Satu Terobosan Saintifik dalam Pembacaan Minda: Mencipta Alat Semua Orang Boleh Beli

2024 Pengarang: Seth Attwood | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2023-12-16 16:12

Jurutera dari Institut Kajian Aktiviti Saraf Tinggi telah dapat mencipta sistem yang menterjemahkan pemikiran ke dalam pertuturan yang boleh difahami dan dikenali. Dengan mengawal aktiviti otak seseorang, teknologi membina semula pemikiran menjadi perkataan.

Kejayaan saintifik ini, ditambah dengan kuasa AI dan pensintesis pertuturan, membuka era baharu dalam interaksi antara komputer dan otak. Sudah tentu, ini juga membuka peluang baharu untuk orang yang, atas satu sebab atau yang lain, telah kehilangan keupayaan untuk bercakap.

“Suara kami membantu untuk terus berhubung dengan rakan, keluarga dan dunia di sekeliling kami, jadi kehilangan kuasa suara akibat kecederaan atau penyakit amat merugikan orang ramai. Walau bagaimanapun, dengan stok pengetahuan hari ini, kami mempunyai cara yang berpotensi untuk memulihkan kuasa ini. Kami telah menunjukkan bahawa dengan teknologi yang betul, pemikiran orang boleh ditafsir dan difahami oleh mana-mana pendengar, kata Nima Mesgarani, Ph. D. dan salah seorang pengarang kajian yang dijalankan di Institut Kelakuan Mental Mortimer B. Zuckerman di Columbia Universiti.

Dekad penyelidikan telah menunjukkan bahawa apabila orang bercakap, atau membayangkan bahawa mereka mengeluarkan kata-kata, corak ciri aktiviti muncul dalam otak mereka. Corak isyarat yang jelas dan boleh dikenali juga timbul apabila kita mendengar seseorang bercakap, atau membayangkan bahawa kita sedang mendengar. Pakar telah cuba menguraikan corak ini selama beberapa dekad, tetapi hanya kini masa depan telah terbuka di hadapan mereka, di mana pemikiran tidak lagi boleh disembunyikan di dalam otak, sebaliknya boleh diterjemahkan ke dalam bahasa pertuturan sesuka hati.

Tetapi untuk mencapai kejayaan ini bukanlah mudah. Percubaan awal untuk menguraikan isyarat otak daripada Dr. Mesgarani dan yang lain tertumpu pada model komputer mudah yang menganalisis spektrogram, yang merupakan perwakilan visual frekuensi bunyi.

Tetapi disebabkan pendekatan ini tidak menghasilkan apa-apa yang dekat dengan ucapan yang boleh difahami, pasukan Dr Mesgarani sebaliknya beralih kepada vocoder, algoritma komputer yang boleh mensintesis pertuturan selepas dilatih untuk merakam perbualan orang.

"Ini adalah teknologi yang sama yang digunakan oleh Amazon Echo dan Apple Siri untuk menjawab soalan kami secara lisan," kata Dr. Mesgarani, yang juga profesor madya kejuruteraan elektrik di Sekolah Kejuruteraan dan Sains Gunaan Columbia Yayasan Fu.

Untuk mengajar vocoder mentafsir aktiviti otak, Dr. Mesgarani bekerjasama dengan Ashesh Dinesh Mehta, M. D., PhD, pakar bedah saraf di Northwell Health Physician Partners' Neuroscience Institute dan pengarang bersama artikel hari ini. Dr. Mehta merawat pesakit epilepsi, sesetengah daripada mereka mesti menjalani pembedahan biasa.

"Bekerja dengan Dr. Mehta, kami meminta pesakit epilepsi yang telah menjalani pembedahan otak untuk mendengar cadangan daripada orang yang berbeza semasa kami mengukur corak dalam aktiviti otak mereka," kata Dr. Mesgarani. "Corak saraf ini melatih vocoder."

Para penyelidik kemudian meminta pesakit yang sama mendengar pembesar suara yang menyebut nombor 0 hingga 9 sambil merakam isyarat otak yang kemudiannya boleh dilalui melalui vocoder. Bunyi yang dihasilkan oleh vocoder sebagai tindak balas kepada isyarat ini dianalisis dan diperhalusi menggunakan rangkaian saraf seperti kecerdasan buatan yang meniru struktur neuron dalam otak biologi.

Hasil akhirnya ialah suara robot yang mengulangi urutan nombor. Untuk mengesahkan ketepatan rakaman itu, Dr. Mesgarani dan pasukannya mengarahkan orang ramai mendengar rakaman itu dan melaporkan apa yang mereka dengar.

"Kami mendapati bahawa manusia boleh memahami dan mengulangi bunyi kira-kira 75% daripada masa, yang jauh lebih baik daripada sebarang percubaan sebelumnya," kata Dr. Mesgarani. Peningkatan dalam kefahaman amat ketara apabila membandingkan rakaman baharu dengan percubaan terdahulu berdasarkan spektrogram. "Vocoder sensitif dan rangkaian saraf yang berkuasa mewakili bunyi yang pada asalnya didengari oleh pesakit dengan ketepatan yang menakjubkan."

Dr. Mesgarani dan pasukannya kini merancang untuk menguji perkataan dan ayat yang lebih sukar. Mereka juga berhasrat untuk melakukan ujian yang sama pada isyarat otak yang dipancarkan apabila seseorang bercakap atau membayangkan pertuturan. Akhirnya, mereka berharap sistem mereka boleh menjadi sebahagian daripada implan, sama seperti yang dipakai oleh sesetengah pesakit epilepsi, yang menterjemahkan pemikiran pemakai terus ke dalam kata-kata.

"Dalam senario ini, jika pemilik cip itu berfikir, 'Saya memerlukan segelas air,' sistem kita boleh menerima isyarat otak yang dihasilkan oleh pemikiran itu dan menukarnya kepada ucapan lisan yang disintesis," kata Dr. Mesgarani. "Ia adalah pengubah permainan dan bagi sesiapa yang kehilangan keupayaan untuk bercakap akibat kecederaan atau penyakit, teknologi memberi peluang baharu untuk berkomunikasi dengan dunia di sekeliling mereka."

Komen editorial The Big The One:Memandangkan sesetengah pekerja kami mempunyai hubungan tertentu dengan neurofisiologi, kami boleh menyatakan dengan jelas bahawa menyelesaikan masalah membaca pemikiran dan menterjemah pemikiran ini kepada perkataan bukanlah masalah yang boleh diselesaikan oleh sesetengah doktor falsafah bersama pakar bedah saraf yang bijak. Ini adalah tugas untuk institut penyelidikan, yang akan menyelesaikannya selama seratus, dua ratus atau lebih tahun. Lebih-lebih lagi, sama sekali bukan fakta bahawa institut penyelidikan akan menyelesaikan masalah ini - walaupun semua superkomputer NASA dibawa ke sana, di mana sekumpulan jurutera akan mula mensimulasikan rangkaian saraf. Walau bagaimanapun, artikel dalam jurnal saintifik tidak akan berbohong dan fakta pengiktirafan pemikiran pasti ada. Jadi, bagaimanakah kedua-dua fakta ini boleh disatukan?

Sangat ringkas. Dalam 20-30 tahun yang lalu, sejumlah besar teknologi yang luar biasa dan sangat kompleks seperti mikropemproses dan cakera keras telah muncul di dunia. Dan setiap hari semakin banyak ciptaan baru muncul, yang ditulis kepada beberapa "pelajar berbakat" yang, duduk di garaj, telah mengumpul sekeping daripada besi buruk, di mana institut penyelidikan telah bergelut selama 50 tahun. Dan dalam kes ini kita mempunyai ciptaan genesis yang serupa. Iaitu, pembangunan yang telah dilakukan (atau dipindahkan kepada orang) selama bertahun-tahun oleh orang yang tidak dikenali, tetapi telah ditulis kepada ibu saudara dan bapa saudara dari Colombia.

Sebenarnya, tiada beza langsung siapa yang akan ditulis oleh Wikipedia sebagai "pencipta" teknologi itu. Perkara utama ialah teknologi itu dibentangkan kepada dunia menggunakan jurnal saintifik. Selanjutnya, beberapa syarikat China akan mula mengeluarkan "alat" sedemikian yang akan membiasakan orang ramai dengan idea bahawa kepala mereka kini telah menjadi benar-benar telus. Akhirnya, peringkat ketiga akan menjadi Orwellian yang sama "1984" apabila fikiran mana-mana orang boleh dibaca dengan bebas dari jauh. Contohnya, dengan meletakkan sensor khas di pangsapuri atau menyepadukan cip khas yang bertindak balas kepada impuls otak ke dalam badan. Lebih-lebih lagi.

Sebagai peraturan, setiap teknologi mempunyai aplikasi terbalik. Sebagai contoh, jika terdapat teknologi untuk menukar impuls saraf kepada perkataan, kemudian menggunakan prinsip yang sama, anda boleh mengubah apa-apa perkataan menjadi pemikiran seseorang. Dalam situasi ini, presiden negara yang berbeza mempunyai prospek yang hebat untuk disokong oleh keseluruhan pengundi, kerana kini terdapat peluang teknikal untuk membuat setiap pengundi berfikir seperti dia - sudah cukup untuk meletakkan isyarat termodulat dengan betul ke dalam soket.

Secara umum, apa yang hendak dikatakan - prospek untuk dunia membuka yang paling indah dan kami mengikuti perkembangan acara dengan penuh minat.