7.2.2019 10:30 | Veda

Vedci vyvinuli čítačku myšlienok. Povie, čo si myslíte

Nové zariadenie by v budúcnosti mohlo pomôcť ľuďom, ktorí nemôžu rozprávať.
Nové zariadenie by v budúcnosti mohlo pomôcť ľuďom, ktorí nemôžu rozprávať. Zdroj: iStockphoto

Zatiaľ zvládne len jednoduché slová. Zložitejšie spojenia a súvislé vety vraj prídu neskôr.

Výskumníci z Kolumbijskej univerzity v New Yorku zhotovili zariadenie, ktoré monitoruje aktivitu ľudského mozgu. S pomocou umelej inteligencie potom dokáže rekonštruovať slová, ktoré si človek práve myslel. V súčasnosti ale ešte nedokáže povedať celé vety.

Systém by v budúcnosti mohli používať ľudia, ktorí dôsledkom zranenia alebo choroby prišli o reč.

Štúdiu publikoval Scientific Reports.

Nový prístup

Viacero rôznych štúdii skúmalo aktivitu buniek v ľudskom mozgu počas rozprávania. Zo záznamov o ich činnosti sa vedci následne pokúšali spätne pomocou počítača rekonštruovať konkrétne slová. Až doposiaľ bez úspechu. Počítačový hlas nikdy nebol dostatočne zrozumiteľný.  

Doposiaľ najlepšiu takto vytvorenú rekonštrukciu zhotovili vedci z Kalifornskej univerzity v New Yorku. Svoj úspech dosiahli vďaka novému prístupu. Všetky staršie výskumy využívali jednoduché počítačové modely, ktoré analyzovali spektrogramy reprezentujúce frekvencie hlasu.

Kalifornský výskumníci namiesto toho použili vocoder – počítačový algoritmus schopný syntetizovať reč po „výcviku“ na nahrávkach hovoriacich ľudí. „Ide o rovnakú technológiu akú používajú Amazon Echo alebo Apple Siri, aby mohli odpovedať na naše otázky,“ uviedol hlavný autor štúdie Nima Mesgarani.

Signály v mozgu

Aby vedci naučili vocoder interpretovať mozgovú aktivitu, pracovali s piatimi ľuďmi trpiacimi epilepsiou.

Pacienti počúvali rôzne príbehy rozprávané štyrmi dobrovoľníkmi. Výskumníci zatiaľ pomocou elektrokortikografu (ECoG) zaznamenávali ich mozgovú aktivitu. „Tieto neurálne vzory vycvičili vocoder,“ povedal Mesgarani.

Rovnakí pacienti neskôr počúvali rečníkov, ktorí vraveli číslice od 0 do 9. Vedci opäť snímali činnosť mozgu skúmaných osôb. Záznam potom prechádzal cez vocoder.

Zvuk produkovaný vocoderom v reakcii na tieto signály analyzovali a vyčistili neurónové siete. Ide o typ umelej inteligencie, ktorá napodobňuje štruktúru neurónov v biologickom mozgu.

Výsledkom bol robotický zvuk, ktorý opakoval postupnosť číslic. Na otestovanie presnosti záznamu vedci požiadali jedenásť osôb, aby si ho vypočuli a následne uviedli čomu rozumeli.

Dobrovoľníci dokázali v priemere rozoznať zhruba 75% nahrávky. To je oveľa viac, ako sa podarilo dosiahnuť vo všetkých predchádzajúcich pokusoch so spektrogramami. 

Budúcnosť

Výskumníci v súčasnosti plánujú rovnaký postup použiť na rekonštrukciu zložitejších slov a neskôr celých viet. Dúfajú, že ich systém sa v budúcnosti stane súčasťou implantátu, ktorý by prekladal myšlienky priamo do slov.

„Reč nám umožňuje komunikáciu s našimi priateľmi, rodinou a okolitým svetom. Preto je jej strata dôsledkom zranenia alebo choroby veľmi zničujúca,“ povedal Mesgarani, „náš výskum ponúka potenciálnu možnosť, ako túto schopnosť obnoviť.“

Okrem využitia v zdravotníctve by vynález tiež mohol viesť k novým spôsobom komunikácie počítaču s ľudským mozgom.

Diskusia 30 Príspevkov