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

PREČÍTAJTE SI AJ

autor

ejrick van newman

Komentáre

0 komentárov

Pridaj komentár