Μια επιστημονική ανακάλυψη στην ανάγνωση του μυαλού: Επινοώντας gadget που μπορούν να αγοράσουν όλοι

2024 Συγγραφέας: Seth Attwood | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2023-12-16 16:02

Μηχανικοί από το Ινστιτούτο για τη Μελέτη της Ανώτερης Νευρικής Δραστηριότητας κατάφεραν να δημιουργήσουν ένα σύστημα που μεταφράζει τις σκέψεις σε κατανοητή και αναγνωρίσιμη ομιλία. Ελέγχοντας την εγκεφαλική δραστηριότητα κάποιου, η τεχνολογία αναδομεί τις σκέψεις σε λέξεις.

Αυτή η επιστημονική ανακάλυψη, σε συνδυασμό με τη δύναμη της τεχνητής νοημοσύνης και των συνθεσάιζερ ομιλίας, ανοίγει μια νέα εποχή στην αλληλεπίδραση μεταξύ υπολογιστή και εγκεφάλου. Φυσικά, αυτό ανοίγει επίσης νέες ευκαιρίες για άτομα που, για τον ένα ή τον άλλο λόγο, έχουν χάσει την ικανότητα να μιλούν.

«Οι φωνές μας βοηθούν να κρατάμε επαφή με τους φίλους, την οικογένειά μας και τον κόσμο γύρω μας, επομένως η απώλεια της φωνητικής δύναμης λόγω τραυματισμού ή ασθένειας είναι καταστροφική για τους ανθρώπους. Ωστόσο, με το σημερινό απόθεμα γνώσης, έχουμε έναν πιθανό τρόπο να αποκαταστήσουμε αυτή τη δύναμη. Έχουμε δείξει ότι με τη σωστή τεχνολογία, οι σκέψεις των ανθρώπων μπορούν να αποκρυπτογραφηθούν και να κατανοηθούν από οποιονδήποτε ακροατή», λέει η Nima Mesgarani, Ph. D. και ένας από τους συγγραφείς μιας μελέτης που διεξήχθη στο Mortimer B. Zuckerman Institute of Mental Behavior στην Κολούμπια. Πανεπιστήμιο.

Δεκαετίες έρευνας έχουν δείξει ότι όταν οι άνθρωποι μιλούν, ή ακόμα και φαντάζονται ότι προφέρουν λέξεις, εμφανίζονται χαρακτηριστικά πρότυπα δραστηριότητας στον εγκέφαλό τους. Ένα σαφές και αναγνωρίσιμο μοτίβο σηματοδότησης προκύπτει επίσης όταν ακούμε κάποιον να μιλάει ή όταν φανταζόμαστε ότι ακούμε. Οι ειδικοί προσπάθησαν να αποκρυπτογραφήσουν αυτά τα μοτίβα για δεκαετίες, αλλά μόλις τώρα έχει ανοίξει μπροστά τους ένα μέλλον, στο οποίο οι σκέψεις δεν μπορούν πλέον να κρύβονται μέσα στον εγκέφαλο, αλλά μπορούν να μεταφραστούν στην προφορική γλώσσα κατά βούληση.

Αλλά η επίτευξη αυτού του άθλου δεν ήταν εύκολη. Οι πρώτες προσπάθειες αποκρυπτογράφησης των εγκεφαλικών σημάτων από τον Δρ. Μεσγαράνη και άλλους επικεντρώθηκαν σε απλά μοντέλα υπολογιστή που ανέλυαν φασματογράμματα, τα οποία είναι οπτικές αναπαραστάσεις των συχνοτήτων του ήχου.

Αλλά λόγω του γεγονότος ότι αυτή η προσέγγιση δεν παρήγαγε τίποτα κοντά στην κατανοητή ομιλία, η ομάδα του Δρ. Μεσγαράνη στράφηκε σε έναν φωνοκωδικοποιητή, έναν αλγόριθμο υπολογιστή που μπορεί να συνθέσει ομιλία αφού εκπαιδευτεί να καταγράφει τις συνομιλίες των ανθρώπων.

«Αυτή είναι η ίδια τεχνολογία που χρησιμοποιούν το Amazon Echo και το Apple Siri για να απαντήσουν προφορικά στις ερωτήσεις μας», είπε ο Δρ. Μεσγαράνι, ο οποίος είναι επίσης αναπληρωτής καθηγητής ηλεκτρολόγων μηχανικών στη Σχολή Μηχανικών και Εφαρμοσμένων Επιστημών του Ιδρύματος Fu της Κολούμπια.

Για να διδάξει τον φωνοκωδικοποιητή να ερμηνεύει τη δραστηριότητα του εγκεφάλου, ο Δρ. Mesgarani συνεργάστηκε με τον Ashesh Dinesh Mehta, M. D., PhD, νευροχειρουργό στο Northwell Health Physician Partners' Neuroscience Institute και συν-συγγραφέα του σημερινού άρθρου. Ο Δρ Mehta θεραπεύει ασθενείς με επιληψία, ορισμένοι από τους οποίους πρέπει να υποβάλλονται σε τακτικές χειρουργικές επεμβάσεις.

«Συνεργαζόμενοι με τον Δρ Mehta, ζητήσαμε από επιληπτικούς ασθενείς που είχαν ήδη υποβληθεί σε χειρουργική επέμβαση στον εγκέφαλο να ακούσουν προτάσεις από διαφορετικούς ανθρώπους, ενώ μετρήσαμε τα μοτίβα στην εγκεφαλική τους δραστηριότητα», λέει ο Δρ Μεσγαράνη. «Αυτά τα νευρικά μοτίβα εκπαίδευσαν τον φωνοκωδικοποιητή».

Στη συνέχεια, οι ερευνητές ζήτησαν από τους ίδιους ασθενείς να ακούσουν τα ηχεία που προφέρουν τους αριθμούς από το 0 έως το 9 ενώ καταγράφουν εγκεφαλικά σήματα που θα μπορούσαν στη συνέχεια να περάσουν μέσω ενός κωδικοποιητή φωνής. Ο ήχος που παράγεται από τον φωνοκωδικοποιητή ως απόκριση σε αυτά τα σήματα αναλύθηκε και βελτιώθηκε χρησιμοποιώντας νευρωνικά δίκτυα όπως η τεχνητή νοημοσύνη που μιμούνται τη δομή των νευρώνων σε έναν βιολογικό εγκέφαλο.

Το τελικό αποτέλεσμα ήταν μια ρομποτική φωνή που επαναλάμβανε μια ακολουθία αριθμών. Για να επαληθεύσουν την ακρίβεια της ηχογράφησης, η Δρ Μεσγαράνη και η ομάδα της ανέθεσαν στους ανθρώπους να ακούσουν την ηχογράφηση και να αναφέρουν αυτά που άκουσαν.

«Διαπιστώσαμε ότι οι άνθρωποι μπορούν να κατανοήσουν και να επαναλάβουν ήχους περίπου στο 75% του χρόνου, κάτι που είναι πολύ ανώτερο από οποιεσδήποτε προηγούμενες προσπάθειες», λέει ο Δρ Μεσγαράνη. Η βελτίωση στην καταληπτότητα ήταν ιδιαίτερα εμφανής όταν συγκρίθηκαν οι νέες ηχογραφήσεις με προηγούμενες προσπάθειες που βασίζονταν στο φασματόγραμμα. «Ένας ευαίσθητος φωνοκωδικοποιητής και ισχυρά νευρωνικά δίκτυα αντιπροσώπευαν τους ήχους που άκουγαν αρχικά οι ασθενείς με εκπληκτική ακρίβεια».

Η Δρ Μεσγαράνη και η ομάδα της σχεδιάζουν τώρα να δοκιμάσουν πιο δύσκολες λέξεις και προτάσεις. Σκοπεύουν επίσης να πραγματοποιήσουν τις ίδιες δοκιμές στα εγκεφαλικά σήματα που εκπέμπονται όταν ένα άτομο μιλάει ή φαντάζεται ομιλία. Τελικά, ελπίζουν ότι το σύστημά τους μπορεί να είναι μέρος ενός εμφυτεύματος, παρόμοιο με αυτά που φορούν ορισμένοι επιληπτικοί ασθενείς, τα οποία μεταφράζουν τις σκέψεις του χρήστη απευθείας σε λέξεις.

«Σε αυτό το σενάριο, εάν ο ιδιοκτήτης του τσιπ σκεφτεί, «Χρειάζομαι ένα ποτήρι νερό», το σύστημά μας μπορεί να λάβει τα σήματα του εγκεφάλου που παράγονται από αυτή τη σκέψη και να τα μετατρέψει σε συνθετική λεκτική ομιλία», λέει ο Δρ Μεσγαράνη. «Αλλάζει το παιχνίδι και για όποιον έχει χάσει την ικανότητα να μιλά λόγω τραυματισμού ή ασθένειας, η τεχνολογία δίνει μια νέα ευκαιρία να επικοινωνήσει με τον κόσμο γύρω του».

Εκδοτικό σχόλιο του The Big The One: Δεδομένου ότι ορισμένοι από τους υπαλλήλους μας έχουν κάποια σχέση με τη νευροφυσιολογία, μπορούμε απολύτως κατηγορηματικά να δηλώσουμε ότι η επίλυση του προβλήματος της ανάγνωσης σκέψεων και η μετάφραση αυτών των σκέψεων σε λέξεις δεν είναι ένα πρόβλημα που μπορεί να λύσει κάποιος διδάκτορας της φιλοσοφίας μαζί με έναν ευφυή νευροχειρουργό. Αυτό είναι έργο του ερευνητικού ινστιτούτου, το οποίο θα το λύσει για εκατό, διακόσια ή περισσότερα χρόνια. Επιπλέον, δεν είναι καθόλου γεγονός ότι το ερευνητικό ινστιτούτο θα λύσει αυτό το πρόβλημα - ακόμα κι αν έρθουν όλοι οι υπερυπολογιστές της NASA, στους οποίους ένα πλήθος μηχανικών θα αρχίσει να προσομοιώνει τα νευρωνικά δίκτυα. Ωστόσο, ένα άρθρο σε ένα επιστημονικό περιοδικό δεν θα πει ψέματα και το γεγονός της αναγνώρισης των σκέψεων είναι σίγουρα εκεί. Πώς, λοιπόν, μπορούν να συνδυαστούν αυτά τα δύο γεγονότα;

Πολύ απλό. Τα τελευταία 20-30 χρόνια, ένας τεράστιος αριθμός εντελώς απίστευτων και πολύ περίπλοκων τεχνολογιών όπως μικροεπεξεργαστές και σκληροί δίσκοι έχουν εμφανιστεί στον κόσμο. Και κάθε μέρα εμφανίζονται όλο και περισσότερες νέες εφευρέσεις, που καταγράφονται σε κάποιους «ταλαντούχους μαθητές» που καθισμένοι στο γκαράζ, έχουν μαζέψει ένα κομμάτι από παλιοσίδερα, για το οποίο τα ερευνητικά ινστιτούτα παλεύουν εδώ και 50 χρόνια. Και σε αυτή την περίπτωση έχουμε μια εφεύρεση παρόμοιας γένεσης. Δηλαδή μια εξέλιξη που έχει γίνει (ή μεταφέρεται σε ανθρώπους) εδώ και πολλά χρόνια από κάποιον άγνωστο, αλλά που έχει γραφτεί σε μια θεία και τον θείο από την Κολομβία.

Στην πραγματικότητα, δεν υπάρχει καμία απολύτως διαφορά ποιοι θα γράψει η Wikipedia ως «εφευρέτες» της τεχνολογίας. Το κύριο πράγμα είναι ότι η τεχνολογία παρουσιάστηκε στον κόσμο χρησιμοποιώντας ένα επιστημονικό περιοδικό. Επιπλέον, κάποια κινεζική εταιρεία θα αρχίσει να παράγει τέτοια "gadgets" που θα συνηθίσουν τους ανθρώπους στην ίδια την ιδέα ότι το κεφάλι τους έχει πλέον γίνει εντελώς διαφανές. Τέλος, το τρίτο στάδιο θα είναι το ίδιο οργουελιανό «1984» όταν ακόμη και οι σκέψεις οποιουδήποτε ανθρώπου μπορούν να διαβαστούν ελεύθερα από απόσταση. Για παράδειγμα, τοποθετώντας ειδικούς αισθητήρες σε διαμερίσματα ή ενσωματώνοντας ένα ειδικό τσιπ που ανταποκρίνεται στις εγκεφαλικές παρορμήσεις στο σώμα. Εξάλλου.

Κατά κανόνα, κάθε τεχνολογία έχει αντίστροφη εφαρμογή. Για παράδειγμα, εάν υπάρχει μια τεχνολογία για τη μετατροπή των νευρικών ερεθισμάτων σε λέξεις, τότε χρησιμοποιώντας την ίδια αρχή, μπορείτε να μετατρέψετε οποιεσδήποτε λέξεις σε σκέψεις κάποιου. Σε αυτήν την κατάσταση, οι πρόεδροι διαφορετικών χωρών έχουν μια μεγαλειώδη προοπτική να υποστηριχθούν από το σύνολο του εκλογικού σώματος, αφού τώρα υπάρχει μια τεχνική ευκαιρία να κάνει κάθε ψηφοφόρο να σκεφτεί σαν αυτόν - αρκεί να βάλεις ένα σωστά διαμορφωμένο σήμα στην πρίζα.

Γενικά, τι να πω - οι προοπτικές για τον κόσμο ανοίγουν τα πιο υπέροχα και παρακολουθούμε την εξέλιξη των γεγονότων με ενδιαφέρον.