Inteligența artificială a redat vocea unei femei paralizate

Cercetătorii de la Universitatea din California, San Francisco și Berkeley au dezvoltat o interfață creier-calculator (BCI) care a permis unei femei cu paralizie severă cauzată de un accident vascular cerebral la trunchiul cerebral să vorbească printr-un avatar digital. Aceasta este prima dată când fie vorbirea, fie expresiile faciale au fost sintetizate din semnalele cerebrale.

Interfața Creier-Calculator (BCI)

BCI-ul dezvoltat a permis decodarea semnalelor cerebrale în text la o viteză de aproape 80 de cuvinte pe minut, o îmbunătățire semnificativă față de tehnologia disponibilă comercial. Dr. Edward Chang, care a lucrat la tehnologia BCI timp de peste un deceniu, speră ca această cercetare să conducă la un sistem aprobat de FDA care să permită vorbirea din semnalele cerebrale în viitorul apropiat.

Implantarea Electrozilor

Chang a implantat un dreptunghi subțire de 253 de electrozi pe suprafața creierului femeii, peste zonele critice pentru vorbire. Electrozii au interceptat semnalele cerebrale care, dacă nu ar fi fost accidentul vascular cerebral, ar fi ajuns la mușchii limbii, maxilarului și laringelui, precum și la față.

Antrenarea Algoritmilor de Inteligență Artificială

Pacienta a lucrat cu echipa timp de săptămâni pentru a antrena algoritmii de inteligență artificială să recunoască semnalele cerebrale unice pentru vorbire. Acest lucru a implicat repetarea diferitelor fraze dintr-un vocabular conversațional de 1.024 de cuvinte, până când computerul a recunoscut modelele de activitate cerebrală asociate cu sunetele.

Decodarea Cuvintelor din Foneme

Cercetătorii au creat un sistem care decodifică cuvintele din foneme, subunitățile de vorbire care formează cuvinte vorbite. De exemplu, "Hello" conține patru foneme: "HH", "AH", "L" și "OW". Utilizând această abordare, computerul a trebuit să învețe doar 39 de foneme pentru a descifra orice cuvânt în engleză, îmbunătățind astfel acuratețea și viteza sistemului.

Crearea Vocii și Animația Avatarului

Echipa a dezvoltat un algoritm pentru sintetizarea vorbirii, personalizat pentru a suna ca vocea femeii înainte de accidentul vascular cerebral. Au animat avatarul cu ajutorul unui software care simulează și animează mișcările musculare ale feței, dezvoltat de Speech Graphics. Procesele personalizate de învățare automată au permis software-ului să se potrivească cu semnalele trimise din creierul femeii, convertindu-le în mișcări pe fața avatarului.

Impact și Perspective

Această cercetare reprezintă un pas semnificativ în restabilirea comunicării pentru persoanele cu paralizie severă. Echipa intenționează să creeze o versiune wireless care să nu necesite conectarea fizică la BCI, oferind astfel oamenilor posibilitatea de a controla liber computerele și telefoanele cu această tehnologie.

Concluzie

Studiul demonstrează potențialul inteligenței artificiale și al interfețelor creier-calculator în restabilirea abilităților de comunicare pentru persoanele cu dizabilități severe. Aceasta deschide calea către noi posibilități de independență și interacțiune socială pentru acești pacienți.