ROZPRÁVANIE BEZ HLASIVIEK VĎAKA AI

Publikoval: ejrick van newman
17. marca 2024

Pre ľudí s poruchami hlasu, vrátane tých, ktorí majú patologické stavy hlasiviek alebo ktorí sa zotavujú po operáciách rakoviny hrtana, je často ťažké alebo nemožné hovoriť. To sa môže čoskoro zmeniť.

Tím inžinierov z UCLA vynašiel mäkké, tenké a pružné zariadenie s rozmermi niečo málo cez 2.54 centimetrov štvorcových, ktoré možno pripevniť na kožu mimo hrdla a pomôcť tak ľuďom s dysfunkčnými hlasivkami znovu získať hlasovú funkciu.

Nový bioelektrický systém, vyvinutý Junom Chenom, odborným asistentom bioinžinierstva na UCLA Samueli School of Engineering, a jeho kolegami, je schopný detekovať pohyb v hrtanových svaloch človeka a previesť tieto signály do počuteľnej reči pomocou stroja- vzdelávacia technológia — s presnosťou takmer 95 %.

Prelom je najnovším Chenovým úsilím pomáhať ľuďom so zdravotným postihnutím. Jeho tím predtým vyvinul nositeľnú rukavicu schopnú preložiť americkú posunkovú reč do angličtiny v reálnom čase, aby pomohla používateľom ASL komunikovať s tými, ktorí nevedia, ako sa podpísať.

Malé nové zariadenie podobné náplasti sa skladá z dvoch komponentov. Jeden, samostatne napájaný snímací komponent, detekuje a konvertuje signály generované svalovými pohybmi na vysoko presné, analyzovateľné elektrické signály. Tieto elektrické signály sa potom prevedú na rečové signály pomocou algoritmu strojového učenia. Druhá, aktivačná zložka, premieňa tieto rečové signály na požadovaný hlasový prejav.

Každá z dvoch zložiek obsahuje dve vrstvy: vrstvu biokompatibilnej silikónovej zlúčeniny polydimetylsiloxánu alebo PDMS s elastickými vlastnosťami a magnetickú indukčnú vrstvu vyrobenú z medených indukčných cievok. Medzi oboma komponentmi je vložená piata vrstva obsahujúca PDMS zmiešanú s mikromagnetmi, ktoré generujú magnetické pole.

S využitím mäkkého magnetoelastického snímacieho mechanizmu, ktorý vyvinul Chenov tím v roku 2021, je zariadenie schopné detekovať zmeny v magnetickom poli, keď je zmenené v dôsledku mechanických síl — v tomto prípade pohyb laryngeálnych svalov. Zabudované serpentínové indukčné cievky magnetoelastických vrstvách pomáhajú generovať vysoko presné elektrické signály na účely snímania.

Zariadenie meria 3.048 cm na každej strane, váži asi 7 gramov a má hrúbku len 0.1524 cm. S obojstrannou biokompatibilnou páskou sa môže ľahko prilepiť na hrdlo jednotlivca v blízkosti miesta hlasiviek a môže sa podľa potreby znova použiť opätovným priložením pásky.

Poruchy hlasu sú rozšírené vo všetkých vekových a demografických skupinách. Výskum ukázal, že takmer 30 % ľudí zažije počas svojho života aspoň jednu takúto poruchu. Napriek tomu s terapeutickými prístupmi, ako sú chirurgické zákroky a hlasová terapia, sa zotavenie hlasu môže predĺžiť z troch mesiacov na rok, pričom niektoré invazívne techniky vyžadujú značné obdobie povinného pooperačného hlasového odpočinku.

„Existujúce riešenia, ako sú ručné elektrolarynxové zariadenia a procedúry tracheoezofageálnej punkcie, môžu byť nevyhovujúce, invazívne alebo nepohodlné,“ povedal Chen, ktorý vedie výskumnú skupinu Wearable Bioelectronics Research Group na UCLA, a bol už päť rokov za sebou vymenovaný za jedného z najcitovanejších výskumníkov na svete. „Toto nové zariadenie predstavuje nositeľnú, neinvazívnu možnosť, ktorá je schopná pomôcť pacientom pri komunikácii počas obdobia pred liečbou a počas obdobia zotavenia sa po liečbe porúch hlasu.“

Ako AI umožňuje nositeľnú technológiu

Vo svojich experimentoch vedci testovali nositeľnú technológiu na ôsmich zdravých dospelých. Zhromaždili údaje o pohybe laryngeálnych svalov a použili algoritmus strojového učenia na koreláciu výsledných signálov s určitými slovami. Potom vybrali zodpovedajúci výstupný hlasový signál cez ovládací prvok zariadenia.

Výskumný tím demonštroval presnosť systému tým, že nechal účastníkov vysloviť päť viet – nahlas aj bez hlasu – vrátane „Ahoj, Rachel, ako sa dnes máš? a ja ťa milujem!“

Celková presnosť predikcie modelu bola 94,68%, pričom hlasový signál účastníkov bol zosilnený aktivačným komponentom, čo dokazuje, že snímací mechanizmus rozpoznal ich signál pohybu hrtana a zhodoval sa so zodpovedajúcou vetou, ktorú účastníci chceli povedať.

V budúcnosti výskumný tím plánuje pokračovať v rozširovaní slovnej zásoby zariadenia prostredníctvom AI a testovať ho na ľuďoch s poruchami reči.

Zdroj: www.nanowerk.com



PREČÍTAJTE SI AJ

PRVÝKRÁT 100% RECYKLOVANÁ VISKÓZA

PRVÝKRÁT 100% RECYKLOVANÁ VISKÓZA

V súčasnosti sa viskózové textílie vyrábajú z biomasy z lesa a úplne recyklovaná viskóza neexistuje. Vedcom z univerzity v Lunde vo Švédsku sa teraz podarilo vyrobiť novú viskózu – z opotrebovaných bavlnených obliečok. Staré textílie po celom svete končia na smetisku...

NANOGÉLY PRE LEPŠIE ZOTAVENIE PORANENEJ MIECHY

NANOGÉLY PRE LEPŠIE ZOTAVENIE PORANENEJ MIECHY

Prevratný vývoj v liečbe poranení miechy predstavuje nový prístup prostredníctvom použitia špecializovanej nanotechnológie. Tento dodávací systém, známy ako nanogél, je duchovným dieťaťom výskumníkov z Politecnico di Milano. Je dômyselne navrhnutý tak, aby sa...

PREČÍTAJTE SI AJ

NANOČASTICE LIGNÍNU LEPŠIE CHRÁNIA PRED UV ŽIARENÍM

NANOČASTICE LIGNÍNU LEPŠIE CHRÁNIA PRED UV ŽIARENÍM

Inovatívna oblasť kozmetickej vedy nedávno upozornila na lignínové nanočastice (LNP) pre ich výnimočný potenciál pri posilňovaní opatrení na ochranu pred slnkom v rámci produktov starostlivosti o pleť. Tieto nanočastice sú oslavované pre ich vynikajúcu schopnosť...

PRVÝKRÁT 100% RECYKLOVANÁ VISKÓZA

PRVÝKRÁT 100% RECYKLOVANÁ VISKÓZA

V súčasnosti sa viskózové textílie vyrábajú z biomasy z lesa a úplne recyklovaná viskóza neexistuje. Vedcom z univerzity v Lunde vo Švédsku sa teraz podarilo vyrobiť novú viskózu – z opotrebovaných bavlnených obliečok. Staré textílie po celom svete končia na smetisku...

NANOGÉLY PRE LEPŠIE ZOTAVENIE PORANENEJ MIECHY

NANOGÉLY PRE LEPŠIE ZOTAVENIE PORANENEJ MIECHY

Prevratný vývoj v liečbe poranení miechy predstavuje nový prístup prostredníctvom použitia špecializovanej nanotechnológie. Tento dodávací systém, známy ako nanogél, je duchovným dieťaťom výskumníkov z Politecnico di Milano. Je dômyselne navrhnutý tak, aby sa...

STARODÁVNE MORSKÉ TVORY POMÁHAJÚ MAKKEJ ROBOTIKE

STARODÁVNE MORSKÉ TVORY POMÁHAJÚ MAKKEJ ROBOTIKE

Mäkká robotika je náuka o vytváraní robotov z mäkkých materiálov, ktorá má výhodu flexibility a bezpečnosti pri interakciách medzi ľuďmi. Tieto roboty sú vhodné pre aplikácie od zdravotníckych zariadení až po zvyšovanie efektivity pri rôznych úlohách. Okrem toho,...

NANOTECHNOLÓGIA ZVYŠUJE CHIRURGICKÚ PRESNOSŤ A HOJENIE

NANOTECHNOLÓGIA ZVYŠUJE CHIRURGICKÚ PRESNOSŤ A HOJENIE

Výskumníci z Empa a ETH Zurich predstavili inovatívnu chirurgickú techniku, ktorá prináša revolúciu v spôsobe hojenia rán. Táto nová metóda, ktorá sa líši od tradičného prístupu ihly a nite používaného viac ako 5000 rokov, využíva sofistikovaný proces laserového...

INOVATÍVNE ZARIADENIE ZBIERA A VYTVÁRA UDRŽATEĽNÚ ENERGIU

INOVATÍVNE ZARIADENIE ZBIERA A VYTVÁRA UDRŽATEĽNÚ ENERGIU

Prevratné zariadenie na zber energie inšpirované prírodným svetom je nastavené tak, aby spôsobilo revolúciu v tom, ako vyrábame elektrinu z dažďa a vetra. Táto technológia, ktorú vytvoril tím vedcov, efektívne premieňa energiu z dažďových kvapiek a vetra na elektrickú...

PRELOMOVÉ OBJAVY VO VÝSKUME ĽADU

PRELOMOVÉ OBJAVY VO VÝSKUME ĽADU

Zdanlivo jednoduchá látka ľadu bola predmetom prelomovej štúdie v Národnom laboratóriu v Argonne, ktorá odhalila zložitosť jeho správania pri extrémne nízkych teplotách. Základom tejto štúdie je predtavenie, ktoré sa tradične pozoruje blízko bodu mrazu vody....

ŠKRIDLA, KTORÁ ZNÍŽI NÁKLADY NA VYKUROVANIE AJ CHLADENIE

ŠKRIDLA, KTORÁ ZNÍŽI NÁKLADY NA VYKUROVANIE AJ CHLADENIE

Približne polovica spotreby energie priemernej americkej budovy sa minie na vykurovanie a chladenie. To je veľa vynaložených peňazí, spálených fosílnych palív a záťaže na starnúcu energetickú infraštruktúru v čase vysokých teplôt. Vedci teraz predstavili adaptívnu...

ZBER VODY ZO VZDUCHU POMOCOU SOLÁRNEJ ENERGIE

ZBER VODY ZO VZDUCHU POMOCOU SOLÁRNEJ ENERGIE

Viac ako 2,2 miliardy ľudí v súčasnosti žije v krajinách s nedostatkom vody a OSN odhaduje, že 3,5 milióna ročne zomiera na choroby súvisiace s vodou. Keďže oblasti, ktoré najviac potrebujú lepšiu pitnú vodu, sa nachádzajú aj na niektorých z najslnečnejších miest na...

MIKRORIASOVÉ ROBOTY ZACHYTÁVAJÚCE PLASTY VO VODE

MIKRORIASOVÉ ROBOTY ZACHYTÁVAJÚCE PLASTY VO VODE

Plastový odpad čoraz viac znečisťuje naše oceány a vodné cesty. Keď sa plasty v prostredí rozkladajú, fragmentujú sa na malé kúsky známe ako mikroplasty a nanoplasty. Mikroplasty sú plastové častice s veľkosťou do 5 mm, zatiaľ čo nanoplasty sú menšie ako 1 mikrón....

VYLEPŠENIE PRIETOKOVÝCH BATÉRIÍ NA VODNEJ BÁZE

VYLEPŠENIE PRIETOKOVÝCH BATÉRIÍ NA VODNEJ BÁZE

Dve farebné tekutiny prebublávajúce trubicami: Takto vyzerá batéria budúcnosti? Výskumník Empa David Reber sa rozhodol odpovedať na túto otázku v priebehu nasledujúcich štyroch rokov s podporou grantu Ambizione od Švajčiarskej národnej vedeckej nadácie (SNSF)....

Prelomy v nano poľnohospodárstve a úloha investícií

Prelomy v nano poľnohospodárstve a úloha investícií

  Keďže sa očakáva, že globálna populácia do roku 2050 vzrastie na 9,9 miliardy, je vyvíjaný tlak na prijatie efektívnejších a udržateľnejších poľnohospodárskych postupov. Nanotechnológia sa v tejto oblasti ukazuje ako kritický hráč, ktorý sľubuje zvýšenie...

Prelomové objavy v kvantovej výpočtovej technike grafénu

Prelomové objavy v kvantovej výpočtovej technike grafénu

Je to materiál oslavovaný ako transformačný prielom vo svete technológií – a jeho potenciál je prakticky neobmedzený. Grafén, hrubý len jeden atóm, no napriek tomu neuveriteľne silný a vodivý, bol označený ako zásadný prvok pre nespočetné množstvo priemyselných...

autor

ejrick van newman

Komentáre

0 komentárov

Pridaj komentár