Teaduslik läbimurre mõtete lugemises: vidinate leiutamine, mida igaüks saab osta

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-12-16 16:03

Kõrgema närvitegevuse uuringute instituudi insenerid on suutnud luua süsteemi, mis muudab mõtted arusaadavaks ja äratuntavaks kõneks. Kellegi ajutegevust kontrollides rekonstrueerib tehnoloogia mõtted sõnadeks.

See teaduslik läbimurre koos tehisintellekti ja kõnesüntesaatorite võimsusega avab uue ajastu arvuti ja aju vahelises suhtluses. Loomulikult avab see uusi võimalusi ka inimestele, kes ühel või teisel põhjusel on kõnevõime kaotanud.

„Meie hääled aitavad hoida kontakti meie sõprade, pere ja meid ümbritseva maailmaga, seega mõjub häälevõime kadumine vigastuse või haiguse tõttu inimestele laastavalt. Tänaste teadmistega on meil aga potentsiaalne viis selle jõu taastamiseks. Oleme näidanud, et õige tehnoloogia abil saab inimeste mõtteid dešifreerida ja mõista iga kuulaja,”ütleb Nima Mesgarani, Ph. D. ja üks Columbia Mortimer B. Zuckermani vaimse käitumise instituudi uuringu autoritest. Ülikool.

Aastakümnete pikkused uuringud on näidanud, et kui inimesed räägivad või isegi kujutavad ette, et nad lausuvad sõnu, ilmnevad nende ajus iseloomulikud tegevusmustrid. Selge ja äratuntav signaalimuster tekib ka siis, kui kuulame kellegi kõnet või kujutame ette, et kuulame. Eksperdid on püüdnud neid mustreid dešifreerida aastakümneid, kuid alles nüüd on nende ees avanenud tulevik, kus mõtteid ei saa enam aju sees peita, vaid need saab suvaliselt kõnekeelde tõlkida.

Kuid selle saavutuse saavutamine ei olnud lihtne. Dr Mesgarani ja teiste ajusignaalide dešifreerimise esimesed katsed keskendusid lihtsatele arvutimudelitele, mis analüüsisid spektrogramme, mis kujutavad endast helisageduste visuaalset esitust.

Kuid kuna see lähenemine ei andnud midagi arusaadavale lähedast, pöördus dr Mesgarani meeskond selle asemel vokooderi poole, arvutialgoritmi poole, mis suudab kõnet sünteesida pärast seda, kui on koolitatud inimeste vestlusi salvestama.

"See on sama tehnoloogia, mida Amazon Echo ja Apple Siri kasutavad meie küsimustele suuliselt vastamiseks," ütles dr Mesgarani, kes on ka Fu Foundationi Columbia tehnika- ja rakendusteaduste kooli elektrotehnika dotsent.

Et õpetada vokooderit ajutegevust tõlgendama, tegi dr Mesgarani koostööd Ashesh Dinesh Mehta, M. D., PhD, Northwell Health Physician Partnersi Neuroscience Institute'i neurokirurgi ja tänase artikli kaasautoriga. Dr Mehta ravib epilepsiahaigeid, kellest osa tuleb regulaarselt opereerida.

"Töötades koos dr. Mehtaga palusime epilepsiapatsientidel, kellel oli juba ajuoperatsioon tehtud, kuulata erinevate inimeste soovitusi, samal ajal kui mõõtsime nende ajutegevuse mustreid," ütleb dr Mesgarani. "Need närvimustrid treenisid vokooderit."

Seejärel palusid teadlased samadel patsientidel kuulata kõnelejaid, kes hääldavad numbreid 0 kuni 9, salvestades samal ajal ajusignaale, mida saaks seejärel vokooderi kaudu edastada. Vokooderi poolt nendele signaalidele vastuseks tekitatud heli analüüsiti ja viimistleti närvivõrkude, näiteks tehisintellekti abil, mis jäljendavad bioloogilise aju neuronite struktuuri.

Lõpptulemuseks oli robothääl, mis kordas numbrijada. Salvestise täpsuse kontrollimiseks andsid dr Mesgarani ja tema meeskond inimestele ülesandeks salvestist kuulata ja kuuldust teada anda.

"Me leidsime, et inimesed saavad helidest aru ja neid korrata umbes 75% ajast, mis on palju parem kui mis tahes varasemad katsed," ütleb dr Mesgarani. Arusaadavuse paranemine oli eriti ilmne, kui võrrelda uusi salvestusi varasemate spektrogrammi põhjal tehtud katsetega. "Tundlik vokooder ja võimsad närvivõrgud esindasid helisid, mida patsiendid algselt kuulsid hämmastava täpsusega."

Dr Mesgarani ja tema meeskond kavatsevad nüüd katsetada raskemaid sõnu ja lauseid. Samuti kavatsevad nad teha samu teste aju signaalide kohta, mis kiirguvad, kui inimene räägib või kujutleb kõnet. Lõppkokkuvõttes loodavad nad, et nende süsteem võib olla osa implantaadist, mis sarnaneb mõne epilepsiahaige kannatusega, mis muudab kandja mõtted otse sõnadeks.

"Selle stsenaariumi korral, kui kiibi omanik arvab: "Ma vajan klaasi vett", suudab meie süsteem võtta vastu selle mõtte genereeritud ajusignaale ja muuta need sünteesitud verbaalseks kõneks," ütleb dr Mesgarani. "See muudab mängu ja kõigile, kes on vigastuse või haiguse tõttu kõnevõime kaotanud, annab tehnoloogia uue võimaluse suhelda ümbritseva maailmaga."

The Big The One'i toimetuse kommentaar:Kuna osal meie töötajatest on teatud suhe neurofüsioloogiaga, siis võib täiesti ühemõtteliselt väita, et mõtete lugemise ja nende mõtete sõnadesse tõlkimise probleemi lahendamine ei ole probleem, mida mõni filosoofiadoktor koos intelligentse neurokirurgiga lahendada suudab. See on ülesanne uurimisinstituudile, kes lahendab seda sada, kakssada või rohkem aastat. Pealegi pole sugugi tõsiasi, et uurimisinstituut selle probleemi lahendab – isegi kui sinna tuuakse kõik NASA superarvutid, millel hulk insenere hakkab närvivõrke simuleerima. Teadusajakirja artikkel aga ei valeta ja mõtete äratundmise fakt on kindlasti olemas. Kuidas siis need kaks fakti kokku viia?

Väga lihtne. Viimase 20-30 aasta jooksul on maailmas ilmunud tohutul hulgal täiesti uskumatuid ja väga keerulisi tehnoloogiaid nagu mikroprotsessorid ja kõvakettad. Ja iga päevaga ilmub üha uusi leiutisi, mis kirjutatakse üles mõnele "andekale tudengile", kes garaažis istudes on vanametallist tüki kokku korjanud, mille kallal on uurimisinstituudid 50 aastat hädas olnud. Ja sel juhul on meil sarnase päritoluga leiutis. Ehk siis arendus, mida on aastaid teinud (või inimestele üle kantud) mõni tundmatu inimene, kuid mis on kirja pandud Kolumbiast pärit tädile ja onule.

Tegelikult pole absoluutselt mingit vahet, keda Vikipeedia tehnoloogia "leiutajateks" üles kirjutab. Peaasi, et tehnoloogiat tutvustati maailmale teadusajakirja abil. Lisaks hakkab mõni Hiina ettevõte tootma selliseid "vidinaid", mis harjutavad inimesi mõttega, et nende pea on nüüd muutunud täiesti läbipaistvaks. Lõpetuseks, kolmas etapp on seesama orwellilik "1984", mil isegi suvalise inimese mõtteid saab distantsilt vabalt lugeda. Näiteks paigutades korteritesse spetsiaalsed andurid või integreerides kehasse spetsiaalse kiibi, mis reageerib ajuimpulssidele. Enamgi veel.

Reeglina on igal tehnoloogial vastupidine rakendus. Näiteks kui on olemas tehnoloogia närviimpulsside sõnadeks muutmiseks, siis sama printsiipi kasutades saab suvalised sõnad kellegi mõteteks muuta. Sellises olukorras on erinevate riikide presidentidel suurejooneline väljavaade saada absoluutselt kogu valijaskonna toetajaks, sest nüüd on tehniline võimalus panna iga valija isegi tema sarnaselt mõtlema - piisab, kui pesasse panna õigesti moduleeritud signaal..

Üldiselt mis öelda - maailma väljavaated avanevad kõige imelisemalt ja jälgime sündmuste arengut huviga.