Ingenieure des Instituts für das Studium höherer Nervenaktivität konnten ein System schaffen, das Gedanken in verständliche und erkennbare Sprache übersetzt. Durch die Steuerung der Gehirnaktivität eines Menschen rekonstruiert die Technologie Gedanken in Worte.
Dieser wissenschaftliche Durchbruch, gepaart mit der Kraft von KI und Sprachsynthesizern, eröffnet eine neue Ära in der Interaktion zwischen Computer und Gehirn. Dies eröffnet natürlich auch Menschen neue Möglichkeiten, die aus dem einen oder anderen Grund die Fähigkeit zum Sprechen verloren haben.
„Unsere Stimmen helfen dabei, mit unseren Freunden, unserer Familie und der Welt um uns herum in Kontakt zu bleiben. Daher ist es für die Menschen verheerend, die Stimmkraft aufgrund von Verletzungen oder Krankheiten zu verlieren. Mit dem heutigen Wissensbestand haben wir jedoch einen potenziellen Weg, diese Kraft wiederherzustellen. Wir haben gezeigt, dass mit der richtigen Technologie die Gedanken der Menschen von jedem Zuhörer entschlüsselt und verstanden werden können “, sagt Dr. Nima Mesgarani und einer der Autoren einer Studie, die am Mortimer B. Zuckerman Institut für geistiges Verhalten an der Columbia University durchgeführt wurde.
Jahrzehntelange Forschungen haben gezeigt, dass, wenn Menschen sprechen oder sich sogar vorstellen, Worte zu sprechen, charakteristische Aktivitätsmuster in ihrem Gehirn auftreten. Ein klares und erkennbares Signalmuster entsteht auch, wenn wir jemandem zuhören oder uns vorstellen, dass wir zuhören. Experten haben jahrzehntelang versucht, diese Muster zu entschlüsseln, aber erst jetzt hat sich eine Zukunft vor ihnen geöffnet, in der Gedanken nicht mehr im Gehirn verborgen, sondern nach Belieben in gesprochene Sprache übersetzt werden können.
Aber dieses Kunststück war nicht leicht zu erreichen. Frühe Versuche, Gehirnsignale von Dr. Mesgarani und anderen zu entschlüsseln, konzentrierten sich auf einfache Computermodelle, die Spektrogramme analysierten, die visuelle Darstellungen von Schallfrequenzen sind.
Aufgrund der Tatsache, dass dieser Ansatz nichts in der Nähe von verständlicher Sprache hervorbrachte, wandte sich Dr. Mesgaranis Team stattdessen einem Vocoder zu, einem Computeralgorithmus, der Sprache synthetisieren kann, nachdem er trainiert wurde, um die Gespräche von Personen aufzuzeichnen.
"Dies ist dieselbe Technologie, mit der Amazon Echo und Apple Siri unsere Fragen mündlich beantworten", sagte Dr. Mesgarani, der auch außerordentlicher Professor für Elektrotechnik an der Columbia School of Engineering and Applied Science der Fu Foundation ist.
Um dem Vocoder die Interpretation der Gehirnaktivität beizubringen, arbeitete Dr. Mesgarani mit Ashesh Dinesh Mehta, M. D., Ph. D., Neurochirurg am Neuroscience Institute von Northwell Health Physician Partners und Co-Autor des heutigen Artikels, zusammen. Dr. Mehta behandelt Patienten mit Epilepsie, von denen einige regelmäßig operiert werden müssen.
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"In Zusammenarbeit mit Dr. Mehta haben wir epileptische Patienten, die sich bereits einer Gehirnoperation unterzogen hatten, gebeten, auf Vorschläge von verschiedenen Personen zu hören, während wir Muster in ihrer Gehirnaktivität gemessen haben", sagt Dr. Mesgarani. "Diese neuronalen Muster haben den Vocoder trainiert."
Die Forscher baten dieselben Patienten, den Sprechern zuzuhören, die die Zahlen 0 bis 9 aussprachen, während sie Gehirnsignale aufzeichneten, die dann durch einen Vocoder geleitet werden konnten. Der vom Vocoder als Reaktion auf diese Signale erzeugte Schall wurde unter Verwendung neuronaler Netze wie künstlicher Intelligenz, die die Struktur von Neuronen in einem biologischen Gehirn nachahmen, analysiert und verfeinert.
Das Endergebnis war eine Roboterstimme, die eine Folge von Zahlen wiederholte. Um die Richtigkeit der Aufnahme zu überprüfen, wiesen Dr. Mesgarani und ihr Team die Leute an, sich die Aufnahme anzuhören und zu berichten, was sie gehört hatten.
"Wir haben festgestellt, dass Menschen in etwa 75% der Fälle Geräusche verstehen und wiederholen können, was allen früheren Versuchen weit überlegen ist", sagt Dr. Mesgarani. Die Verbesserung der Verständlichkeit wurde besonders deutlich, wenn die neuen Aufzeichnungen mit früheren Versuchen verglichen wurden, die auf dem Spektrogramm basierten. "Ein empfindlicher Vocoder und leistungsstarke neuronale Netze stellten die Geräusche dar, die die Patienten anfangs mit erstaunlicher Genauigkeit hörten."
Dr. Mesgarani und ihr Team planen nun, komplexere Wörter und Sätze zu testen. Sie beabsichtigen auch, die gleichen Tests an den Gehirnsignalen durchzuführen, die abgegeben werden, wenn eine Person spricht oder sich Sprache vorstellt. Letztendlich hoffen sie, dass ihr System Teil eines Implantats sein kann, ähnlich dem, das von einigen epileptischen Patienten getragen wird, wodurch die Gedanken des Trägers direkt in Worte übersetzt werden.
"Wenn der Besitzer des Chips in diesem Szenario denkt, ich brauche ein Glas Wasser, kann unser System die durch diesen Gedanken erzeugten Gehirnsignale aufnehmen und sie in synthetische verbale Sprache umwandeln", sagt Dr. Mesgarani. "Es ist ein Game Changer und für jeden, der aufgrund von Verletzungen oder Krankheiten die Fähigkeit zum Sprechen verloren hat, bietet die Technologie eine neue Chance, mit der Welt um ihn herum zu kommunizieren."
Redaktioneller Kommentar
Da einige unserer Mitarbeiter eine gewisse Beziehung zur Neurophysiologie haben, können wir absolut eindeutig feststellen, dass die Lösung des Problems des Lesens von Gedanken und der Übersetzung dieser Gedanken in Worte kein Problem ist, das ein Doktor der Philosophie zusammen mit einem intelligenten Neurochirurgen lösen kann. Dies ist eine Aufgabe für das Forschungsinstitut, das es für hundert, zweihundert oder mehr Jahre lösen wird. Darüber hinaus ist es keineswegs eine Tatsache, dass das Forschungsinstitut dieses Problem lösen wird - selbst wenn alle NASA-Supercomputer dorthin gebracht werden, auf denen eine Menge Ingenieure beginnen wird, neuronale Netze zu simulieren. Ein Artikel in einer wissenschaftlichen Zeitschrift wird jedoch nicht lügen und die Tatsache der Anerkennung von Gedanken ist definitiv da. Wie können diese beiden Tatsachen dann zusammengeführt werden?
Sehr einfach. In den letzten 20 bis 30 Jahren ist eine Vielzahl von völlig unglaublichen und sehr komplexen Technologien wie Mikroprozessoren und Festplatten auf der Welt aufgetaucht. Und jeden Tag gibt es immer mehr neue Erfindungen, die an einige "talentierte Studenten" geschrieben werden, die in der Garage ein Stück Altmetall gesammelt haben, um das sich Forschungsinstitute seit 50 Jahren streiten. Und in diesem Fall haben wir eine Erfindung einer ähnlichen Genese. Das heißt, eine Entwicklung, die seit vielen Jahren durchgeführt (oder an Menschen übergeben) wird, es ist nicht klar, wer, aber was auf der Tante und dem Onkel aus Kolumbien aufgezeichnet wurde.
Tatsächlich gibt es überhaupt keinen Unterschied, wen Wikipedia als „Erfinder“der Technologie aufschreiben wird. Die Hauptsache ist, dass die Technologie der Welt mithilfe eines wissenschaftlichen Journals vorgestellt wurde. Darüber hinaus wird ein chinesisches Unternehmen damit beginnen, solche "Geräte" herzustellen, die die Menschen an die Vorstellung gewöhnen, dass ihr Kopf jetzt völlig transparent geworden ist. Schließlich wird die dritte Stufe dieselbe Orwellsche „1984“sein, in der selbst die Gedanken einer Person aus der Ferne frei gelesen werden können. Zum Beispiel durch Platzieren spezieller Sensoren in Wohnungen oder durch Integrieren eines speziellen Chips, der auf Gehirnimpulse reagiert, in den Körper. Außerdem.
Jede Technologie hat in der Regel die entgegengesetzte Anwendung. Wenn es beispielsweise eine Technologie gibt, mit der Nervenimpulse in Wörter umgewandelt werden können, können Sie nach demselben Prinzip beliebige Wörter in Gedanken verwandeln. In dieser Situation haben die Präsidenten verschiedener Länder die großartige Aussicht, von absolut der gesamten Wählerschaft unterstützt zu werden, da es jetzt eine technische Möglichkeit gibt, jeden Wähler dazu zu bringen, auch nur so zu denken wie er - es reicht aus, ein korrekt moduliertes Signal in die Steckdose zu stecken.
Im Allgemeinen ist es selbstverständlich, dass sich die schönsten Aussichten der Welt eröffnen und wir die Entwicklung der Ereignisse mit Interesse verfolgen.