Дослідники зі США розробили нову технологію мозково-комп’ютерного інтерфейсу, здатну перетворювати внутрішні думки на мову. Експериментальне використання імпланта продемонструвало точність до 74% у трансформації уявного мовлення у звукове. Пристрій випробували на чотирьох пацієнтах з важкими формами паралічу. Про це повідомляє медіа про науку, технології та здоров’я КРВ.медіа з посиланням на текст дослідження, опублікований у журналі Cell.
Технологія, що перетворює думки у слова
Новий мозковий імплант, створений дослідниками зі Стенфордського університету та інших наукових інституцій США, може радикально змінити способи комунікації для людей із мовленнєвими чи моторними порушеннями. Пристрій працює як внутрішній декодер мовлення: для його активації не потрібно говорити — достатньо лише подумки сформулювати слова.
Технологія базується на зчитуванні нейронної активності, що відповідає фонемам — найменшим звуковим одиницям мови, наприклад, «к», «о», «л». Ці елементи не мають значення самі по собі, але їх поєднання утворює слова.
Алгоритми машинного навчання навчають систему розпізнавати характерні сигнали мозку, що виникають під час уявного проговорення слів. Ці сигнали фіксуються в моторній корі — ділянці мозку, яка контролює рух, зокрема мовленнєвий. Завдяки цьому вдалося отримати точні дані про механізм виникнення внутрішнього мовлення.
Зображення: Алгоритми машинного навчання використовувались для виявлення закономірностей між нейронними сигналами та словами, які учасники подумки промовляли
Як саме працює імплант
У дослідженні взяли участь чотири людини з тяжкими формами паралічу, які втратили можливість говорити. Імплант зчитував активність у моторній корі, коли учасники подумки промовляли слова. Найвища зафіксована точність становила 74%. Це означає, що із 100 внутрішньо вимовлених слів система правильно розпізнавала 74.
Дослідники виявили, що активність мозку під час уявного мовлення частково збігається з тією, яка виникає при спробі реального вимовляння слів. Проте ці сигнали можна достатньо чітко відрізнити. У поєднанні з ймовірнісними моделями — тобто передбаченням того, які фонеми зазвичай поєднуються в слова — пристрій здатен розпізнавати до 125 000 слів.
Це значне досягнення, адже внутрішнє мовлення — це ті думки, які людина не вимовляє вголос, але «чує про себе». Наприклад, коли ми читаємо подумки або розмовляємо самі з собою у свідомості.
Безпека, обмеження та етичні виклики
Попри вражаючі результати, технологія ще далека від широкого впровадження. Її точність коливається і значною мірою залежить від індивідуальних особливостей мозку. Наразі імплант застосовується виключно в дослідницьких умовах і потребує подальшої персоналізації та покращення.
Одне з важливих питань — етичне. Якщо пристрій може «читати» внутрішні думки, то як гарантувати приватність користувача? Дослідники пропонують застосовувати «думкову команду» — спеціальну фразу або уявний сигнал, який активує або вимикає розпізнавання. Такий підхід уже протестовано у рамках дослідження і він показав 98% точності.
Це дозволяє уникнути ситуацій, коли система розпізнає думки, які людина не мала наміру озвучувати. Такий контроль критично важливий, якщо технологія буде розвиватися у бік практичного застосування в побуті або медицині.
Наразі можна спостерігати помітний прогрес у розвитку мозково-комп’ютерних інтерфейсів (англ. BCI — Brain-Computer Interface). Дослідження внутрішнього мовлення — лише одна зі складових цього напрямку. Раніше вже повідомлялось про системи, які можуть транслювати думки в реальному часі, але вони зазвичай адаптовані під одну конкретну людину.
Нова технологія має потенціал для ширшого застосування. Вона ускладнена, але й перспективна: у поєднанні з удосконаленими імплантами, глибшим картуванням мозку та сучасними алгоритмами штучного інтелекту, система здатна суттєво покращити комунікацію людей з обмеженими можливостями.
«Майбутнє BCI здається яскравим», — зазначив нейронауковець Френк Віллетт зі Стенфорда. «Ця розробка дає реальну надію, що колись мовлення, відновлене за допомогою технологій, буде таким же природним, як звичайна розмова».
