Ehkki inimkõne uurimine kuulub Tallinna Tehnikaülikoolis infotehnoloogia alla, on sel tihe kokkupuude ka keeleteaduse, psühholoogia ja statistikaga, rääkimata muudest valdkondadest, avaldab IT-teaduskonna aasta teadlaseks valitud Einar Meister.

Inimkõne on ilmselt praegu üks väheseid, kui mitte ainus uurimisobjekt kogu TalTechis, mille puhul tehakse tihedat koostööd Eesti Muusika- ja Teatriakadeemiaga. Selle üks eesmärk on parandada teksti arusaadavust ooperlikul laulmisel.

Teisalt on kõneuuringute valdkond oluline ka eesti keele püsimajäämiseks. Kuidas täpsemalt? „Eesti riigi põhiseaduslikuks ülesandeks on tagada eesti rahvuse, keele ja kultuuri säilimine läbi aegade. Tänapäeva infoühiskonnas jäävad püsima vaid need keeled, millel on olemas piisav keeletehnoloogiline tugi, st keelelist informatsiooni on võimalik automaatselt töödelda infotehnoloogiliste vahendite abil,“ selgitab Meister. 

Nii annabki tehnikaülikooli keeletehnoloogia laboris tehtav uurimis- ja arendustöö suure panuse meie emakeele püsimisse, eelkõige eestikeelse kõne uurimise ja kõnekorpuste ning keeletehnoloogilise toe arendamise teel. 

Kõnet saab uurida mitut moodi 

Meister täpsustab, et tema teadustöö üheks peamiseks suunaks on eksperimentaalfoneetilised uuringud – kõne akustilised, artikulatoorsed ja pertseptiivsed tunnused ja nende varieerumine sõltuvalt kõneldavast keelest (emakeel versus võõrkeel) ning kõneleja soost ja vanusest.

„Kõne on olemuslikult väga mitmekülgne uurimisobjekt. Lisaks akustilises signaalis kodeeritud keelelisele informatsioonile sisaldab kõnesignaal ka ekstra- ja paralingvistilisi tunnuseid, mis annavad kuulajale informatsiooni kõneleja soo, emakeele, vanuse, identiteedi ja emotsionaalse seisundi kohta.“ Lisaks varieeruvad aasta teadlase sõnul inimese kõne akustilis-foneetilised parameetrid sõltuvalt kõnestiilist – näiteks kas loetakse häälega teksti või on käsil spontaanne vestlus sõbraga. „Ja neid mõjutab omakorda akustiline keskkond, nt taustamüra ja ruumiakustika,“ räägib Meister. 

Inimkõne uurimine eeldab seega tõeliselt interdistsiplinaarset lähenemist, milleks kasutatakse teadmisi ja meetodeid küll keeleteadusest, psühholoogiast, kognitiivteadustest, signaalitöötlusest, infotehnoloogiast, statistikast jne. 

Teine, kõneuuringute rakenduslik suund ehk kõnetehnoloogia keskendub peamiselt kõnesignaalide masintöötluse meetodite ja rakenduste arendamisele, millest tuntumad on kõnesüntees ja kõne automaatne tuvastamine. Paljud eestlased, kes igapäevaselt kirjatööd teevad, on näiteks tuttavad TalTechi keeletehnoloogia laboris väljatöötatud veebipõhise kõnetuvastusteenusega. 

Aasta siis oli 1975

Kuidas kolleegide ja teadlaskonna seas kõrgelt hinnatud mees nii põneva valdkonnani jõudis, tuleb Einar Meistri sõnul minna tagasi aastasse 1975, kui ta Tallinna Polütehnikumi õpilasena sattus juhuse tahtel tollase Teaduste Akadeemia Küberneetika Instituudi kõneuurimise rühma praktikale. 

„Sel ajal tegeldi seal kõne analüüsi ja sünteesi uuringutega ning vastavate elektrooniliste katseseadmete ehitamisega. Mind pandi kokku tinutama erinevaid elektroonikaseadmeid,“ meenutab Meister. Üle ega ümber ei saa aga tema karismaatilisest juhendajast Mart Rohtlast, kes oskas tekitada noores mehes suurt huvi kõneuuringute ja laiemalt teadustöö vastu. „Juba Rohtla elufilosoofia oli noore inimese jaoks silmi avardav,“ nendib Meister.

Pärast tehnikumi kiitusega lõpetamist viis tee edasi tehnikaülikooli ehk TPIsse tööstuselektroonikat õppima, kuid osaliselt jätkus töö ka instituudis. Pärast ülikooli lõpetamist võeti Meister sinna täiskohaga inseneriks ja valdav osa tema akadeemilisest karjäärist ehk aastast 1982 kuni 2016. aastani, insenerist vanemteaduri ning foneetika ja kõnetehnoloogia labori juhini välja ongi seotud Küberneetika Instituudiga, kui see veel ei olnud tehnikaülikooli osa. Vahepeal, 1998. aastal kaitses ta tehnikaülikoolis magistritöö ja seejärel 2003. aastal Tartu ülikoolis doktoritöö üldkeeleteaduse alal. Alates 2017. aastast töötab Meister juba tarkvarateaduse instituudi keeletehnoloogia labori vanemteaduri ametikohal, ehkki põikas vahepeal veidikeseks ka põhjanaabrite juurde – aastatel 2018-2020 oli ta Ida-Soome ülikooli üldkeeleteaduse professor.

„Tagantjärele hinnates on kahe valdkonna, elektroonika ja keeleteaduse sümbioos osutunud minu akadeemilise karjääri üheks olulisemaks tugevuseks,“ nendib ta.

Ooperilaul ja kõnetehnoloogia 

Viimastel aastatel on Meistri tööpagasisse lisandunud lauluhääle uuringud koostöös Eesti Muusika- ja Teatriakadeemiaga ETAGi rühmagrandi raames (2022-2026). „Selle eesmärgiks on selgitada vokaalide ja konsonantide mõju teksti arusaadavusele ooperlikul laulmisel erinevates akustilistes tingimustes.“ Töö tulemusi saab kasutada ooperilauljate koolitamisel.

Tema töö teiseks oluliseks suunaks on kõnetehnoloogia arenduseks ja foneetilisteks uuringuteks vajalike kõnekorpuste loomine. „Kui foneetikauuringuteks võib mõnel juhul piisata ka ühe-kahe inimese kõnenäidetest, siis kõnetuvastuse treenimiseks on vaja oluliselt suurema mahuga korpusi, mis sisaldavad võimalikult paljude, isegi tuhandete inimeste kõnenäiteid erinevates kõnestiilides,“ selgitab Meister. 

Erinevaid kõnekorpusi on tema sõnul kogutud alates 1995. aastast, mis tähendab, et tänaseks on eestikeelse kõnetuvastuse treenimiseks kasutatava kõnematerjali maht juba ca 1200 tundi, erinevaid kõnelejaid ca 5000. „Foneetikauuringutes on enam kasutust leidnud nt aktsendiga kõne (ca 80 tundi, 200 kõnelejat), lastekõne (ca 70 tundi, 300 kõnelejat) ja eakate kõne (ca 95 tundi, 200 kõnelejat) korpused,“ loetleb Meister tähtsaid tulemusi. 

Tööd tuleb aina juurde

Käesoleval aastal teeb nende labor ettevalmistusi hääle biomarkerite korpuse loomiseks. „Hääle biomarker on kõnesignaalist eraldatud signatuur, mis on seotud kliinilise tulemusega,“ selgitab Meister. 

On teada, et kõne- ja keelehäired (düsartria, kogelemine, afaasia jne), neuromotoorsed häired (nt Parkinsoni tõbi) ja neurokognitiivsed häired (nt Alzheimeri tõbi), mis mõjutavad fonatsiooni või hingamist, võivad põhjustada mõõdetavaid muutusi inimhääles. 

Meister tõdeb, et tehisintellekti meetodite võidukäik koos helisignaali töötlemise tehnikatega on avanud uued perspektiivid hääle kasutamisel haiguste tuvastamiseks või jälgimiseks ja kõnetehnoloogiate integreerimiseks kliinilisse praktikasse. 

„Maailmas on kogutud mitmeid selliseid kõnekorpusi, mida kasutatakse hääle biomarkerite uurimiseks ja tõlgendamiseks, aga Eestis sellist kõnekorpust seni ei eksisteeri.“ 

„Mul on elus õpetajate ja kolleegidega vedanud!“

Kui küsida aasta teadlaselt, mis on need omadused, mida õppida ei saa, siis pakub Meister, et see sõltub inimesest. „Teadlaseks kasvamise tee ja selleks kuluv aeg on ilmselt üsna individuaalsed. See on pidev õppimise ja arenemise protsess, mille eelduseks on vajalikud jätkuv uudishimu, avatus uutele ideedele, kriitiline mõtlemine, sihikindlus ja eneseusk, et sinu uurimistöö tulemused on ühiskonnale vajalikud,“ arutleb Meister. Väga suur roll on ka õpetajatel, mentoritel ja kolleegidel, kes erinevatel eluetappidel (tulevase) teadlase teele satuvad ja tema arengut mõjutavad/suunavad. 

„Arvan, et mul on väga vedanud, et minu akadeemilisele arenguteele on sattunud mitmed mulle olulised mentorid ja kolleegid ning et mul on olnud võimalus teadlaseks kasvada tollase Küberneetika Instituudi unikaalses akadeemilises keskkonnas.“