دانشمندان علوم اعصاب در تلاش برای ایجاد صدا در افرادی که نمی توانند صحبت کنند، توسط هوش مصنوعی (artificial intelligence)، دستگاهی را طراحی کرده اند که می تواند سیگنال های مغز را به گفتار تبدیل کند. این فناوری هنوز برای مرحله ی اجرا و خارج از آزمایشگاه، به اندازه کافی دقیق نیست. اگرچه، می تواند جملات کاملی را تولید کند که کاملاً قابل فهم باشند. سازندگان آن در یک مطالعه که در 24 آوریل در Nature، منتشر شده، دستگاه رمزگشای گفتار خود را توصیف کردند.
چتان پاندارینات Chethan Pandarinath، متخصص عصب شناسی در دانشگاه اموری در آتلانتا، جورجیا می گوید: دانشمندان قبلاً از هوش مصنوعی برای ترجمه تک کلمات استفاده کرده اند، که اکثراً از یک هجاء یا جزء کلمه تشکیل شده است. وی می گوید: “جهش از هجا های تک به جملات، از نظر فنی کاملاً چالش برانگیز است و یکی از مواردی است که کار فعلی را بسیار چشمگیر می کند.”
نقشه برداری حرکات
بسیاری از افرادی که توانایی ارتباط برقرار کردن از طریق صحبت کردن را از دست داده اند، می توانند با استفاده ازاین فناوری هوش مصنوعی به برقراری ارتباط دست یابند. حرکات ریز و درشتی را انجام دهند تا مکان نما را برای انتخاب حروف یا کلمات، روی صفحه انتخاب کنند. فیزیکدان انگلیسی، استفان هاوکینگ، که به بیماری نورون حرکتی مبتلا بود، یک نمونه مشهور می باشد.
ادوارد چانگ، رهبر این مطالعه، جراح مغز و اعصاب در دانشگاه کالیفرنیا، سانفرانسیسکو، می گوید: وی از دستگاه تولید کننده ی گفتار فعال شده توسط عضله، در گونه ی خود استفاده می کرد.
چانگ می گوید، از آنجا که افرادی که از چنین وسایلی استفاده می کنند، باید کلمات را از طریق نامه تایپ کنند، این دستگاه ها می توانند بسیار کند باشند و حداکثر ده کلمه در دقیقه تولید کنند. گفتار طبیعی به طور متوسط 150 کلمه در دقیقه است. او می گوید: “این کارآیی دستگاه صوتی است که به ما امکان می دهد این کار را انجام دهیم.” و به همین ترتیب چانگ و تیمش تصمیم گرفتند هنگام ساختن رمز گشاینده ی خود، از سیستم دستگاه صوتی الگو بگیرند.
محققان الکترودهای مشابه اینها را در جمجمه شرکت کنندگان قرار دادند تا سیگنالهای مغزی آن ها را ثبت کنند.
محققان با پنج نفر که الکترودی را به عنوان بخشی از درمان صرع، در سطح مغز خود قرار داده بودند، کار کردند. اول، تیم هنگامی که شرکت کنندگان صدها جمله را با صدای بلند خواندند، فعالیت مغز را ثبت کردند. سپس، چانگ و همکارانش این ضبط ها را با داده های آزمایش های قبلی ترکیب کردند که تعیین می کند چگونه حرکات زبان، لب ها، فک و حنجره ایجاد صدا می کند.
این تیم الگوریتم یادگیری عمیق را بر روی این داده ها آموزش داده و سپس برنامه را در رمزگشایی خود گنجانده اند. دستگاه، سیگنال های مغز را به حرکات تخمینی دستگاه صوتی تبدیل کرده، سپس این حرکات را به گفتار مصنوعی تبدیل می کند. چانگ می گوید افرادی که به 101 جمله ترکیبی گوش داده اند می توانند 70٪ کلمات را بطور متوسط درک کنند.
در آزمایشی دیگر، محققان از یک شرکت کننده خواسته اند جملات را با صدای بلند بخوانند و سپس با حرکت دادن دهان خود بدون تولید صدا، جملات مشابه را تقلید کنند. چانگ می گوید جملاتی که در این آزمون ساخته شده اند از کیفیت پایین تر از جمله هایی هستند که از گفتار شنیداری ایجاد شده اند، اما نتایج، هنوز دلگرم کننده هستند.
Stephanie Riès استفانی ریئس، متخصص علوم اعصاب در دانشگاه ایالتی سن دیگو در کالیفرنیا، گفت: گفتاری که با نقشه برداری از فعالیت های مغزی به حرکات دستگاه صوتی و سپس ترجمه ی آنها به صدا، به دست می آید، آسان تر از آنچه که توسط ایجاد نقشه برداری از فعالیت مغز به طور مستقیم به صدا ایجاد می شود، درک می شود.
امی اورسبورن، مهندس عصبی در دانشگاه واشنگتن در سیاتل، می گوید آیا این رمزگشاینده ها، برای تبدیل تنها افکار به کلمات نیز کار می کنند؟ او می گوید: “این مقاله واقعاً کار خوبی را از نظر تقلید گفتارنشان می دهد. “اما وقتی کسی که دهان خود را حرکت نمی دهد نیز، کار می کند؟”
مارک اسلوتسکی، یک متخصص مغز و اعصاب در دانشگاه نورث وسترن در شیکاگو، ایلینویز، موافق است و می گوید که عملکرد رمزگشایی، جای خود را برای پیشرفت می گذارد. وی همجنین، خاطرنشان می کند که شنوندگان با انتخاب کلمات از مجموعه ی انتخاب ها، گفتار تلفیقی را شناسایی می کردند. اما، با افزایش تعداد گزینه ها، مردم در درک کلمات مشکل بیشتری داشتند.
Slutzky می گوید، این مطالعه “یک مرحله واقعا مهم است، اما هنوز باید راه طولانی تری را پیش برود تا گفتار سنتز شده، به راحتی قابل درک باشد”.
برای اطلاعات بیشتر در مورد تازه های علوم اعصاب، اختلالات عصبی و جدیدترین روش های بهبود، به موسسه سلامت مغز دانا مراجعه کنید.
درباره نویسنده
دکتر علی محمد کمالی فارغ التحصیل دکترای تخصصی علوم اعصاب از دانشگاه علوم پزشکی شیراز، بیش از 15 سال است که در زمینه پژوهش، تدریس و فعالیت های اجرایی در حوزه علوم اعصاب فعالیت و تجربه دارد. وی همچنین در ارتقا عملکرد های شناختی با استفاده از نوروتکنولوژی و مطالعات خواب تخصص ویژه ای دارد. او یکی از بنیانگذاران انستیتو سلامت مغز دانا است، (گروهی که سلامت مغز را اولویت جامعه می داند).
دکتر کمالی بیش از 50 مقاله پژوهشی (h-index 13) در مجلات معتبر علمی به چاپ رسانده و در حال حاضر مدیر عامل انستیتو سلامت مغز دانا است. بعلاوه به عنوان پژوهشگر ارشد واحد مغز، شناخت و رفتار دپارتمان علوم اعصاب دانشگاه علوم پزشکی شیراز مشغول فعالیت می باشد. می توانید پژوهش او را در Google Scholar دنبال کنید.
دکتر کمالی علاوه بر تخصص در زمینه علوم اعصاب، سال ها است که به عنوان مدیر اجرایی مجله علوم پزشکی پیشرفته و فناوری های کاربردی (JAMSAT) مشغول به فعالیت است. همچنین به عنوان دبیر اجرایی انجمن علوم اعصاب ایران شاخه فارس فعالیت می کند.