Et vitenskapelig gjennombrudd i tankelesing: Oppfinne dingser som alle kan kjøpe

2024 Forfatter: Seth Attwood | [email protected]. Sist endret: 2023-12-16 16:13

Ingeniører fra Institute for the Study of Higher Nervous Activity har vært i stand til å lage et system som oversetter tanker til forståelig og gjenkjennelig tale. Ved å kontrollere noens hjerneaktivitet, rekonstruerer teknologi tanker til ord.

Dette vitenskapelige gjennombruddet, kombinert med kraften til AI og talesynthesizere, åpner en ny æra i samspillet mellom datamaskinen og hjernen. Dette åpner selvsagt også for nye muligheter for mennesker som av en eller annen grunn har mistet taleevnen.

«Stemmene våre hjelper til med å holde kontakten med vennene våre, familien og verden rundt oss, så tap av stemmekraft på grunn av skade eller sykdom er ødeleggende for folk. Men med dagens kunnskapsbeholdning har vi en potensiell måte å gjenopprette denne kraften. Vi har vist at med riktig teknologi kan folks tanker tydes og forstås av enhver lytter, sier Nima Mesgarani, Ph. D. og en av forfatterne av en studie utført ved Mortimer B. Zuckerman Institute of Mental Behavior i Columbia Universitet.

Tiår med forskning har vist at når folk snakker, eller til og med forestiller seg at de ytrer ord, dukker det opp karakteristiske aktivitetsmønstre i hjernen deres. Et tydelig og gjenkjennelig signalmønster oppstår også når vi hører på noen som snakker, eller forestiller oss at vi lytter. Eksperter har forsøkt å tyde disse mønstrene i flere tiår, men først nå har det åpnet seg en fremtid for dem, der tanker ikke lenger kan skjules inne i hjernen, men i stedet kan oversettes til talespråk etter eget ønske.

Men å oppnå denne bragden var ikke lett. Tidlige forsøk på å tyde hjernesignaler fra Dr. Mesgarani og andre fokuserte på enkle datamodeller som analyserte spektrogrammer, som er visuelle representasjoner av lydfrekvenser.

Men på grunn av det faktum at denne tilnærmingen ikke ga noe i nærheten av forståelig tale, vendte Dr. Mesgaranis team i stedet til en vocoder, en datamaskinalgoritme som kan syntetisere tale etter å ha blitt opplært til å ta opp folks samtaler.

"Dette er den samme teknologien som Amazon Echo og Apple Siri bruker for å svare verbalt på spørsmålene våre," sa Dr. Mesgarani, som også er førsteamanuensis i elektroteknikk ved Fu Foundations Columbia School of Engineering and Applied Science.

For å lære vokoderen å tolke hjerneaktivitet, slo Dr. Mesgarani seg sammen med Ashesh Dinesh Mehta, M. D., PhD, nevrokirurg ved Northwell Health Physician Partners' Neuroscience Institute og medforfatter av dagens artikkel. Dr. Mehta behandler pasienter med epilepsi, hvorav noen må gjennomgå regelmessige operasjoner.

"I samarbeid med Dr. Mehta ba vi epileptiske pasienter som allerede hadde gjennomgått hjerneoperasjoner om å lytte til forslag fra forskjellige mennesker mens vi målte mønstre i hjerneaktiviteten deres," sier Dr. Mesgarani. "Disse nevrale mønstrene trente vokoderen."

Forskerne ba deretter de samme pasientene om å lytte til høyttalere som uttaler tallene 0 til 9 mens de registrerer hjernesignaler som deretter kan sendes gjennom en vokoder. Lyden produsert av vokoderen som svar på disse signalene ble analysert og foredlet ved å bruke nevrale nettverk som kunstig intelligens som etterligner strukturen til nevroner i en biologisk hjerne.

Sluttresultatet var en robotstemme som gjentok en rekke tall. For å verifisere nøyaktigheten til opptaket, instruerte Dr. Mesgarani og teamet hennes folk til å lytte til opptaket og rapportere det de hørte.

"Vi fant ut at mennesker kan forstå og gjenta lyder omtrent 75 % av tiden, noe som er langt bedre enn tidligere forsøk," sier Dr. Mesgarani. Forbedringen i forståelighet var spesielt tydelig når man sammenlignet de nye opptakene med tidligere forsøk basert på spektrogrammet. "En sensitiv vokoder og kraftige nevrale nettverk representerte lydene som pasientene opprinnelig hørte med utrolig nøyaktighet."

Dr. Mesgarani og teamet hennes planlegger nå å teste vanskeligere ord og setninger. De har også til hensikt å utføre de samme testene på hjernesignalene som sendes ut når en person snakker eller forestiller seg tale. Til syvende og sist håper de at systemet deres kan være en del av et implantat, likt det som bæres av noen epileptiske pasienter, som oversetter brukerens tanker direkte til ord.

"I dette scenariet, hvis eieren av brikken tenker: 'Jeg trenger et glass vann', kan systemet vårt ta inn hjernesignalene generert av den tanken og konvertere dem til syntetisert verbal tale," sier Dr. Mesgarani. "Det er en game changer og for alle som har mistet evnen til å snakke på grunn av skade eller sykdom, gir teknologi en ny sjanse til å kommunisere med verden rundt dem."

Redaksjonell kommentar til The Big The One:Siden noen av våre ansatte har et visst forhold til nevrofysiologi, kan vi helt entydig slå fast at det å løse problemet med å lese tanker og omsette disse tankene til ord ikke er et problem som en eller annen filosofidoktor kan løse sammen med en intelligent nevrokirurg. Dette er en oppgave for forskningsinstituttet, som skal løse den i hundre, to hundre eller flere år. Dessuten er det slett ikke et faktum at forskningsinstituttet vil løse dette problemet - selv om alle NASA-superdatamaskiner blir brakt dit, hvor en mengde ingeniører vil begynne å simulere nevrale nettverk. En artikkel i et vitenskapelig tidsskrift vil imidlertid ikke lyve, og faktumet om anerkjennelse av tanker er definitivt der. Hvordan kan da disse to fakta bringes sammen?

Veldig enkelt. I løpet av de siste 20-30 årene har det dukket opp et stort antall helt utrolige og veldig komplekse teknologier som mikroprosessorer og harddisker i verden. Og hver dag dukker det opp flere og flere nye påfunn, som skrives ned til noen «talentfulle studenter» som sittende i garasjen har samlet et stykke av skrapmetall, som forskningsinstitutter har slitt med i 50 år. Og i dette tilfellet har vi en oppfinnelse av en lignende opprinnelse. Det vil si en utvikling som har blitt gjort (eller overført til mennesker) i mange år av en eller annen ukjent person, men som er skrevet ned til en tante og onkel fra Colombia.

Faktisk er det absolutt ingen forskjell i det hele tatt hvem Wikipedia vil skrive ned som "oppfinnerne" av teknologien. Hovedsaken er at teknologien ble presentert for verden ved hjelp av et vitenskapelig tidsskrift. Videre vil et kinesisk selskap begynne å produsere slike "dingser" som vil venne folk til selve ideen om at hodet deres nå har blitt helt gjennomsiktig. Til slutt vil det tredje stadiet være den samme orwellske "1984" når selv tankene til enhver person kan leses fritt på avstand. For eksempel ved å plassere spesielle sensorer i leiligheter eller integrere en spesiell brikke som reagerer på hjerneimpulser inn i kroppen. Dessuten.

Som regel har hver teknologi en omvendt applikasjon. For eksempel, hvis det er en teknologi for å konvertere nerveimpulser til ord, kan du ved å bruke samme prinsipp gjøre alle ord om til noens tanker. I denne situasjonen har presidentene i forskjellige land en storslått utsikt til å bli støttet av absolutt hele velgerne, siden det nå er en teknisk mulighet til å få hver velger til og med til å tenke som ham - det er nok å sette et korrekt modulert signal i stikkontakten.

Generelt, hva skal jeg si - utsiktene for verden åpner seg de mest fantastiske og vi følger utviklingen av hendelser med interesse.