People talking outside

افراد لال هم مى توانند سخن بگويند؛ تبديل مستقيم سيگنال هاى مغز به گفتار

ارتعاشاتى كه توسط گوش جمع آورى مى شوند در قالب سيگنال هايى به مغز إرسال مى شوند. با توجه به آنچه كه مى شنويم و با استفاده از قدرت بيان كه در زندگى هر موجود زنده اى نقش مهمى ايفا مى كند؛ روابط خود با محيط پيرامونمان را شكل مى دهيم. با اين وجود افراد بسيارى هستند كه به دليل يك بيمارى خاص و يا طى حادثه اى توانايى تكلم  خود را از دست داده اند. در اين رابطه  به بررسى راهكار جديدى كه دانشمندان بدان دست يافته اند خواهيم پرداخت.

طى آزمایشات مقدماتى كه در اين راستا شكل گرفته دانشمندان قادر به ترجمه مستقيم سیگنال مغز به گويش هاى قابل فهم گرديدند. هرچند ممکن است اين موضوع در وادى امر همانند داستان های علمی تخیلی، به نظر رسد اما چنين شاهکارى حقيقتا می تواند به برخی از افراد كه از مشکلات گفتاری رنج مى برند کمک کند. در اين زمينه دانشمندان توانسته اند به برخی از رابط های هم كنش گر كامپيوترى دست يابند. کلید سیستم یک الگوریتم هوش مصنوعی است که موضوعى را كه شنيده مى شود با الگوهای فعالیت الکتریکی تطبيق مى دهد و سپس آنها را به گويش تبدیل می کند که  برای شنونده معنى دار و قابل فهم است.

ما بر اساس تحقیقات پيشين خود دريافتيم که هنگام صحبت كردن (یا حتى هنگاميكه در ذهن خويش با خود سخن مى گوييم)، الگوهای متمایزی در شبکه های عصبی مغز ایجاد مى شود.سیستم مذكور پاسخ های مغز نه به استدلال و يا افكار بلكه به گفتار رمزگشایی می کند اما ممكن است هنگاميگه به اندازه ى كافى توسعه يافت پتانسيل انجام اين كار ( تبديل واكنش هاى مغز به افكار) را نيز كسب كند.

یکی از اعضا این تیم به نام نیما مسگرانى از دانشگاه کلمبیا در نیویورک می گوید:

صداها و آوا ها وسيله ى برقرارى ارتباط ما با اطرافيان و به طور كلى جهان پيرامونمان هستند. به همین دلیل از دست دادن توانايى سخن گفتن به علت آسیب یا بیماری بسیار رنج آور مى تواند باشد. دستاورد هاى امروز ما یک راه بالقوه برای بازگرداندن این توانايى به افراد نيازمند آن مى گشايد. ما نشان داده ایم که با تکنولوژی مناسب، افکار اين افراد توسط هر شنوده اى مى توانند رمزگشایی و درک شود.

الگوریتم مورد استفاده بدين منظور، vocoder نامیده می شود. اين الكوريتم از همان نوع الگوریتمی است که در برنامه هايى همچون سيرى يا آمازون الكسا استفاده شده است. ووكودر می تواند پس از آموزش در مورد نحوه ى صحبت کردن انسان ها، گفتار را تلفيق کند. وقتی پاسخی از سیری یا آمازون الکسا دریافت میکنید، در واقع  یک ووكودر است که با شما صحبت مى كند.

به عبارت دیگر، آمازون یا اپل نیازی به برنامه نویسی هر کلمه ای در دستگاه های خود ندارند؛ آن ها از ووكودر برای ایجاد یک صدای طبيعى، استفاده مى كنند. صدایی بر اساس هرچيزى كه متن  بدان نياز دارد. این برنامه از یک رابط کاربری که به زبان طبیعی کار می کند استفاده کرده تا بتواند به پرسش هاى افراد با توجه به آنچه مى طلبند پاسخ دهد. در اینجا، ووكودر توسط گفتار انسانی آموزش ندیده اما با فعالیت عصبی در قسمت قشر شنوایی مغز بیماران تحت عمل جراحی مغز اندازه گيرى شده است. اين اندازه گيرى هنگاميكه بيماران جملاتى را كه با صداى بلند ادا مى شد مىشنيدند صورت گرفته است.

سیگنال های ثبت شده در مغز بيماران به هنگام شنيدن جملات همانند يك بانك اطلاعات عمل مى كند كه توسط ووكودر با مقادير عددى از صفر تا نه قابل خواندن خواهد شد. همچنين اين داده ها با کمک تجزیه و تحلیل سيستم هوش مصنوعى به مراتب مفهوم تر نيز خواهند شد. دانشمندان طى اين مطالعات دريافتند صداهایی که شنیده می شوند، بسيار نزدیک به صداهايي هستند كه در ابتدا شنيده شده بودند حتی اگر صدای نهایی هنوز کاملا روباتیک باشد.
.
این تکنیک بسیار موثرتر از تلاش هایى كه پيشتر با استفاده از مدل های کامپیوتری ساده بر روی تصاویر اسپکترومتر (نمایش بصری فرکانس های صوتی) صورت گرفت عمل مى كند.

مسگرانى معتقد است:

ما متوجه شدیم که افراد قادرند در حدود ۷۵ درصد از موارد صدا ها را درك و تکرار کنند که نسبت به كوشش هايى كه در گذشته در اين زمينه صورت گرفته است درصد بسيار بالأييست. حساسيت بالاى ووكودر و شبکه های عصبی قدرتمند همان صدایی را که بیماران در آغاز شنيدند با كيفيت شگفت آورى به ارمغان آورد. هنوز در ابتداى مسيريم؛ مسيرى طولانى بايست طى شود و اقدامات بسيارى صورت پذيرد اما اين پروژه از پتانسیل بسیار بالايى برخوردار است. مجددا لازم است تأکید کنم که سیستم، استدلال و افكار ذهنی را به کلمات گفتاری تبدیل نمی کند بلكه سيگنال هاى مغز را مستقيما به گفتار مبدل مى سازد اما ممکن است در آينده اى نه چندان دور به اين قابليت هم دست يابد. این قابليت چالش بعدی محققان خواهد بود كه قصد دارند با آن گلاويز شوند.


هرچند نيازمند صرف زمان است اما در راستاى پيشرفت هايى كه در اين زمينه صورت خواهد گرفت در آينده ممكن است شما حتی قادر شويد با فکر کردن ایمیل های خود را بر روی صفحه نمایش ببينيد و یا چراغ های هوشمند خود را فقط با صدور فرمان ذهنى روشن كنيد. از آنجاييکه مغز هر شخص کمی متفاوت از ديگرى عمل میکند؛ برای تبديل اطلاعات از هر شخصى به شخص ديگر مقدار زیادی از داده های آموزشی از هر فردي به منظور فهم دقيق افكار مورد نياز است.

در آینده ای نه چندان دور، ما به طور بالقوه در مورد صداى افرادى صحبت می کنیم که از قدرت بيان بي بهره اند، همانند افرادى كه به علت سندروم دچار ناتوانى شده اند یا از سکته مغزی جان سالم به در برده اند و يا افرادى كه همانند مرحوم استفان هاوكينگ از بيمارى اسكلروز جانبی آمیوتروفيك (ALS)  رنج مى برند.

مسگرانی می گوید:

در رابطه با اين موضوع، اگر براى مثال مصرفکنندگان فکر کنند كه به یک لیوان آب نیاز دارند، سیستم ما می تواند سیگنال های مغز تولید شده توسط آن فكر را بیرون بکشد و آنها را تبدیل به گفتار کنند. این امر می تواند شرايط را براى هر کسی که توانایی خود را در سخن گفتن به علت آسیب و یا بیماری از دست داده است را تغيير دهد و فرصت دوباره برای برقرارى ارتباط با جهان پيرامون به آنان ببخشد.


.

.

افراد لال هم مى توانند سخن بگويند؛ تبديل مستقيم سيگنال هاى مغز به گفتار
نمره شما به این پست