Znanstveni preboj v branju misli: izumljanje pripomočkov, ki jih lahko kupi vsak

2024 Avtor: Seth Attwood | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-16 16:16

Inženirjem z Inštituta za študij višje živčne dejavnosti je uspelo ustvariti sistem, ki misli prevaja v razumljiv in prepoznaven govor. Z nadzorovanjem možganske aktivnosti nekoga tehnologija rekonstruira misli v besede.

Ta znanstveni preboj skupaj z močjo AI in sintetizatorjev govora odpira novo obdobje v interakciji med računalnikom in možgani. Seveda pa se s tem odpirajo tudi nove priložnosti za ljudi, ki so iz takšnih ali drugačnih razlogov izgubili sposobnost govora.

»Naši glasovi pomagajo ohranjati stik s prijatelji, družino in svetom okoli nas, zato je izguba glasovne moči zaradi poškodbe ali bolezni za ljudi uničujoča. Vendar pa imamo z današnjo zalogo znanja potencialni način za obnovitev te moči. Pokazali smo, da lahko s pravo tehnologijo misli ljudi dešifrira in razume vsak poslušalec,« pravi dr. Nima Mesgarani in eden od avtorjev študije, izvedene na Inštitutu za duševno vedenje Mortimer B. Zuckerman v Kolumbiji univerza.

Desetletja raziskav so pokazala, da ko ljudje govorijo ali si celo predstavljajo, da izgovarjajo besede, se v njihovih možganih pojavijo značilni vzorci dejavnosti. Jasen in prepoznaven signalni vzorec se pojavi tudi, ko poslušamo nekoga, ki govori, ali si predstavljamo, da poslušamo. Strokovnjaki so te vzorce poskušali razvozlati desetletja, a šele zdaj se je pred njimi odprla prihodnost, v kateri misli ni mogoče več skrivati v možganih, temveč jih je mogoče po želji prevesti v govorjeni jezik.

Toda uresničiti ta podvig ni bilo lahko. Zgodnji poskusi dešifriranja možganskih signalov dr. Mesgaranija in drugih so se osredotočili na preproste računalniške modele, ki so analizirali spektrograme, ki so vizualni prikazi zvočnih frekvenc.

Toda zaradi dejstva, da ta pristop ni ustvaril ničesar blizu razumljivega govora, se je ekipa dr. Mesgaranija namesto tega obrnila na vokoder, računalniški algoritem, ki lahko sintetizira govor, potem ko je bil 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 šoli za inženirstvo in uporabne znanosti Columbia pri fundaciji Fu.

Da bi naučil vokoderja interpretirati možgansko aktivnost, se je dr. Mesgarani povezal z Asheshom Dineshom Mehto, MD, PhD, nevrokirurgom na Inštitutu za nevroznanost Northwell Health Physician Partners in soavtorjem današnjega članka. Dr. Mehta zdravi bolnike z epilepsijo, nekateri pa morajo biti na redni operaciji.

"V sodelovanju z dr. Mehto smo prosili bolnike z epilepsijo, ki so že imeli operacijo možganov, naj poslušajo predloge različnih ljudi, medtem ko smo merili vzorce njihove možganske aktivnosti," pravi dr. Mesgarani. "Ti nevronski vzorci so usposobili vokoderja."

Raziskovalci so nato iste paciente prosili, naj poslušajo zvočnike, ki izgovarjajo številke od 0 do 9, medtem ko snemajo možganske signale, ki bi jih nato lahko prenesli skozi vokoder. Zvok, ki ga proizvaja vokoder kot odziv na te signale, je bil analiziran in izpopolnjen 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 številk. Da bi preverili točnost posnetka, sta dr. Mesgarani in njena ekipa naročila ljudem, naj poslušajo posnetek in poročajo, kaj so slišali.

»Ugotovili smo, da ljudje lahko razumejo in ponavljajo zvoke približno 75 % časa, kar je veliko boljše od vseh prejšnjih poskusov,« pravi dr. Mesgarani. Izboljšanje razumljivosti je bilo še posebej očitno pri primerjavi novih posnetkov s prejšnjimi poskusi na podlagi spektrograma. "Občutljiv vokoder in močne nevronske mreže so predstavljale zvoke, ki so jih bolniki prvotno slišali z neverjetno natančnostjo."

Dr. Mesgarani in njena ekipa zdaj nameravata preizkusiti težje besede in stavke. Prav tako nameravajo izvesti enake teste na možganskih signalih, ki se oddajajo, ko oseba govori ali si predstavlja govor. Navsezadnje upajo, da je njihov sistem lahko del vsadka, podobnega tistim, ki jih nosijo nekateri epileptični bolniki, ki prenašajo misli uporabnika neposredno v besede.

»V tem scenariju, če lastnik čipa misli, da potrebujem kozarec vode, lahko naš sistem sprejme možganske signale, ki jih ta misel ustvari, in jih pretvori v sintetiziran besedni govor,« pravi dr. Mesgarani. "To je sprememba igre in vsem, ki so izgubili sposobnost govora zaradi poškodbe ali bolezni, tehnologija daje novo priložnost za komunikacijo s svetom okoli sebe."

Uredniški komentar The Big The One:Ker imajo nekateri naši zaposleni določen odnos do nevrofiziologije, lahko popolnoma nedvoumno trdimo, da reševanje problema branja misli in prevajanja teh misli v besede ni problem, ki bi ga lahko rešil kakšen doktor filozofije skupaj z inteligentnim nevrokirurgom. To je naloga raziskovalnega inštituta, ki jo bo reševal sto, dvesto ali več let. Poleg tega sploh ni dejstvo, da bo raziskovalni inštitut rešil to težavo - tudi če bi 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 zagotovo obstaja. Kako je torej mogoče ti dve dejstvi združiti?

Zelo preprosto. V zadnjih 20-30 letih se je na svetu pojavilo ogromno popolnoma neverjetnih in zelo kompleksnih tehnologij, kot so mikroprocesorji in trdi diski. In vsak dan se pojavlja vedno več novih izumov, ki jih zapisujejo nekaterim "nadarjenim študentom", ki so sedeči v garaži pobrali kos odpadne kovine, nad katero se raziskovalni inštituti borijo že 50 let. In v tem primeru imamo izum podobne geneze. Se pravi razvoj, ki ga je dolga leta delal (ali prenašal na ljudi) neka neznana oseba, a je zapisano teti in stricu iz Kolumbije.

Pravzaprav ni nobene razlike, koga bo Wikipedija zapisala 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 popolnoma pregledna. Končno, tretja stopnja bo ista orwellovska "1984", ko je mogoče celo misli katere koli osebe prosto brati od daleč. Na primer z namestitvijo posebnih senzorjev v stanovanja ali integracijo posebnega čipa, ki se odziva na možganske impulze v telo. Poleg tega.

Praviloma ima vsaka tehnologija obratno uporabo. Na primer, če obstaja tehnologija za pretvorbo živčnih impulzov v besede, potem lahko po istem principu spremenite katero koli besedo v misli nekoga. V tej situaciji imajo predsedniki različnih držav veličastne možnosti, da jih podpre popolnoma celotno volilno telo, saj je zdaj tehnična priložnost, da vsak volivec celo razmišlja kot on - dovolj je, da v vtičnico vstavite pravilno moduliran signal.

Na splošno, kaj reči - obeti za svet se odpirajo najlepše in z zanimanjem spremljamo razvoj dogodkov.