 |
Нейрохирург Эдвард Чанг проводит операцию на головном мозге |
Новый мозговой имплантат на основе искусственного интеллекта позволил парализованному мужчине снова заговорить.
Это большой шаг вперед по сравнению с современными технологиями вспомогательной речи.
В 2003 году 20-летний мужчина перенес сильный инсульт после автомобильной аварии. Он остался парализованным, сохранились только движения глаз и минимальные движения головы. Парализованные мышцы голосового тракта также означали, что он больше не мог говорить.
Восемнадцать лет спустя ученые объявили, что с помощью имплантированного набора электродов и искусственного интеллекта этот человек частично восстановил способность говорить.
В ходе трехчасовой операции ученые вскрыли череп мужчины и наложили массив из 128 электродов на его сенсомоторную кору, где находятся нейронные области, вовлеченные в обработку речи. Перед тем как закрыть его, они подключили эти электроды к порту, который выходит из головы участника и отправляет эти электродные сигналы на компьютер через съемный кабель.
Когда человек, которого The New York Times называет псевдонимом Панчо, думает о словах, эти коммуникационные центры мозга активизируются, и электроды улавливают эти сигналы. За 50 сеансов, охватывающих 81 неделю, Панчо прошел по спискам распространенных слов, будучи подключенным к интерфейсу искусственного интеллекта. Ученые обучили эту модель глубокого обучения привыкать к нейронным моделям Панчо и сопоставлять их со словами, которые он имел в виду. Благодаря этой системе Панчо может общаться не только «да» и «нет». Он мог говорить такие вещи, как «Они выходят на улицу» и «Принесите мне очки, пожалуйста».
Но алгоритм был несовершенен и иногда имел проблемы с похожими по звучанию словами. Предложения вроде «Привет, как дела?» стали «Голод, как дела?» Поэтому группа исследователей создала второй искусственный интеллект, который моделировал естественный язык. Этот тип ИИ учитывает такие вещи, как синтаксис, предсказывая и декодируя предложения на основе правил языка и того, насколько вероятно, что определенные слова следуют за другими. В совокупности эти модели смогли успешно декодировать 75 процентов слов Панчо. Этот беспрецедентный научный подвиг был опубликован в The New England Journal of Medicine .
Когда исследование только началось, Панчо не говорил более десяти лет. После столь длительного периода бездействия исследователи не были уверены, сохранил ли его мозг механизмы и схемы для речи.
«Мы не знали, будут ли речевые команды в мозге работать по прошествии 15 лет», — сказал NPR председатель отделения неврологической хирургии Калифорнийского университета в Сан-Франциско и ведущий исследователь Эдвард Чанг . «И даже если бы мы могли оживить эти спящие мозговые сигналы для речи, смогли бы мы на самом деле перевести их в полные слова?»
К счастью, речевые контуры Панчо были и остаются целыми. Конечно, в настоящее время он может говорить только со скоростью 15–18 слов в минуту (что намного ниже скорости типичной разговорной речи в 125–150 слов в минуту), но команда оптимистично настроена и надеется, что сможет усовершенствовать систему, сделав ее более быстрой, точной и, в конечном итоге, беспроводной.
Для Панчо этот новый способ общения и понимания — «опыт, который меняет жизнь», — сказал он The Times по электронной почте. «Не иметь возможности общаться с кем-либо, вести нормальный разговор и как-то выражать себя — это разрушительно, с этим очень трудно жить… Это очень похоже на получение второго шанса снова заговорить».
(Copyrighted © Перевод с англ. Louiza Smith)
Источник:
By Hannah Seo*,
«A new AI-powered brain implant allowed a paralyzed man to speak again»
* Ханна Со — научный сотрудник Popular Science
Восемнадцать лет спустя ученые объявили, что с помощью имплантированного набора электродов и искусственного интеллекта этот человек частично восстановил способность говорить.
В ходе трехчасовой операции ученые вскрыли череп мужчины и наложили массив из 128 электродов на его сенсомоторную кору, где находятся нейронные области, вовлеченные в обработку речи. Перед тем как закрыть его, они подключили эти электроды к порту, который выходит из головы участника и отправляет эти электродные сигналы на компьютер через съемный кабель.
 |
Иллюстрация, показывающая размещение электрода eCOG на речедвигательной коре головного мозга участника и головные ступени, используемые для подключения электрода к компьютеру. (Кен Пробст, UCSF) |
Когда человек, которого The New York Times называет псевдонимом Панчо, думает о словах, эти коммуникационные центры мозга активизируются, и электроды улавливают эти сигналы. За 50 сеансов, охватывающих 81 неделю, Панчо прошел по спискам распространенных слов, будучи подключенным к интерфейсу искусственного интеллекта. Ученые обучили эту модель глубокого обучения привыкать к нейронным моделям Панчо и сопоставлять их со словами, которые он имел в виду. Благодаря этой системе Панчо может общаться не только «да» и «нет». Он мог говорить такие вещи, как «Они выходят на улицу» и «Принесите мне очки, пожалуйста».
Но алгоритм был несовершенен и иногда имел проблемы с похожими по звучанию словами. Предложения вроде «Привет, как дела?» стали «Голод, как дела?» Поэтому группа исследователей создала второй искусственный интеллект, который моделировал естественный язык. Этот тип ИИ учитывает такие вещи, как синтаксис, предсказывая и декодируя предложения на основе правил языка и того, насколько вероятно, что определенные слова следуют за другими. В совокупности эти модели смогли успешно декодировать 75 процентов слов Панчо. Этот беспрецедентный научный подвиг был опубликован в The New England Journal of Medicine .
Когда исследование только началось, Панчо не говорил более десяти лет. После столь длительного периода бездействия исследователи не были уверены, сохранил ли его мозг механизмы и схемы для речи.
«Мы не знали, будут ли речевые команды в мозге работать по прошествии 15 лет», — сказал NPR председатель отделения неврологической хирургии Калифорнийского университета в Сан-Франциско и ведущий исследователь Эдвард Чанг . «И даже если бы мы могли оживить эти спящие мозговые сигналы для речи, смогли бы мы на самом деле перевести их в полные слова?»
К счастью, речевые контуры Панчо были и остаются целыми. Конечно, в настоящее время он может говорить только со скоростью 15–18 слов в минуту (что намного ниже скорости типичной разговорной речи в 125–150 слов в минуту), но команда оптимистично настроена и надеется, что сможет усовершенствовать систему, сделав ее более быстрой, точной и, в конечном итоге, беспроводной.
Для Панчо этот новый способ общения и понимания — «опыт, который меняет жизнь», — сказал он The Times по электронной почте. «Не иметь возможности общаться с кем-либо, вести нормальный разговор и как-то выражать себя — это разрушительно, с этим очень трудно жить… Это очень похоже на получение второго шанса снова заговорить».
(Copyrighted © Перевод с англ. Louiza Smith)
Источник:
By Hannah Seo*,
«A new AI-powered brain implant allowed a paralyzed man to speak again»
* Ханна Со — научный сотрудник Popular Science