Inženirji z Inštituta za proučevanje živčne aktivnosti so lahko ustvarili sistem, ki misli prevede v razumljiv in prepoznaven govor. Z nadzorom možganske aktivnosti nekoga tehnologija rekonstruira misli v besede.
Ta znanstveni preboj skupaj z močjo AI in sintetizatorja govora odpira novo obdobje v interakciji med računalnikom in možgani. To seveda odpira tudi nove priložnosti za ljudi, ki so iz takšnih ali drugačnih razlogov izgubili sposobnost govora.
»Naši glasovi pomagajo biti v stiku s prijatelji, družino in svetom okoli nas, zato izguba glasovne moči zaradi poškodbe ali bolezni uničuje ljudi. Vendar pa imamo danes na voljo znanje, da to moč obnovimo. Pokazali smo, da lahko s pravilno tehnologijo misli ljudi razširijo in razumejo vsi poslušalci, pravi Nima Mesgarani, doktorica znanosti in ena od avtorjev študije, ki je bila izvedena na Inštitutu za duševno vedenje Mortimer B. Zuckerman na univerzi Columbia.
Desetletja raziskav so pokazale, da se ljudje, ko govorijo ali si celo predstavljajo, da govorijo besede, v možganih pojavijo značilni vzorci dejavnosti. Jasen in prepoznaven signalni vzorec se pojavi tudi, ko poslušamo nekoga, ki govori, ali si predstavljamo, da poslušamo. Strokovnjaki že desetletja poskušajo razvozlati te vzorce, a šele zdaj se je pred njimi odprla prihodnost, v kateri misli ni več mogoče skriti v možganih, temveč jih je mogoče na lastno prevajanje prevesti v govorjeni jezik.
Toda tega podviga ni bilo enostavno izvesti. Zgodnji poskusi dešifriranja možganskih signalov dr. Mesgaranija in drugih so se osredotočili na preproste računalniške modele, ki so analizirali spektrograme, ki so vizualni prikaz zvočnih frekvenc.
Toda zaradi dejstva, da ta pristop ni prinesel ničesar podobnega razumljivemu govoru, se je ekipa dr. Mesgarani namesto tega usposobila za vocoder, računalniški algoritem, ki lahko sintetizira govor, potem ko je usposobljen za snemanje pogovorov ljudi.
"To je ista tehnologija, ki jo uporabljata Amazon Echo in Apple Siri, da ustno odgovarjata na naša vprašanja," je dejal dr. Mesgarani, ki je tudi izredni profesor za elektrotehniko na Fakulteti za inženirstvo in uporabne znanosti Fundacije Fu Columbia.
Mesgarani se je učil vocoderja za razlago možganskih aktivnosti in se povezal z Ashesh Dinesh Mehto, mr.sc., doktoratom, nevrokirurgom iz Inštituta za nevroznanost Northwell Health Physician Partners in soavtor današnjega članka. Doktor Mehta zdravi bolnike z epilepsijo, nekateri pa morajo biti redno operativni.
Promocijski video:
"V sodelovanju z dr. Mehto smo prosili bolnike z epileptiko, ki so že imeli operacijo na možganih, da so poslušali predloge različnih ljudi, medtem ko smo merili vzorce njihove možganske aktivnosti," pravi dr. Mesgarani. "Ti nevronski vzorci so trenirali vocoderja."
Nato so raziskovalci istih bolnikov prosili, naj poslušajo govorce, ki izgovarjajo številke od 0 do 9, medtem ko snemajo možganske signale, ki bi jih nato lahko prenašali skozi vokoder. Zvok, ki ga vokerer oddaja kot odziv na te signale, smo analizirali in izpopolnili z uporabo nevronskih mrež, kot je umetna inteligenca, ki posnemajo strukturo nevronov v bioloških možganih.
Končni rezultat je bil robotski glas, ki je ponavljal zaporedje števil. Da bi preverila natančnost posnetka, je dr. Mesgarani in njena ekipa ljudem naročila, naj poslušajo posnetek in poročajo o tem, kar so slišali.
"Ugotovili smo, da lahko ljudje približno 75% časa razumejo in ponavljajo zvoke, kar je veliko boljše od vseh predhodnih poskusov," pravi dr. Mesgarani. Izboljšanje razumljivosti je bilo še posebej očitno, če primerjamo nove posnetke s prejšnjimi poskusi, ki temeljijo na spektrogramu. "Občutljiv vokoder in močne nevronske mreže so predstavljali zvoke, ki so jih pacienti sprva slišali z neverjetno natančnostjo."
Dr. Mesgarani in njena ekipa zdaj načrtujejo preizkušanje kompleksnejših besed in stavkov. Prav tako nameravajo izvesti iste teste na možganskih signalih, ki se oddajajo, ko človek govori ali si zamisli govor. Navsezadnje upajo, da je njihov sistem lahko del implantata, podoben tistim, ki jih nosijo nekateri bolniki z epileptiko, ki misli uporabnika prevedejo neposredno v besede.
"V tem scenariju, če lastnik čipa misli," potrebujem kozarec vode, "naš sistem lahko sprejme možganske signale, ki jih generira ta misel, in jih pretvori v sintetizirani verbalni govor," pravi dr. Mesgarani. "To je izmenjevalec iger in vsem, ki so zaradi poškodbe ali bolezni izgubili sposobnost govora, tehnologija daje novo priložnost za komunikacijo s svetom okoli njih."
Komentar uredništva
Ker imajo nekateri zaposleni določen odnos do nevrofiziologije, lahko povsem nedvoumno trdimo, da reševanje problema branja misli in prevajanja teh misli v besede ni težava, ki bi jo lahko rešil kakšen doktorat skupaj z inteligentnim nevrokirurgom. To je naloga raziskovalnega inštituta, ki ga bo reševal sto, dvesto ali več let. Poleg tega sploh ni dejstvo, da bo raziskovalni inštitut rešil to težavo - četudi bodo tja pripeljali vse NASA superračunalnike, na katerih bo množica inženirjev začela simulirati nevronske mreže. Vendar pa članek v znanstveni reviji ne bo lagal in dejstvo prepoznavanja misli vsekakor obstaja. Kako torej združiti ta dva dejstva?
Zelo preprosto. V zadnjih 20-30 letih se je na svetu pojavilo ogromno število popolnoma neverjetnih in zelo zapletenih tehnologij, kot so mikroprocesorji in trdi diski. In vsak dan je vedno več novih izumov, ki so zapisani nekaterim "nadarjenim študentom", ki so sedeli v garaži nabrali kos odpadne kovine, za katerega se 50 let borijo raziskovalni inštituti. In v tem primeru imamo izum podobne geneze. To je razvoj, ki se ga je vrsto let izvajalo (ali predalo ljudem), ni jasno, kdo, ampak kar je bilo zabeleženo na teti in stricu iz Kolumbije.
Pravzaprav sploh ni nobene razlike, kdo bo Wikipedijo zapisal kot "izumitelje" tehnologije. Glavna stvar je, da je bila tehnologija predstavljena svetu z uporabo znanstvene revije. Nadalje bo neko kitajsko podjetje začelo proizvajati takšne "pripomočke", ki bodo ljudi navadili na samo idejo, da je njihova glava zdaj postala popolnoma prozorna. In končno, tretja stopnja bo isto orwellovsko "1984", ko lahko celo misli vsake osebe prosto beremo od daleč. Na primer z namestitvijo posebnih senzorjev v apartmaje ali vgrajevanjem posebnega čipa, ki se odziva na možganske impulze v telo. Nadalje.
Vsaka tehnologija ima praviloma nasprotno uporabo. Na primer, če obstaja tehnologija za pretvarjanje živčnih impulzov v besede, potem lahko po istem načelu poljubne besede spremenite v misli nekoga. V teh razmerah imajo predsedniki različnih držav velikansko verjetnost, da jih bo podprlo absolutno celotno volilno telo, saj zdaj obstaja tehnična možnost, da vsak volivec sploh pomisli kot on - dovolj je, da v vtičnico vstavite pravilno moduliran signal.
Na splošno je samoumevno, da se odpirajo najbolj čudoviti obeti na svetu in z zanimanjem spremljamo razvoj dogodkov.