Учёные из США разработали нейроинтерфейс, позволяющий считывать мысли парализованных больных и людей с проблемным речевым аппаратом с рекордно высокой точностью. Установка ошибается лишь в 6% случаев, что ускоряет процесс озвучивания мыслей, пишут исследователи в статье в журнале Nature Communications.
«Мы разработали и проверили в клинических испытаниях систему, которая напрямую подключается к коре мозга парализованных людей и позволяет им озвучивать осмысленные предложения в режиме реального времени. Наши опыты показали, что эта система совершила лишь 6% ошибок при распознавании свыше 1,1 тыс. слов, что позволило ей декодировать мысли со скоростью в 29 символов в минуту», — рассказали исследователи.
За последние годы учёные создали несколько десятков нейроинтерфейсов, трансформирующих активность мозга пациентов в устную или письменную речь. Устройства, представляющие собой набор имплантированных в мозг электродов, позволяют парализованному человеку двигать курсор мыши по экрану компьютера и нажимать им на кнопки виртуальной клавиатуры, а также рисовать буквы на экране. Это позволяет паралитикам свободно общаться с окружающими людьми.
Группа нейрофизиологов под руководством профессора университета Калифорнии в Сан-Франциско (США) Эдварда Чана разработала новую систему, которая позволяет напрямую считывать мысли пациентов, связанные с речью. Подобный подход упрощает процесс набора текста и позволяет быстро декодировать целые слова и предложения с минимумом ошибок.
Разработанная профессором Чаном и его коллегами система опирается в своей работе на радиотелефонный фонетический алфавит, который используется международными организациями для максимально однозначной передачи букв латинского алфавита. В его рамках каждый символ кодируется коротким английским словом, к примеру, символ f обозначается словом foxtrot (фокстрот), а буква u — словом uniform (униформа).
Учёные предположили, что всплески активности мозга, порождённые мыслями о каждом подобном слове, можно будет распознать при помощи систем машинного обучения. Руководствуясь этой идеей, нейрофизиологи заручились поддержкой парализованного добровольца, в чей мозг были имплантированы электроды. Учёные использовали эти проводники для записи сигналов, которые мозг пациента порождал при произнесении слов, кодирующих буквы фонетического алфавита.
Полученные наборы импульсов учёные использовали для обучения нейросети, которая была способна различать кодовые слова в режиме реального времени и использовать их для составления слов и предложений. Для повышения качества работы этой системы учёные организовали систему ИИ таким образом, чтобы она игнорировала все сигналы, не совпадающие со встроенным в неё словарем из 1,1 тыс. самых употребимых слов английского языка.
Последующие наблюдения показали, что этот подход позволил добровольцу произносить по несколько слов в минуту и при этом совершать минимальное число ошибок, чьё общее число составляло не более 6% от общего числа считанных символов. Как надеются учёные, высокая скорость и точность работы их системы сделает жизнь немых и парализованных пациентов более комфортной уже в ближайшие годы.