Téměř sto let poté, co německý neurolog Hans Berger v roce 1924 propagoval mapování lidské mozkové aktivity, vědci ze Stanfordské univerzity navrhli dva malé senzory, které lze vložit do mozku a propojené s počítačovým algoritmem, aby pomohly převést myšlenky do slov, aby pomohly paralyzovaným lidem vyjádřit se. . 23. srpna byla v časopise zveřejněna studie demonstrující použití takového zařízení u lidských pacientů Příroda. (Podobná studie byla publikována také v Příroda ten samý den.)
Vědci vytvořili rozhraní mozek-počítač (BCI) – systém, který převádí nervovou aktivitu do zamýšlené řeči – které pomáhá paralyzovaným jedincům, jako jsou lidé s mrtvicí nebo amyotrofickou laterální sklerózou (ALS), vyjadřovat své myšlenky prostřednictvím počítače. obrazovka. . Po implantaci mohou senzory velikosti pilulky posílat elektrické signály z mozkové kůry, části mozku spojené s pamětí, jazykem, řešením problémů a myšlením, do vlastního algoritmu umělé inteligence, který jej pak může použít k předpovědi zamýšlené řeči.
Tento BCI se učí identifikovat odlišné vzorce nervové aktivity spojené s každým z 39 fonémů nebo nejmenších částí řeči. Jedná se o zvuky anglického jazyka, jako je „qu“ v peří, „slyšel“ v dalším nebo „m“ v mat. Když se pacient pokouší promluvit, jsou tyto dekódované fonémy vkládány do komplexního samoopravného programu, který je sestavuje do slov a frází, které odrážejí zamýšlenou řeč. Prostřednictvím nepřetržitých cvičení software AI progresivně zlepšuje svou schopnost interpretovat mozkové signály uživatele a přesně překládat jeho řečové záměry.
„Systém má dvě složky. První je neuronová síť, která dekóduje fonémy neboli jednotky zvuku z nervových signálů v reálném čase, když se účastník snaží mluvit,“ říká spoluautorka studie Erin Michelle Kunzová, doktorandka elektrotechniky na Stanfordské univerzitě. prostřednictvím e-mailu. “Výstupní sekvence fonémů z této sítě je pak předána do jazykového modelu, který ji přemění na slovní text založený na statistikách anglického jazyka.”
Během 25 čtyřhodinových tréninků by Pat Bennett, který má ALS – onemocnění, které napadá nervový systém ovlivňující pohyb a fyzické funkce – procvičoval náhodné vzorky frází vybraných z databáze. Pacient by se například pokusil říct: „Takhle to bylo jen posledních pět let“ nebo „Odešel jsem přímo uprostřed toho“. Když se Bennett, nyní 68letý, pokusil přečíst danou větu, jeho mozková aktivita byla zaznamenána na implantovaných senzorech, poté implantáty poslaly signály do softwaru AI přes dráty připojené k algoritmu, který dekódoval pokus mozku mluvit se seznamem fonémů. , která by pak byla seskupena do slov poskytnutých na obrazovce počítače. Algoritmus v podstatě funguje jako automatická korekce telefonu, která se spustí během textových zpráv.
“Tento systém je trénován tak, aby věděl, která slova by měla být před ostatními a které fonémy tvoří která slova,” řekl Willett. “Pokud byly některé fonémy interpretovány nesprávně, je stále možné udělat dobrý odhad.”
Díky účasti na softwarových školeních dvakrát týdně po dobu téměř půl roku byl Bennett schopen přeložit svůj pokus o řeč rychlostí 62 slov za minutu, což je rychlejší než dříve zaznamenaná strojová řečová technologie, říkají Kunz a jeho tým. . Zpočátku byla slovní zásoba modelu omezena na 50 slov – pro jednoduché fráze jako „ahoj“, „já“, „jsem“, „hlad“, „rodina“ a „žízeň“ – s chybou menší než 10 procent. , která se pak rozšířila na 125 000 slov s chybovostí těsně pod 24 %.
Willett sice vysvětluje, že se nejedná o „skutečné zařízení, které mohou lidé používat v každodenním životě“, ale je to krok ke zvýšení rychlosti komunikace, aby se lidé s poruchami řeči mohli více asimilovat do každodenního života.
„Pro jedince, kteří utrpí zranění nebo mají ALS a ztratí schopnost mluvit, to může být zničující. To může ovlivnit jejich schopnost pracovat a udržovat vztahy s přáteli a rodinou a také komunikovat základní potřeby péče,“ říká Kunz. “Naším cílem této práce bylo zlepšit kvalitu života těchto jedinců a poskytnout jim přirozenější formu komunikace, a to tempem srovnatelným s tempem typické konverzace.”
Podívejte se na krátké video o průzkumu níže: