Способность говорить – это то, что многие из нас считают само собой разумеющимся. Но многие люди лишились этой важной способности из-за бокового амиотрофического склероза (БАС), который поражает речь постепенно, или инсульта, который может лишить человека способности говорить за считанные минуты. Столкнувшись с этими опасными заболеваниями, многие пациенты вынуждены смириться с тем, что, возможно, они больше никогда не смогут общаться вслух.
Благодаря не одному, а двум новым мозговым имплантатам, эта ситуация может кардинально измениться. Ученые из Стэнфордского и Калифорнийского университета в Сан-Франциско (UCSF) создали интерфейсы «мозг-компьютер», которые позволяют людям, которые не могут говорить естественным образом, общаться, используя сигналы своего мозга. Хотя это не первые мозговые имплантаты, преобразующие сигналы мозга в искусственную речь, они помогут пациентам общаться примерно в четыре раза быстрее, чем предыдущие интерфейсы. Один из них даже позволит пациентам «говорить» через экранный аватар, соответствующий их внешности.
Разработка и область применения имплантатов были описаны в двух статьях журнала Nature. В статье команды Стэнфорда описывается интерфейс мозг-компьютер (BCI), разработанный для 68-летнего пациента с БАС. После того, как команда "вставила" в мозг пациента две матрицы из 64 микроэлектродов, BCI отправил электрические сигналы из мозга пациента в специальный алгоритм искусственного интеллекта. Этот алгоритм отвечал за преобразование сигналов мозга в фонемы или отдельные звуки, составляющие человеческую речь.
В течение 25 четырехчасовых тренировок алгоритм научился соединять эти фонемы вместе, чтобы создавать понятные слова и предложения. Искусственный голос пациента мог говорить со скоростью 62 слова в минуту. Хотя это лишь половина скорости естественной речи, она в 3,4 раза быстрее, чем самый эффективный из существующих интерфейсов мозг-компьютер.
Пациентка, перенесшая инсульт, тестирует интерфейс мозг-компьютер UCSF.
Интерфейс мозг-компьютер, разработанный UCSF, немного отличается. Согласно второй статье, интерфейс UCSF предусматривал размещение ультратонкой матрицы из 253 микроэлектродов в коре головного мозга 47-летней пациентки, перенесшей инсульт. Этот BCI работал аналогично Стэнфордскому, передавая сигналы мозга в алгоритм декодирования, который собирал воедино фонемы.
Но продукция UCSF предлагает уникальную особенность: возможность общаться через цифровой аватар. После того, как команда создала для нее виртуального двойника пациентки, пациентка могла с помощью аватара «произнести предложение» со скоростью около 78 слов в минуту. Теперь она может провести со своей семьей пяти-семиминутную беседу, которая раньше была невозможна. Как показано на видео UCSF ниже, речь аватара была компьютерной и слегка неестественной, но в ранних версиях Siri, Alexa и других популярных голосовых помощников, голоса были такими же.
По имеющимся данным, в Стэнфордском интерфейсе уровень ошибок в словах составляет 23,8% при словарном запасе в 125 000 слов, тогда как средний уровень ошибок в UCSF составляет около 25%. Оба интерфейса слишком громоздки и сложны для домашнего использования. Тем не менее, новые технологии будут совершенствоваться и в будущем интерфейсы можно будет использовать и в повседневной жизни.
