《電子技術應用》
您所在的位置:首頁 > MEMS|傳感技術 > 業(yè)界動態(tài) > 腦機接口研究新突破,讓大腦清晰的失語癥患者正常說話

腦機接口研究新突破,讓大腦清晰的失語癥患者正常說話

2019-04-29

  如何讓大腦思路清晰但患有失語癥的人正常說話?現(xiàn)在有了新的研究成果。

  近日,加州大學的研究人員在《自然》雜志上發(fā)表的研究成果表明,他們所研發(fā)的人類語音合成系統(tǒng),可以解碼人類下頜、喉嚨、舌頭、嘴巴等發(fā)音部位的生物信號,最終合成受試者想要說的話。

20190429092121218.jpg  

  也就是說,這個腦機接口系統(tǒng)可以將腦活動轉(zhuǎn)化為語音,腦袋里的意念不用自己動嘴說,可以借助機器合成的語音表達出來。

  20190429092122448.jpg

  類似的研究早前也有人做過,主要是將腦活動直接解碼為語音。此次研究的突破之處在于解碼過程分成了兩步,并降低了語音失真率。

  20190429092122723.jpg

  第一步,聲道、舌頭、嘴唇等發(fā)音部位的運動由大腦控制,為了獲得該過程腦信號與肌肉運動的關聯(lián),他們訓練了一個 RNN 神經(jīng)網(wǎng)絡對這個過程進行深度學習。

  第二步,把發(fā)音部位的運動,轉(zhuǎn)換成合成的語音,這一步也使用了一個 RNN 神經(jīng)網(wǎng)絡。

  20190429092122713.jpg

  有業(yè)內(nèi)人士認為,該項研究可以幫助因疾病喪失語言功能的人,其中包括肌萎縮側(cè)索硬化、中風等失語癥患者。

  著名科學家史蒂芬 · 霍金患有肌萎縮側(cè)索硬化,數(shù)十年間委身于狹窄的輪椅,患病后的他曾通過單個按鍵的鼠標操作電腦打字,后來手部肌肉衰弱變,利用眼鏡上的紅外探測器識別眼球和肌肉的運動,最后通過語音合成器讀出文本。

  這種用殘余肌肉控制機器打字的方式,雖然可以幫助患者對外表達,但速度很有限。要想讓失語癥患者能夠流暢地表達,借助腦機接口和機器學習技術合成語音是一個有效的方向。

  腦機接口(BCI,Brain Computer Interface)的相關研究從二十世紀八十年代就已經(jīng)開始了,至今超過 30 年。

  腦機接口技術主要是從大腦等神經(jīng)中樞中提取特定的生物電信號,依據(jù)現(xiàn)有的認知神經(jīng)科學理論進行解碼,在與外部系統(tǒng)建立聯(lián)系和溝通??梢宰屓伺c機器之間的協(xié)作達到「人機合一」的境界。

  2004 年,布朗大學研發(fā)的 BrainGate 系統(tǒng)被植入到 13 個癱患者大腦的運動皮層中。這個系統(tǒng)可以監(jiān)測植入者的神經(jīng)元,如果被植入者想要做出移動手臂等動作,大腦中的神經(jīng)元就會釋放電信號,BrainGate 再將這些電信號解碼傳送到人體外的系統(tǒng)。

  BrainGate 已經(jīng)讓一個四肢癱瘓的女士在無看護的情況下喝到飲料,還讓另一個四肢癱瘓的女士在飛行模擬器上駕駛 F-35 戰(zhàn)斗機。

  俄羅斯億萬富豪伊茨科夫于 2011 年創(chuàng)立了一個名為「俄羅斯 2045」的計劃,企圖打造人類的「不死之身」。這個計劃有個基金的時間表:到 2020 年,要實現(xiàn)人腦對機器人「化身」的遙控;到 2025 年,要把人腦移植到機器人身上;到 2035 年,要破解人類大腦之謎,打造出「人造大腦」;到 2045 年,要創(chuàng)造出真實版的全息「虛擬人」。

  這個人類永生計劃的技術關鍵,就是腦機接口。

  就目前而言,像《黑客帝國》或者《阿凡達》這些科技電影所呈現(xiàn)的腦機接口技術依然很遙遠,不過這項技術已經(jīng)逐漸在臨床上用于恢復人體部分功能喪失。


本站內(nèi)容除特別聲明的原創(chuàng)文章之外,轉(zhuǎn)載內(nèi)容只為傳遞更多信息,并不代表本網(wǎng)站贊同其觀點。轉(zhuǎn)載的所有的文章、圖片、音/視頻文件等資料的版權歸版權所有權人所有。本站采用的非本站原創(chuàng)文章及圖片等內(nèi)容無法一一聯(lián)系確認版權者。如涉及作品內(nèi)容、版權和其它問題,請及時通過電子郵件或電話通知我們,以便迅速采取適當措施,避免給雙方造成不必要的經(jīng)濟損失。聯(lián)系電話:010-82306118;郵箱:aet@chinaaet.com。