RSI

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo:

RIPRODUTTORE SONORO INTERATTIVO

di Gaeta Andrea, nato a Termini Imerese (PA) il 30.5.1942, di nazionalità italiana, residente in piazza S.M. Ausiliatrice 38, 00181 Roma, domiciliato in via Mantellini 10, 00179 Roma.

Depositata presso l'U.P.I.C.A. di Roma il 10.5.1988 ( 47936A88 )

( Brevetto n. 1224890 del 24.10.1990 )

RIASSUNTO

Trattasi di un computer atipico che, invece di avere i dati immagazzinati in una tradizionale memoria digitale, utilizza la memoria analogica di un comune nastro magnetico a più piste.

Le registrazioni che costituiscono il "software" di tale computer contengono lezioni, quiz e test di varia natura (nonchè le relative soluzioni) e sono "montate", sulle varie piste, in maniera sincronizzata e opportunamente correlata (ad esempio nella pista 1 i commenti per le risposte esatte e nella pista 2 quelli per le risposte errate). Un selettore logico, controllato da opportuni codici (anch'essi registrati sul nastro) e dalla "microtastiera" esterna, le smista via via all'uscita del sistema (cuffia o altoparlante).

Questo computer a memoria analogica, se da un lato presenta lo svantaggio di una codificazione pochissimo efficiente e una bassissima velocità di elaborazione, dall'altro permette un feedback nel linguaggio naturale (Riproduttore Sonoro Interattivo)

Queste caratteristiche escludono il trovato dalle usuali applicazioni dei computer (calcolo, data base, word processing), ma esso può avere grande applicazione per l'insegnamento delle materie umanistiche o per audiogiochi di nuova concezione.

In particolare è descritto, con l'ausilio del relativo schema a blocchi funzionale, un laboratorio linguistico interattivo per l'apprendimento friendly delle lingue (istruzione programmata).

E' fatto anche cenno ad altri sussidi didattici e a nuovi giochi fonetici facilmente realizzabili col trovato (anche in una economica versione Walkman-compatibile).

DESCRIZIONE TECNICA

Il trovato concerne un apparecchio a metà strada tra un sussidio audiovisivo (laboratorio linguistico) e uno di tipo informatico (computer dotato di sintesi vocale).

Il laboratorio linguistico è una macchina per insegnare (teaching machine) con un'ottima resa sonora, ma priva dell'interattività necessaria per il proficuo apprendimento da parte dello studente; il computer con voce sintetica permette invece questa interazione studente/macchina, ma la sua pessima fedeltà vocale, molto spesso, ne riduce l'efficacia didattica e ne scoraggia l'uso.

Il trovato, accoppiando le due macchine, ne azzera gli svantaggi e ne riunisce i pregi; può quindi essere considerato sia come un riproduttore sonoro computerizzato (Logic Player), sia come un computer parlante con voce naturale. In pratica si tratta di un computer di nuova concezione che, invece di avere i dati immagazzinati in una memoria digitale, usa la memoria analogica di un comune nastro magnetico a più piste.

E' noto che qualunque segnale analogico può essere digitalizzato e memorizzato in supporti a stato solido, ma, allo stato attuale della tecnica, il costo dei chip di silicio diventa proibitivo quando i dati da immagazzinare sono, come in questo caso, enormi. Un "computer con memoria analogica" (sia su nastro che su silicio) se da una parte è quasi un controsenso perchè ovviamente non può consentire che una codificazione pochissimo efficiente e una velocità di elaborazione bassissima, dall'altra però fornisce un prezioso feedback interattivo nel linguaggio naturale.

L'invenzione pertanto non è adatta alle usuali applicazioni dei computer (calcolo, data base, word processing, ecc.), ma può essere molto utile nei campi meno "logici" dello scibile, in cui la matematica e la scrittura non siano strettamente necessari e in cui si privilegi l'oralità delle comunicazioni interpersonali: le scienze umane e il gioco ricreativo (play)

Questo computer a dimensione umana, essendo privo di monitor, tastiera e stampante, ha un hardware ridottissimo: una piccola unità di elaborazione munita di pochi tasti, una memoria di massa costituita da un lettore di nastri magnetici e una cuffia. Il suo software è invece implementato, insieme ai dati analogici, su normali audiocassette, il cui nastro magnetico a quattro piste è suddiviso in opportune aree di memoria (parallele e sequenziali) ognuna contrassegnata da un marker (indirizzo in codice digitale).

D'ora in avanti, per chiarezza, si farà riferimento solo alla applicazione più importante del trovato (laboratorio linguistico); altre applicazioni saranno poi brevemente descritte alle pagg.7/8.

I laboratori linguistici attuali possono essere dei semplici registratori monofonici (eventualmente muniti di cuffia con microfono autoamplificato) oppure possono essere del tipo audio attivo comparativo, muniti cioè di una pista supplementare in cui lo studente registra e riascolta la propria pronuncia. Essi permettono anche l'attuazione di test fonetici, allo scopo di addestrare gli studenti alla percezione uditiva e alla pronuncia di fonemi, parole e frasi della lingua straniera.

Allo stato attuale della tecnica però tutti i tipi di laboratori linguistici hanno le seguenti gravi limitazioni:

1) Non sollecitano gli interessi degli allievi (che, insieme alla nozione, chiedono la comunicazione del rapporto umano);

2) la presenza al monitor dell'istruttore è indispensabile, in quanto il sistema manca di interattività;

3) la risposta ai test non è immediata, perchè l'alunno deve aspettare (a volte parecchie settimane) che la griglia con le sue risposte scritte venga corretta e valutata dall'insegnante;

4) la ripetizione dei test fissi si rivela inutile perchè non permette di snidare gli errori o i vuoti percettivi radicati.

Lo scopo della presente invenzione è quello di eliminare tali inconvenienti. Il trovato infatti, senza utilizzare costose computerizzazioni o inadatte sintesi vocali, presenta i seguenti vantaggi rispetto ai laboratori linguistici tradizionali:

1) un colloquio molto amichevole (friendly) perchè la macchina risponde in linguaggio naturale;

2) un continuo rimescolamento dei test presentati;

3) una immediata interazione studente/macchina.

4) un sistema di conteggio delle risposte esatte (vedi avanti) che motiva fortemente l'allievo ad autovalorizzare le proprie capacità, grazie anche all'obbiettiva valutazione della preparazione raggiunta (teoria del rinforzo).

L'invenzione è esposta più in dettaglio nel seguito con l'aiuto della tavola di disegno n.1 che rappresenta lo schema a blocchi funzionale di un laboratorio linguistico interattivo.

Tale diagramma si riferisce al caso più generale di attuazione, con 2 soli canali audio di ingresso (piste); le linee tratteggiate permettono tuttavia di estenderne facil-mente il funzionamento ai casi particolari di 3 o più canali.

Il dispositivo è munito di 2 o più ingressi a cui pervengono (dal nastro magnetico a più piste o da altri supporti di memoria) dei segnali preregistrati, con un sincronismo particolare, che vengono selezionati, in modo logico o casuale, e inviati sull'unica uscita presente nel dispositivo (e da qui mandati in cuffia o ad un ulteriore stadio amplificatore).

Per la chiara comprensione del funzionamento del sistema, tenuto conto della stretta interdipendenza hardware/software del trovato, bisogna premettere una descrizione esemplificativa del contenuto delle due registrazioni (il cosiddetto "software" dei laboratori linguistici), nonchè la particolare strategia del loro uso.

Tale software, preregistrato (per esempio) sulle due piste di una normale audiocassetta, è essenzialmente suddiviso in tre parti consecutive:

1) una fase di lezione, dove sono presentati suoni di pronuncia equivocabile (ad esempio: "sheep" e "ship");

2) una fase di test, in cui è registrata una sola parola del test (quindi su una pista "sheep" e sull'altra "ship");

3) una fase di feedback, cioè di risposta della macchina alla risposta dello studente. E pertanto: nella pista 1 dei commenti per la risposta esatta; nella pista 2 delle spiegazioni per la risposta errata, con eventuale rimandi a lezioni precedenti.

Alla fine di quest'ultima fase, se il test è stato superato, ricomincia il "ciclo" con la lezione successiva, un nuovo test e una nuova risposta; se invece il test, o i test, non sono stati superati, la macchina ripete di nuovo la lezione (duplicata su un'altra pista: istruzione programmata "ad albero"), e così via.

Solo la prima parte del "ciclo" è quindi identica per ogni pista; le altre due devono essere registrate separate (e sincronizzate) su ogni pista. Inoltre nella pista 1 deve essere registrato un segnale (marker) di frequenza prestabilita (ad es. 1500 Hz) per attivare la commutazione casuale delle piste prima di ogni test (vedi avanti).

La seguente tabella chiarisce la struttura di tale software:

	LEZIONE	MARKER	TEST	RISPOSTA
pista 1	sheep vs ship	(1500 Hz)	sheep	molto bene
pista 2	sheep vs ship	-	ship	no, attento a...

Prima di passare alla descrizione dello schema a blocchi funzionale (tavola di disegno n.1), è necessario precisare ancora che, dal punto di vista "fisico", le registrazioni del software appena descritto sono suddivise in due sole parti:

1.TESTO = commento alla risposta precedente + lezione successiva

2. TEST (fonema, parola o frase di pronuncia equivocabile).

All'inizio del funzionamento col pulsante RESET (R) si azzera il CONTATORE delle risposte ESATTE (CE) e quello delle risposte TOTALI (CT), si resetta il flip-flop TESTO/TEST (T/T) in posizione TESTO e si predispone il SELETTORE LOGICO (SL) sull'ingresso 1.

In cuffia viene così "smistato" ciò che è registrato nel canale audio 1 del supporto di memoria di cui è dotata la macchina (nastro magnetico, CD, DAT, EPROM, RAM, ecc.).

Nel momento in cui all'ingresso 1 arriva il marker a 1500 Hz (cioè alla fine della lezione, quando la macchina deve proporre il test fonetico) il DECODER (D) setta il flip-flop (T/T) in posizione TEST, disabilita per qualche istante la LOGICA delle RISPOSTE (LR) e attiva l'OSCILLATORE (O) che, tramite il SELETTORE CASUALE (SC) e la porta LOGICO/CASUALE (L/C), mette il SELETTORE (S) in una posizione del tutto casuale.

In cuffia lo studente ascolta così il suono-test precedentemente registrato nella pista selezionata con questo sistema casuale e, subito dopo, dà la sua risposta tramite uno dei 2 (o più) pulsanti che attivano la LOGICA della RISPOSTA (LR) del circuito.

In particolare egli deve premere il pulsante P1 se ritiene di aver percepito "sheep" (parola registrata nella pista 1) o il pulsante P2 se ritiene di aver percepito "ship" (parola registrata nella pista 2); qualora il sistema includesse un'altra "uscita casuale" l'allievo dovrebbe premere il pulsante P3 ad essa abbinato.

La selezione casuale delle piste è attivata quindi, secondo il processo descritto, dal marker; la selezione logica invece viene attivata dalla risposta dello studente, mediante il circuito (LR) che resetta il flip-flop T/T in posizione TESTO e che:

se la risposta è esatta, pone - tramite il CIRCUITO di COINCIDENZA (CC), il SELETTORE LOGICO (SL) e la porta (L/C) - il selettore (S) sulla pista 1 (che contiene il commento alle risposte esatte);

se la risposta è errata, mette il selettore (S) - tramite la stessa logica - sulla pista 2 (che contiene i commenti alle risposte errate e l'eventuale ripetizione della lezione).

Il CONTATORE delle risposte TOTALI (CT) conta tutte le risposte date ai test e ne visualizza il numero nel relativo display; le risposte esatte vengono invece conteggiate dal CONTATORE delle risposte ESATTE (CE) e visualizzate (eventualmente in tempi differiti) dal relativo display.

Il VISUALIZZATORE (V1), munito ad esempio di una lampada verde e di una rossa, segnala l'esattezza o meno della risposta.

Questo indicatore risulta ridondante (perchè il feedback della macchina, come già detto, è peculiarmente fonetico) e quindi può essere omesso.

Il VISUALIZZATORE (V2), costituito ad esempio da una lampada gialla, lampeggiando alla frequenza di circa 30 Hz (in concomitanza col marker a 1500 Hz) segnala il "sorteggio" delle piste e poi, restando acceso, indica lo stato di TEST.

Il VISUALIZZATORE (V3) (opzionale) visualizza, tramite altre spie luminose, quale pista è stata "sorteggiata" e può essere posto nella consolle di regia dei laboratori linguistici multiutenti, per avvertire l'insegnante della parola-test contemporaneamente proposta a tutti gli allievi.

Il COMPARATORE (C), implementabile solo in sistemi con più di 2 piste, consente una ulteriore scelta logica tra le varie piste disponibili (istruzione programmata, unità didattiche ad albero, commenti differenziati: troppi errori, molto bravo, ecc.), in modo che lo studente possa mantenere un proprio ritmo di apprendimento.

Nel nastro magnetico possono essere lasciati degli spazi vuoti per dar tempo all'allievo di esercitarsi nella pronuncia; se poi si desidera che egli possa comparare la propria pronuncia con quella registrata dal docente, si deve ricorrere ad un sistema con un minimo di tre piste: due in lettura (a selezione logica) e una in registrazione/lettura.

Il controllo interattivo, ovviamente, può essere effettuato non soltanto sulle discriminazioni percettive (minimal pairs), ma anche su altri argomenti (grammatica, sintassi, ecc). In ogni caso la vicendevole compenetrazione delle lezioni, dei test, delle risposte dell'allievo e delle risposte della macchina assicura un buon rendimento didattico del laboratorio linguistico interattivo descritto, a condizione però che il "software" del sistema venga preparato da validi specialisti, esperti di didattica, psicologia, pedagogia, glottodidattica, teoria dell'apprendimento, istruzione programmata, linguistica, ecc.

Inoltre è auspicabile una fase di sperimentazione nelle scuole per poter valutare appieno tutte le potenzialità del trovato.

Il Riproduttore Sonoro Interattivo può essere efficacemente adoperato anche in sussidi didattici per lo studio individuale di materie tradizionalmente "nozionistiche". Ad esempio una cassetta di Geografia (audiolibro) potrebbe contenere, inter-vallate nella lezione, anche alcune domande a scelta multipla (ad esempio con tre alternative), con risposta codificata nello stesso nastro (ad es. una serie di marker a frequenza un pò diversa oppure registrati sulla prima pista, sulla seconda o su entrambe). Il nastro infatti, oltre a parlare allo studente nella lingua naturale, "parla" anche alla logica del circuito nella scarna "sublingua" del codice binario, l'unica che essa è in grado di capire. I circuiti logici del trovato provvedono poi a selezionare opportunamente la pista da riprodurre, in base alla risposta dello studente (attuata tramite la microtastiera descritta), in modo che l'ascolto di questo audiolibro risulti non passivo, ma interattivo.

Risposte con commenti meno generici e più differenziati si possono registrare predisponendo altre piste (commutazione in parallelo) e/o in sequenza sulla stessa pista (commutazione in serie). In tutti i casi sono necessari sincronizzazioni e temporizzazioni ben precise, in modo che la "regia" automatica del sistema possa, di volta in volta, "mandare in onda" (cioè in uscita) lo "spezzone sonoro" più adatto, tenuto conto non solo dell'ultima risposta dell'allievo, ma anche del numero delle risposte esatte date in precedenza. Quando tale segmento di nastro non è ad "accesso immediato" (perchè registrato più avanti), il selettore logico seleziona una "musica di attesa" generata da un piccolo sintetizzatore interno (analoga a quella di alcuni centralini telefonici) per bypassare temporaneamente le frasi indesiderate.

Chiaramente con lo stesso principio si possono preparare domande di qualunque materia, anche non scolastica (cinema, sport, ecc.). In tal caso il trovato, incorporato in un normale Stereo Player (Walkman) o in una minuscola interfaccia tascabile da collegare in serie alla cuffia, potrebbe servire da passatempo educativo (una specie di giornale enigmistico fonico). In tale audiogioco una simpatica idea potrebbe essere quella di sostituire la musichetta di attesa con dei finti ronzii randomizzati per simulare il grande "sforzo" del computer nell'"elaborare" la risposta!

Le lezioni e i test fonici hanno il vantaggio, rispetto a quelli tradizionali della carta stampata, di imprimersi meglio nella mente dello studente e sono particolarmente utili ai ciechi. In quest'ultimo caso, dovendo l'interfac-ciamento essere soltanto fonetico/acustico, il punteggio finale sarà elaborato e annunciato dalla macchina con sintagmi (registrati a fine nastro) del tipo:

HAI TOTALIZZATO (breve attesa) VENTI (breve attesa) SETTE

Lo stesso principio delle unità di lezioni programmate (ad albero e con blocchi: teoria del padroneggiamento o mastery learning) può essere applicato in audiolibri gialli, nei quali il lettore, guidato interattivamente in labirinti di alternative depistanti, diventa il detective che percorre o meno l'unica strada giusta per giungere alla soluzione.

Un'altra applicazione ludico/didattica del trovato potrebbe essere quella della composizione di una frase partendo da una serie di parole riprodotte a caso. Se ad esempio nelle 2 piste vi fossero le seguenti registrazioni sincronizzate:

1: QUESTO GIOCO VUOLE ESSERE SOLO UN PIACEVOLE PASSATEMPO

2: SENZA CAVALLO MANGIA AVERE NIENTE SIA CRETINO SUPPLIZIO

potrebbe inizialmente presentarsi la frase senza senso:

SENZA GIOCO MANGIA AVERE NIENTE UN CRETINO PASSATEMPO

e compito del giocatore sarebbe quello di accettare (ENTER) o meno le singole parole, man mano che vengono riprodotte, fino ad ottenere la frase (di senso compiuto) della pista 1.

Per tale gioco le registrazioni dovranno essere effettuate molte volte di seguito oppure si potrà efficacemente utilizzare una cassetta a nastro continuo. Inoltre, collegando due interfacce interattive allo stesso Walkman, si potrebbero effettuare gare tra 2 o più giocatori (vince chi ricompone per primo la frase).

Scegliendo opportunamente le parole registrate in sincrono sulle piste si possono ottenere anche divertenti "oroscopi".

Una variante più sofisticata del gioco delle "frasi senza senso" è quella di registrare su una pista un famoso verso poetico, rispettandone la metrica, e sull'altra le corrispondenti parole isolate prosodicamente (concordanti quindi solo sintatticamente). Il gioco stavolta diventa percettivo e consiste nel rimontare (eventualmente nel più breve tempo) il verso realmente musicale (l'avvenuta ricomposizione sarà segnalata da una apposita spia).

Come si vede le applicazioni del trovato sono molteplici ed altre potranno senza dubbio essere escogitate da chiunque, una volta assimilata la semplice ed economica soluzione tecnica del connubio hardware/software di questo computer dotato di voce naturale o Riproduttore Sonoro Interattivo che dir si voglia.

The Teaching machine

Nel gennaio 1989 ho costruito la Teaching machine, una versione del Logic player un po' più compatta, e l’ho dotata, con l’aiuto di Maria Cristina Vicentini e di Ninni Mogavero, del seguente software dimostrativo registrato su nastro:

This is a short software showing the TEACHING MACHINE (RSI) patented by Mr. Andrea Gaeta, an Italian teacher of electrical technology.

The system is based on the logic (or possibly casual) switching of the two (or more) tracks of any walkman, which support both an analogic software (as in a linguistic lab) and a digital software (as in computers).

The importance of this system is that of allowing the interactivity, thanks to the tests (with three possible answers) based on previously explained subjects.

The absolute originality of this system is that of not having a graphic feedback, no artificial voice: it used a natural voice.

first test : Does this teaching machine make use of 1) analog software;

2) digital software;

3) either softwares.

track 1: Very well. In fact it can be considered a middle course between a computer and a linguistic lab.

track 2: No, the right answer is the third, becouse make use of either softwares.

It is a many purpose system to be widely used in many fields such as: teaching aids, phonetic games, acoustic guides in the museums, selflearning or any subject (with the possibility of setting up the magnetic tapes).

second test: What is the advantage of this system? 1) to have an optical feedback;

2) to have a phonetic feedback;

3) to have an acoustic feedback.

track 1: Yes, actually in our natural language any answer is hot, while the answers visualized on a display and the beps are rather cold

track 2: No, I’m sorry. The feedback of this machine is phonetic, it doesn’t concern the cold answers of the displays or the computer beps

Lastly, a third question on another detail of this machine.

third test: What does the small display that flashes to invite to give an answer represent?

1) The number of right answers;

2) the number of whole answers;

3) a time maker.

track 1: Very well, congratulation!

track 2: No, it’s wrong. The display represents the number of the right answers.

In more sophisticated versions of this machine, this score can be also announced at the end of the tape. The marker you are listening to in few seconds is to visualize the whole score.

To understand how the machine works, you can listen to this software from the beginning, answering in a wrong way intentionally.

Traduzione del SOFTWARE DIMOSTRATIVO

Questa è una breve dimostrazione del RSI Teaching machine brevettata dal sig. Andrea Gaeta, un insegnante italiano di elettrotecnica.

Il sistema è basato sulla commutazione logica (o eventualmente casuale) delle due (o più) piste di qualsiasi riproduttore sonoro contenenti sia un software analogico (come nei laboratori linguistici) sia un software digitale (come nei computer).

L'importanza del sistema è quella di consentire l'interattività, grazie ai test (con tre o più possibili risposte) su argomenti di qualsiasi natura precedentemente spiegati.

L'assoluta novità del sistema è quella di non avere un feedback grafico, nè con voce artificiale, ma in linguaggio naturale.

primo test Questa teaching machine utilizza 1) un software analogico;

2) un software digitale;

3) entrambi i software.

Pista 1: Bene, infatti essa si può considerare una via di mezzo tra un computer e un laboratorio linguistico.

Pista 2: No, la risposta esatta era la terza perchè questa macchina lavora con entrambi i software.

Le applicazioni del sistema sono moltissime: sussidi didattici, giochi fonetici, guide acustiche per i musei, autoapprendimento di qualsiasi materia (con possibilità di preparare da soli i nastri magnetici).

secondo test Il vantaggio di questo sistema è 1) avere un feedback ottico;

2) avere un feedback fonetico;

3) avere un feedback acustico.

Pista 1: Si, infatti una risposta con voce naturale è calda, mentre i display o i bep dei computer sono piuttosto freddi

Pista 2: No, mi dispiace. Il feedback è fonetico, non ha a che vedere con le fredde risposte dei display o i bep dei computer

Ed ora, per finire, una terza domanda su un altro particolare di questa macchina (per valutare l'acume dell'interlocutore, dato che l'argomento non è stato spiegato!).

terzo test: Il piccolo display che lampeggia per invitare alla risposta rappresenta:

1) il numero delle risposte esatte;

2) il numero delle risposte totali;

3) un marcatempo.

Pista 1: Benissimo, mi complimento!

Pista 2: No, esso esprime il numero delle risposte esatte.

In versioni più sofisticate della macchina tale punteggio può anche essere annunciato alla fine del nastro. Il marker che si sentirà tra qualche secondo serve per poter visualizzare il punteggio totale.

Per comprendere meglio come funziona questa macchina, riavvolgere il nastro e rispondere alle varie domande in modo volutamente errato.