除了打字，失去說(shuō)話能力的人還可以依靠什么方式與他人交流?人工智能或許帶來(lái)了新的解決方案。
4 月 24 日，《自然》雜志刊登了加州大學(xué)舊金山分校的一項(xiàng)研究成果：科學(xué)家研發(fā)了一種實(shí)驗(yàn)性的“大腦解碼器”，將研究對(duì)象的大腦信號(hào)與人工智能、語(yǔ)音合成相結(jié)合，從而幫助語(yǔ)言能力受損的人“說(shuō)出”他們的想法。
許多疾病會(huì)導(dǎo)致人失去說(shuō)話能力，比如中風(fēng)、癌癥，以及肌萎縮性脊髓側(cè)索硬化癥(俗稱(chēng)“漸凍癥”)。著名科學(xué)家霍金就患有漸凍癥，在很長(zhǎng)的時(shí)間里，他只能借助輪椅上的電腦和幾根手指與外界交流，每分鐘拼出15-20個(gè)單詞。2008 年病情惡化后，霍金連手指都無(wú)法再活動(dòng)，唯一能控制打字的只剩下右臉頰的一塊肌肉，打字速度下降到每分鐘5-6個(gè)單詞。
人的正常說(shuō)話速度約為每分鐘 150 個(gè)單詞。研究人員希望借助“大腦解碼器”，讓苦于相關(guān)疾病的患者用正常速度與他人對(duì)話。
不過(guò)，“大腦解碼器”并不能像科幻電影里那樣直接“讀心”。研究負(fù)責(zé)人、加州大學(xué)舊金山分校的神經(jīng)外科學(xué)家Edward Chang介紹，解碼的關(guān)鍵是聲音系統(tǒng)的數(shù)據(jù)建模。
換言之，“大腦解碼器”是通過(guò)比照說(shuō)話時(shí)的大腦信號(hào)與發(fā)聲部位的運(yùn)動(dòng)情況，推斷出患者想說(shuō)什么。
在實(shí)驗(yàn)中，研究人員找到了五名能正常說(shuō)話的癲癇患者作為志愿者。為了治療癲癇，這些患者的大腦表面被植入了能夠監(jiān)測(cè)電信號(hào)的電極，因此有條件開(kāi)展額外的實(shí)驗(yàn)。
實(shí)驗(yàn)中使用的電極。圖片源自加州大學(xué)舊金山分校。
一方面，研究人員要求患者大聲朗誦數(shù)百個(gè)句子，并記錄下大腦皮層信號(hào)。另一方面，研究人員記錄了患者說(shuō)話時(shí)的肌肉運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，涉及到舌頭、嘴唇、下頜和喉部等地方的大約 100 塊肌肉。打個(gè)比方，研究人員就像記錄了一套“發(fā)聲樂(lè)譜”，但樂(lè)譜上寫(xiě)的不是音符，而是一塊塊肌肉的運(yùn)動(dòng)情況。
接下來(lái)，研究人員用這些數(shù)據(jù)建模，訓(xùn)練出一套深度學(xué)習(xí)的算法，然后將其輸入到解碼器中。解碼器對(duì)大腦信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，推算出相應(yīng)的聲道運(yùn)動(dòng)，再將這些運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為合成語(yǔ)音。
算法的轉(zhuǎn)換過(guò)程。圖片源自《自然》雜志。
圣地亞哥州立大學(xué)神經(jīng)科學(xué)家Stephanie Riès對(duì)《自然》表示，通過(guò)聲道運(yùn)動(dòng)的映射來(lái)合成語(yǔ)音，比直接將大腦信號(hào)轉(zhuǎn)換為語(yǔ)音要容易理解得多。
不過(guò)，這套系統(tǒng)目前還停留在實(shí)驗(yàn)階段，沒(méi)有精確到足夠應(yīng)用的程度。芝加哥西北大學(xué)神經(jīng)學(xué)家Marc Slutzky說(shuō)，研究邁出了重要一步，但要使得合成語(yǔ)音易于理解，科學(xué)家們還有很長(zhǎng)的路要走。
這個(gè)視頻里展示了合成語(yǔ)音和原聲的效果。跟原聲相比，合成語(yǔ)音在某些發(fā)音上會(huì)顯得不夠清楚。視頻來(lái)源：加州大學(xué)舊金山分校。
采寫(xiě)：南都實(shí)習(xí)生陳志芳 記者馮群星
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