Τεχνολογία

Οι νευροεπιστήμονες έχουν εκπαιδεύσει το νευρικό δίκτυο για να μεταφράσουν τα σήματα του εγκεφάλου σε αρθρική ομιλία

Χρησιμοποιώντας την τεχνολογία εγκεφαλικής ανίχνευσηςτης δραστηριότητας, της τεχνητής νοημοσύνης και της σύνθεσης ομιλίας, επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο Columbia (ΗΠΑ) δημιούργησαν μια συσκευή ικανή να μεταφράσει τις σκέψεις ενός ατόμου σε αρθρωτό λόγο. Τα αποτελέσματα της μελέτης, που δημοσιεύτηκαν στο περιοδικό Scientific Reports, αποτελούν ένα σημαντικό βήμα στη βελτίωση των διεπαφών εγκεφάλου-υπολογιστή. Στο μέλλον, τέτοιες συσκευές μπορούν να χρησιμοποιηθούν από άτομα που έχουν χάσει την ικανότητα να μιλούν ως αποτέλεσμα τραυματισμού ή ασθένειας.

Ανάπτυξη μιας συσκευής που συνδέει τις ευκαιρίεςσυνθέτης ομιλίας και συνθετητής τεχνητής νοημοσύνης Ο νευροβιολόγος Neem Mesgarani, ο συγγραφέας της μελέτης, και οι συνεργάτες του στράφηκαν στις πιο πρόσφατες εξελίξεις στον τομέα της τεχνολογίας βαθιάς μηχανικής μάθησης και σύνθεσης ομιλίας. Το αποτέλεσμα της δουλειάς τους ήταν ένας φωνοκωδικοποιητής με τεχνητή νοημοσύνη, ικανός να ερμηνεύει με ακρίβεια την εγκεφαλική δραστηριότητα απευθείας από τον ακουστικό φλοιό και μετά να την μεταφράζει σε διακριτή ομιλία. Οι συντάκτες της εργασίας σημειώνουν ότι η ομιλία σε αυτή την περίπτωση είναι πολύ μηχανογραφημένη, αλλά οι άνθρωποι μπορούν να αναγνωρίσουν τις λέξεις στις περισσότερες περιπτώσεις.

Σύμφωνα με τους δημιουργούς, στην καρδιά της νέας συσκευής,που χρησιμοποιούνται για την αναπαραγωγή της ομιλίας που προκύπτει, χρησιμοποιείται η ίδια τεχνολογία που χρησιμοποιείται στους ψηφιακούς βοηθούς όπως οι Alexa, Siri και Google Assistant.

Αρχικά, οι ειδικοί εκπαίδευσαν σωστά τον φωνοκωδικοποιητή.ερμηνεύουν την ανθρώπινη εγκεφαλική δραστηριότητα. Για το σκοπό αυτό, οι επιστήμονες προσκάλεσαν πέντε εθελοντές που την εποχή εκείνη υποβάλλονταν σε θεραπεία για επιληψία για να συμμετάσχουν στο πείραμα. Και οι πέντε εμφυτεύτηκαν ηλεκτρόδια ηλεκτροεγκεφαλογράμματος στον ακουστικό φλοιό.

«Ζητήσαμε από τους ασθενείς που πάσχουν από επιληψία,οι οποίοι υποβάλλονται ήδη σε χειρουργική αγωγή στον εγκέφαλο, ακούν τις προτάσεις που προφέρονται από διαφορετικούς ανθρώπους. Ταυτόχρονα, αναλύσαμε τα πρότυπα στην εγκεφαλική δραστηριότητα των ασθενών. Από τα προκύπτοντα νευρικά μοντέλα και έμαθε φωνοκωδικοποιητή, "- εξηγεί ο Mesgarani.

Οι ασθενείς κλήθηκαν να ακούσουν τις ηχογραφήσεις στις οποίεςηθοποιοί διαβάζει την ακολουθία των αριθμών από 0 έως 9. Ταυτόχρονα επιστήμονες σταθερό σήματα του εγκεφάλου, και στη συνέχεια πέρασε μέσα από ένα φωνοκωδικοποιητή, για σήματα για τα οποία θαμπάδα ρυθμίζεται το νευρωνικό δίκτυο να αναλύσει τους ήχους του φωνοκωδικοποιητή να παράγει ήχους σε απόκριση προς αυτά τα σήματα. Ως αποτέλεσμα, θα μπορούσατε να ακούσετε μια ρομποτική φωνή που θα επαναλάμβανε την ακολουθία των προφορικών αριθμών. Για να αξιολογήσουν τα αποτελέσματα, οι επιστήμονες κάλεσαν 11 άτομα με εξαιρετική ακοή.

"Αποδείχθηκε ότι οι άνθρωποι μπορούν να αναγνωρίσουν τις λέξειςσε περίπου 75% των περιπτώσεων, οι οποίες υπερβαίνουν σε μεγάλο βαθμό τυχόν προηγούμενες προσπάθειες. Ο ευαίσθητος φωνοκωδικοποιητής και τα ισχυρά νευρικά δίκτυα δημιούργησαν τους ήχους που ακούστηκαν από τους ασθενείς με εκπληκτική ακρίβεια », λέει ο Mesgarani.

Στο μέλλον, η ομάδα του Mesgarani πρόκειται να διδάξεινευρωνικό δίκτυο για να προφέρει πιο σύνθετες λέξεις, φράσεις και ακόμη και ολόκληρες προτάσεις. Μετά από αυτό, θέλουν να αναπτύξουν ένα εμφύτευμα που μπορεί να μεταφράσει τις σκέψεις ενός ατόμου σε πλήρη ομιλία.

"Για παράδειγμα, αν ο ιδιοκτήτης του εμφυτεύματος σκέφτεται: «Χρειάζομαι ένα ποτήρι νερό», το σύστημά μας μετράει τα σήματα από τον εγκέφαλο και τα μεταφράζει σε ομιλία. Αυτό θα δώσει σε όσους έχουν χάσει την ικανότητα να μιλήσουν λόγω τραυματισμού ή ασθένειας, μια νέα ευκαιρία επικοινωνίας με τον έξω κόσμο », προσθέτει ο Mesgarani.

Μπορείτε να συζητήσετε την εξέλιξη των Αμερικανών επιστημόνων στην Τηλεδιάσκεψη μας.