naturelle ou par synthèse vocale, qui peuvent contenir moins d'informations émotionnelles mais peuvent permettre à l'utilisateur de prononcer de nouveaux messages.

Le contenu, l'organisation et la mise à jour du vocabulaire sur un SGD sont influencés par un certain nombre de facteurs, tels que les besoins de l'utilisateur et les contextes dans lesquels l'appareil sera utilisé. Le développement de techniques pour améliorer le vocabulaire disponible et le débit de parole la production est un domaine de recherche actif. Les éléments de vocabulaire doivent présenter un grand intérêt pour l'utilisateur, être fréquemment applicables, avoir une gamme de significations et être pragmatiques dans leur fonctionnalité.

Il existe plusieurs méthodes d'accès aux messages sur les appareils : directement ou indirectement, ou à l'aide d'appareils d'accès spécialisés, bien que la méthode d'accès spécifique dépende des compétences et des capacités de l'utilisateur. La sortie SGD est généralement beaucoup plus lente que la parole, bien que les stratégies d'amélioration du débit puissent augmenter le débit de sortie de l'utilisateur, ce qui améliore l'efficacité de la communication.

Le premier SGD connu a été prototypé au milieu des années 1970, et les progrès rapides du développement matériel et logiciel ont permis d'intégrer les capacités SGD dans des appareils tels que les smartphones . Les utilisateurs notables de SGD incluent Stephen Hawking , Roger Ebert , Tony Proudfoot et Pete Frates (fondateur de l' ALS Ice Bucket Challenge ).

Les systèmes de génération de parole peuvent être des dispositifs dédiés développés uniquement pour la CAA, ou des dispositifs non dédiés tels que des ordinateurs exécutant des logiciels supplémentaires pour leur permettre de fonctionner comme des dispositifs AAC.

Histoire

Le mécanisme de sélection opéré par le patient (POSM ou POSSUM), a été développé au début des années 1960

Les SGD ont leurs racines dans les premières aides à la communication électronique. La première aide de ce type était un contrôleur de machine à écrire sip-and-puff nommé le mécanisme de sélection actionné par le patient (POSSUM) prototypé par Reg Maling au Royaume-Uni en 1960. POSSUM a scanné un ensemble de symboles sur un écran éclairé. Des chercheurs de l'Université de Delft aux Pays-Bas ont créé la machine à écrire à spots lumineux (LOT) en 1970, qui utilisait de petits mouvements de la tête pour diriger un petit point lumineux vers une matrice de caractères, chacun équipé d'une cellule photoélectrique. Malgré un échec commercial, le LOT a été bien accueilli par ses utilisateurs.

En 1966, Barry Romich, étudiant de première année en ingénierie à la Case Western Reserve University, et Ed Prentke, ingénieur au Highland View Hospital de Cleveland, Ohio, ont formé un partenariat, créant la Prentke Romich Company . En 1969, la société a produit son premier appareil de communication, un système de dactylographie basé sur une machine Teletype mise au rebut.

Au cours des années 1970 et au début des années 1980, plusieurs autres sociétés ont commencé à émerger et sont depuis devenues des fabricants de premier plan de SGD. Toby Churchill a fondé Toby Churchill Ltd en 1973, après avoir perdu la parole à la suite d'une encéphalite. Aux États-Unis, Dynavox (alors connu sous le nom de Sentient Systems Technology) est né d'un projet étudiant de l'Université Carnegie-Mellon , créé en 1982 pour aider une jeune femme atteinte de paralysie cérébrale à communiquer. À partir des années 1980, les améliorations technologiques ont conduit à une augmentation considérable du nombre, de la variété et des performances des dispositifs de communication disponibles dans le commerce, ainsi qu'à une réduction de leur taille et de leur prix. D'autres méthodes d'accès telles que le balayage cible (également connu sous le nom de pointage oculaire) calibrent le mouvement des yeux d'un utilisateur pour diriger un SGD afin de produire la phase vocale souhaitée. La numérisation, dans laquelle des alternatives sont présentées à l'utilisateur de manière séquentielle, est devenue disponible sur les appareils de communication. Les possibilités de sortie vocale comprenaient à la fois la parole numérisée et la parole synthétisée.

Les progrès rapides dans le développement de matériel et de logiciels se sont poursuivis, y compris les projets financés par la Communauté européenne . Les premiers dispositifs de génération de parole à écran dynamique disponibles dans le commerce ont été développés dans les années 1990. Des logiciels ont été développés qui ont permis la production informatique de cartes de communication . Les appareils de haute technologie ont continué à devenir plus petits et plus légers, tout en augmentant l'accessibilité et la capacité ; Les dispositifs de communication sont accessibles à l'aide de systèmes de suivi oculaire , fonctionnent comme un ordinateur pour le traitement de texte et l'utilisation d'Internet, et comme un dispositif de contrôle environnemental pour un accès indépendant à d'autres équipements tels que la télévision, la radio et les téléphones.

Stephen Hawking en est venu à être associé à la voix unique de son équipement de synthèse particulier. Hawking était incapable de parler en raison d'une combinaison de handicaps graves causés par la SLA et d'une trachéotomie d' urgence . Au cours des 20 dernières années environ, le SGD a gagné en popularité parmi les jeunes enfants souffrant de troubles de la parole, tels que l'autisme, le syndrome de Down et les lésions cérébrales prévisibles dues à une intervention chirurgicale.

À partir du début des années 2000, les spécialistes ont vu l'avantage d'utiliser les SGD non seulement pour les adultes mais aussi pour les enfants. Les neuro-linguistes ont découvert que les DSG étaient tout aussi efficaces pour aider les enfants à risque de déficits temporaires du langage après avoir subi une chirurgie cérébrale que pour les patients atteints de SLA. En particulier, les SGD numérisés ont été utilisés comme aides à la communication pour les patients pédiatriques pendant le processus de récupération.

Méthodes d'accès

Il existe de nombreuses méthodes d'accès aux messages sur les appareils : directement, indirectement et avec des appareils d'accès spécialisés. Les méthodes d'accès direct impliquent un contact physique avec le système, en utilisant un clavier ou un écran tactile. Les utilisateurs qui accèdent aux SGD indirectement et via des appareils spécialisés doivent manipuler un objet pour accéder au système, comme la manipulation d' un joystick , d'une souris à tête, d'un pointeur optique, d'un pointeur lumineux, d'un pointeur infrarouge ou d' un scanner d'accès par commutateur .

La méthode d'accès spécifique dépendra des compétences et des capacités de l'utilisateur. Avec la sélection directe, une partie du corps, un pointeur, une souris adaptée , un joystick ou un suivi oculaire peuvent être utilisés, tandis que le balayage d'accès par commutateur est souvent utilisé pour la sélection indirecte. Contrairement à la sélection directe (par exemple, taper sur un clavier, toucher un écran), les utilisateurs de Target Scanning ne peuvent effectuer des sélections que lorsque l'indicateur de balayage (ou curseur) de l'appareil électronique se trouve sur le choix souhaité. Ceux qui sont incapables de pointer calibrent généralement leurs yeux pour utiliser le regard comme moyen de pointer et le blocage comme moyen de sélectionner les mots et les phrases souhaités. La vitesse et le schéma de numérisation, ainsi que la manière dont les éléments sont sélectionnés, sont individualisés en fonction des capacités physiques, visuelles et cognitives de l'utilisateur.

Construction de messages

Une capture d'écran du programme d'amélioration des taux Dasher

La communication améliorée et alternative est généralement beaucoup plus lente que la parole, les utilisateurs produisant généralement 8 à 10 mots par minute. Les stratégies d'amélioration du débit peuvent augmenter le débit de sortie de l'utilisateur à environ 12 à 15 mots par minute et, par conséquent, améliorer l'efficacité de la communication.

Dans tout SGD donné, il peut y avoir un grand nombre d'expressions vocales qui facilitent une communication efficace et efficiente, y compris les salutations, l'expression de désirs et la pose de questions. Certains SGD ont plusieurs pages de symboles pour accueillir un grand nombre d'expressions vocales, et donc seule une partie des symboles disponibles sont visibles à tout moment, le communicateur naviguant sur les différentes pages. Les dispositifs de génération de parole affichent généralement un ensemble de sélections soit en utilisant un écran changeant dynamiquement, soit un affichage fixe.

Il existe deux options principales pour augmenter le débit de communication d'un SGD : l'encodage et la prédiction.

L'encodage permet à un utilisateur de produire un mot, une phrase ou une expression en utilisant seulement une ou deux activations de son SGD. Les stratégies de codage iconiques telles que le compactage sémantique combinent des séquences d'icônes (symboles d'images) pour produire des mots ou des phrases. Dans le codage numérique, alphanumérique et alphabétique (également appelé Abréviation-Expansion), les mots et les phrases sont codés sous forme de séquences de lettres et de chiffres. Par exemple, la saisie de « HH » ou « G1 » (pour le message d'accueil 1) peut récupérer « Bonjour, comment allez-vous ? ».

La prédiction est une stratégie d'amélioration du taux dans laquelle le SGD tente de réduire le nombre de frappes utilisées en prédisant le mot ou la phrase écrit par l'utilisateur. L'utilisateur peut alors sélectionner la prédiction correcte sans avoir besoin d'écrire le mot en entier. Un logiciel de prédiction de mots peut déterminer les choix à offrir en fonction de leur fréquence dans la langue, de leur association avec d'autres mots, des choix passés de l'utilisateur ou de l'adéquation grammaticale. Cependant, il a été démontré que les utilisateurs produisaient plus de mots par minute (à l'aide d'une interface de numérisation) avec une disposition de clavier statique qu'avec une disposition de grille prédictive, ce qui suggère que la surcharge cognitive de la révision d'un nouvel arrangement annule les avantages de la disposition prédictive lors de l'utilisation une interface de numérisation.

Une autre approche de l'amélioration du taux est Dasher , qui utilise des modèles de langage et un codage arithmétique pour présenter des cibles de lettres alternatives à l'écran avec une taille relative à leur probabilité compte tenu de l'historique.

Le taux de mots produits peut dépendre grandement du niveau conceptuel du système : le système TALK, qui permet aux utilisateurs de choisir entre un grand nombre d'énoncés au niveau de la phrase, a démontré des taux de sortie supérieurs à 60 mots par minute.

Dispositifs d'affichage fixes et dynamiques

Dispositifs d'affichage fixes

Un dispositif de génération de parole avec un affichage fixe

Les dispositifs d'affichage fixes font référence à ceux dans lesquels les symboles et les éléments sont « fixes » dans un format particulier ; certaines sources les qualifient d'affichages « statiques ». De tels dispositifs d'affichage ont une courbe d'apprentissage plus simple que certains autres dispositifs.

Les dispositifs d'affichage fixes reproduisent l'agencement typique des dispositifs AAC de faible technologie (la faible technologie est définie comme les dispositifs qui n'ont pas besoin de piles, d'électricité ou d'électronique), comme les cartes de communication . Ils partagent certains des inconvénients; par exemple, ils sont typiquement limités à un nombre limité de symboles et donc de messages. Il est important de noter qu'avec les progrès technologiques réalisés au XXIe siècle, les SGD à affichage fixe ne sont plus couramment utilisés.

Dispositifs d'affichage dynamique

Les dispositifs d'affichage dynamique sont généralement également des dispositifs à écran tactile . Ils génèrent généralement des symboles visuels produits électroniquement qui, lorsqu'ils sont enfoncés, modifient l'ensemble de sélections affiché. L'utilisateur peut modifier les symboles disponibles en utilisant des liens de page pour naviguer vers les pages appropriées de vocabulaire et de messages.

Un dispositif de génération de parole avec affichage dynamique, capable de produire à la fois de la parole synthétisée et numérisée

La page "d'accueil" d'un dispositif d'affichage dynamique peut afficher des symboles liés à de nombreux contextes ou sujets de conversation différents. Appuyer sur l'un de ces symboles peut ouvrir un écran différent avec des messages liés à ce sujet. Par exemple, lorsqu'il regarde un match de volley-ball, un utilisateur peut appuyer sur le symbole « sport » pour ouvrir une page contenant des messages relatifs au sport, puis appuyer sur le symbole représentant un tableau de bord pour prononcer la phrase « Quel est le score ? ».

Les avantages des dispositifs d'affichage dynamique incluent la disponibilité d'un vocabulaire beaucoup plus large et la possibilité de voir la phrase en construction. Un autre avantage des dispositifs d'affichage dynamique est que le système d'exploitation sous-jacent est capable de fournir des options pour plusieurs canaux de communication, y compris le téléphone portable , SMS et e-mail. Les travaux de l'Université de Linköping ont montré que de telles pratiques d'écriture d'e-mails permettaient aux enfants qui étaient des utilisateurs de SGD de développer de nouvelles compétences sociales et d'augmenter leur participation sociale.

Claviers parlants

Clavier utilisé pour créer de la parole sur un téléphone à l'aide d'un convertisseur Text to Speech.

Les systèmes à faible coût peuvent également inclure une combinaison clavier et haut-parleur sans affichage dynamique ni écran visuel. Ce type de clavier envoie le texte tapé directement à un haut-parleur audio. Il peut permettre à n'importe quelle phrase d'être prononcée sans avoir besoin d'un écran visuel qui n'est pas toujours requis. Un simple avantage est qu'un clavier parlant, lorsqu'il est utilisé avec un téléphone standard ou un haut-parleur, peut permettre à une personne malentendante d'avoir une conversation bidirectionnelle par téléphone.

Sortir

La sortie d'un SGD peut être numérisée et/ou synthétisée : les systèmes numérisés lisent des mots ou des phrases directement enregistrés tandis que la parole synthétisée utilise un logiciel de synthèse vocale qui peut contenir moins d'informations émotionnelles mais permet à l'utilisateur de prononcer de nouveaux messages en tapant de nouveaux mots. Aujourd'hui, les individus utilisent une combinaison de messages enregistrés et de techniques de synthèse vocale sur leurs SGD. Cependant, certains appareils sont limités à un seul type de sortie.

Discours numérisé

Dispositif de génération de parole simple actionné par commutateur

Des mots, des phrases ou des messages entiers peuvent être numérisés et stockés sur l'appareil pour que la lecture soit activée par l'utilisateur. Ce processus est officiellement connu sous le nom de Voice Banking. Les avantages de la parole enregistrée comprennent qu'elle (a) fournit une prosodie naturelle et un naturel de la parole pour l'auditeur (par exemple, une personne du même âge et du même sexe que l'utilisateur de CAA peut être sélectionnée pour enregistrer les messages), et (b) elle fournit des des sons qui peuvent être importants pour l'utilisateur tels que rire ou siffler. De plus, les SGD numérisés offrent un certain degré de normalité à la fois pour le patient et pour sa famille lorsqu'ils perdent leur capacité à parler par eux-mêmes.

Un inconvénient majeur de l'utilisation uniquement de la parole enregistrée est que les utilisateurs sont incapables de produire de nouveaux messages ; ils se limitent aux messages préenregistrés dans l'appareil. Selon l'appareil, il peut y avoir une limite à la durée des enregistrements.

Discours synthétisé

Les SGD qui utilisent la parole synthétisée appliquent les règles phonétiques de la langue pour traduire le message de l'utilisateur en sortie vocale ( synthèse vocale ). Les utilisateurs ont la liberté de créer de nouveaux mots et messages et ne sont pas limités à ceux qui ont été préenregistrés sur leur appareil par d'autres.

Les smartphones et les ordinateurs ont augmenté l'utilisation des appareils vocaux synthétisés grâce à la création d'applications qui permettent à l'utilisateur de choisir parmi une liste de phrases ou de messages à prononcer dans la voix et la langue qu'il a choisies. Des applications telles que SpeakIt! ou Assistive Express pour iPhone offrent un moyen peu coûteux d'utiliser un appareil de génération de parole sans avoir à se rendre chez un médecin ou à apprendre à utiliser des machines spécialisées.

Les SGD synthétisés peuvent permettre plusieurs méthodes de création de messages qui peuvent être utilisées individuellement ou en combinaison : les messages peuvent être créés à partir de lettres, de mots, de phrases, de phrases, d'images ou de symboles. Avec la parole synthétisée, il existe une capacité de stockage pratiquement illimitée pour les messages avec peu de demandes d'espace mémoire.

Les moteurs vocaux synthétisés sont disponibles dans de nombreuses langues, et les paramètres du moteur, tels que le débit de parole, la plage de hauteur, le sexe, les schémas d'accentuation, les pauses et les exceptions de prononciation peuvent être manipulés par l'utilisateur.

Dispositif de génération de synthèse vocale du clavier

Ensemble de sélection et vocabulaire

L'ensemble de sélection d'un SGD est l'ensemble de tous les messages, symboles et codes disponibles pour une personne utilisant cet appareil. Le contenu, l'organisation et la mise à jour de cet ensemble de sélection sont des domaines de recherche active et sont influencés par un certain nombre de facteurs, notamment les capacités, les intérêts et l'âge de l'utilisateur. L'ensemble de sélection pour un système AAC peut inclure des mots que l'utilisateur ne connaît pas encore - ils sont inclus pour que l'utilisateur « grandisse ». Le contenu installé sur un SGD donné peut inclure un grand nombre de pages prédéfinies fournies par le fabricant, avec un certain nombre de pages supplémentaires produites par l'utilisateur ou l'équipe de soins de l'utilisateur en fonction des besoins de l'utilisateur et des contextes dans lesquels l'appareil sera utilisé. .

Sélection initiale du contenu

Les chercheurs Beukelman et Mirenda énumèrent un certain nombre de sources possibles (telles que les membres de la famille, les amis, les enseignants et le personnel soignant) pour la sélection du contenu initial d'un SGD. Une gamme de sources est nécessaire car, en général, une seule personne n'aurait pas les connaissances et l'expérience pour générer toutes les expressions vocales nécessaires dans un environnement donné. Par exemple, les parents et les thérapeutes pourraient ne pas penser à ajouter des termes d'argot, tels que " innit ".

Des travaux antérieurs ont analysé à la fois l'utilisation du vocabulaire des locuteurs en développement typique et l'utilisation des mots des utilisateurs de CAA pour générer du contenu pour les nouveaux appareils de CAA. De tels processus fonctionnent bien pour générer un ensemble central d'énoncés ou d'expressions vocales, mais sont moins efficaces dans les situations où un vocabulaire particulier est nécessaire (par exemple, des termes directement liés à l'intérêt d'un utilisateur pour l'équitation). Le terme « vocabulaire marginal » fait référence à un vocabulaire spécifique ou unique aux intérêts ou aux besoins personnels de l'individu. Une technique typique pour développer le vocabulaire marginal d'un appareil consiste à mener des entretiens avec plusieurs « informateurs » : frères et sœurs, parents, enseignants, collègues et autres personnes impliquées.

D'autres chercheurs, tels que Musselwhite et St. Louis suggèrent que les éléments de vocabulaire initiaux devraient être d'un grand intérêt pour l'utilisateur, être fréquemment applicables, avoir une gamme de significations et être pragmatiques dans leur fonctionnalité. Ces critères ont été largement utilisés dans le domaine de l'AAC comme contrôle écologique de la teneur en SGD.

Maintenance automatique du contenu

Utilisateur AAC avec appareil personnalisé

Beukelman et Mirenda soulignent que la sélection du vocabulaire implique également une maintenance continue du vocabulaire ; cependant, une difficulté dans la CAA est que les utilisateurs ou leurs aidants doivent programmer manuellement tout nouvel énoncé (par exemple, les noms de nouveaux amis ou des histoires personnelles) et il n'existe aucune solution commerciale pour ajouter automatiquement du contenu. Un certain nombre d'approches de recherche ont tenté de surmonter cette difficulté, allant des « entrées inférées », telles que la génération de contenu basé sur un journal de conversation avec les amis et la famille d'un utilisateur, aux données extraites d'Internet pour trouver des matériaux linguistiques, tels que le projet Webcrawler. De plus, en utilisant des approches basées sur Lifelogging , le contenu d'un appareil peut être modifié en fonction des événements qui se produisent pour un utilisateur au cours de sa journée. En accédant à davantage de données d'un utilisateur, davantage de messages de haute qualité peuvent être générés au risque d'exposer des données d'utilisateur sensibles. Par exemple, en utilisant des systèmes de positionnement global , le contenu d'un appareil peut être modifié en fonction de l'emplacement géographique.

Préoccupations éthiques

De nombreux SGD récemment développés incluent des outils de mesure et d'analyse des performances pour aider à surveiller le contenu utilisé par un individu. Cela soulève des inquiétudes quant à la confidentialité , et certains soutiennent que l'utilisateur de l'appareil devrait être impliqué dans la décision de surveiller l'utilisation de cette manière. Des préoccupations similaires ont été soulevées concernant les propositions d'appareils avec génération automatique de contenu, et la confidentialité est de plus en plus un facteur dans la conception des SGD. Comme les appareils AAC sont conçus pour être utilisés dans tous les domaines de la vie d'un utilisateur, il existe des problèmes juridiques, sociaux et techniques sensibles centrés sur une large famille de problèmes de gestion des données personnelles qui peuvent être rencontrés dans les contextes d'utilisation de la CAA. Par exemple, les SGD peuvent devoir être conçus de manière à prendre en charge le droit de l'utilisateur de supprimer les journaux de conversations ou le contenu qui a été ajouté automatiquement.

Défis

La programmation des dispositifs de génération de parole dynamique est généralement effectuée par des spécialistes de la communication augmentée. Les spécialistes sont tenus de répondre aux besoins des patients, car les patients choisissent généralement les types de mots/expressions qu'ils souhaitent. Par exemple, les patients utilisent des phrases différentes en fonction de leur âge, de leur handicap, de leurs intérêts, etc. Par conséquent, l'organisation du contenu est extrêmement chronophage. De plus, les SGD sont rarement couverts par les compagnies d'assurance maladie. En conséquence, les ressources sont très limitées en termes de financement et de personnel. Le Dr John Costello de l'Hôpital pour enfants de Boston a été la force motrice de la sollicitation de dons pour maintenir ces programmes en cours et dotés d'un bon personnel à la fois au sein de son hôpital et dans les hôpitaux à travers le pays.

Voir également

Les références

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