Говорящий мозг
Компьютер научили превращать мысли в слова
Алексей Тимошенко, GZT.RU по материалам University of Utah
The Brain Speaks: Scientists Decode Words from Brain Signals
Создана машина, преобразующая мысли в слова, – точнее, управляемый электрической активностью мозга синтезатор речи.
Устройство, разработанное учеными из университета Юты, предназначено не для того, чтобы можно было преобразовывать мысли в слова и тут же записывать их в записную книжку. Оно должно облегчить жизни людям, которые по какой-либо причине не могут говорить, но не утратили ясности мысли – как, например, знаменитый астрофизик Стивен Хокинг.
Как это работает
Вживленные под череп и прилегающие к поверхности мозга 16 электродов улавливают электрические сигналы, передают их на усилитель, усилитель отправляет их к микропроцессору и тот уже сопоставляет электрические импульсы с теми, которые хранятся в его памяти.
Микроэлектроды на фоне монеты – снимок дает представление о масштабах устройства,
которое предполагается помещать вплотную к поверхности мозга.
Источник: Spencer Kellis, The University of Utah
(Реальный диаметр этой монетки, «юбилейного» 25-центовика
с символикой Университета Юты на реверсе, – 24,3 мм,
примерно с российский рубль – ВМ.)
Если пришедший сигнал совпадает с одним из эталонных, дается команда синтезатору речи – произнести то слово, которое соответствует данному сигналу.
Желтые точки – места, где размещали основные электроды (для поиска очага эпилепсии).
Красные квадратики – участки, на которые поместили «речевые» контакты;
видно что масштабное вмешательство для подобной задачи не обязательно.
Источник: Kai Miller, University of Washington
В эксперименте с участием добровольца, которому операцию по вживлению электродов проводили для лечения эпилепсии, человек вначале зачитывал подряд десять разных слов, а физиологи записывали активность его мозга. «Да», «нет», «больше», «меньше», «горячо», «холодно», «привет», «пока», «есть» и «пить» – каждое из этих выражений давало разные электрические сигналы и, что самое важное, эти сигналы практически нельзя было спутать с активностью мозга в покое.
Десять слов – это довольно много, если учесть, что в некоторых случаях никакого другого способа подать сообщение у человека попросту нет. У Хокинга, например, едва шевелится одна мышца щеки и все, что он может – это медленно, со скоростью несколько символов в минуту, набирать текст, последовательно перебирая буквы на экране; здесь же речь идет о практически мгновенном сообщении.
Что это может дать?
Возможно, через несколько десятилетий статьи в рубрике «Наука» будут не печататься на клавиатуре, а всего лишь мысленно проговариваться про себя, умный чип самостоятельно преобразует мысли автора в текст. Но для этого, как следует из сообщения исследователей, придется преодолеть ряд препятствий.
Электроды разных типов непосредственно на поверхности мозга.
Пациенту в ходе операции временно удалили фрагмент черепа,
так как хирургам требовалось найти и устранить очаг эпилепсии
(эксперименты с «речевым чипом» были второстепенной задачей,
ради которой операцию бы делать не стали).
Источник: Courtesy of University of Utah Department of Neurosurgery
Во-первых, описанная выше система использует вживленные в череп тонкие электроды. Которые в общем-то не повреждают мозг (поскольку прилегают к его поверхности, не проникая внутрь), но, как минимум, неудобны и, вдобавок, должны сохранять работоспособность на протяжении многих лет подряд. Специальные материалы нового поколения, возможно, решат часть проблем – но их разработка и доведение до промышленного производства определенно займут немало времени.
Во-вторых, точность метода невысока. В паре «да-нет», например, система делает 10 до 24% ошибок, а когда надо опознать слово в случае большей неопределенности (выбрать один из всех 10 вариантов) ошибок и того больше – 52%. Это совсем не то, как если бы система могла распознавать несколько тысяч слов из запаса взрослого грамотного человека. Представьте, что будет, если система перепутает каждое шестое слово или, хуже того, выдаст желание побыстрее уйти домой с работы вместо написания этой статьи...
Не очень понятно, как быть с одинаково звучащими, но абсолютно разными по смыслу словами, синонимами и прочими лингвистическими ловушками, которые иногда ставят в тупик и опытных переводчиков. Зато понятно, что в самой идее распознать непроизнесенное слово нет ничего фантастического.
И следующий шаг на пути к более сложным системам уже намечен: в следующий раз ученые намерены взять уже 121 электрод в виде матрицы 11х11 контактов. Увеличение числа сигналов, как считают физиологи, может радикально повысить точность распознавания и расширить доступный человеку словарный запас. И вдобавок к механическим конечностям, управляемым мозгом, у парализованных пациентов появится и искусственная речь.
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
09.09.2010