Een wetenschappelijke doorbraak in gedachten lezen: gadgets uitvinden die iedereen kan kopen

2024 Auteur: Seth Attwood | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-16 16:13

Ingenieurs van het Institute for the Study of Higher Nervous Activity zijn erin geslaagd een systeem te creëren dat gedachten vertaalt in verstaanbare en herkenbare spraak. Door iemands hersenactiviteit te beheersen, reconstrueert technologie gedachten in woorden.

Deze wetenschappelijke doorbraak, gekoppeld aan de kracht van AI en spraaksynthesizers, opent een nieuw tijdperk in de interactie tussen de computer en de hersenen. Natuurlijk biedt dit ook nieuwe kansen voor mensen die om de een of andere reden niet meer kunnen praten.

“Onze stemmen helpen om in contact te blijven met onze vrienden, familie en de wereld om ons heen, dus verlies van stemkracht als gevolg van letsel of ziekte is verwoestend voor mensen. Met de huidige kennis hebben we echter een mogelijke manier om deze kracht te herstellen. We hebben aangetoond dat met de juiste technologie de gedachten van mensen kunnen worden ontcijferd en begrepen door elke luisteraar, zegt Nima Mesgarani, Ph. D. en een van de auteurs van een studie uitgevoerd aan het Mortimer B. Zuckerman Institute of Mental Behavior in Columbia Universiteit.

Decennia van onderzoek hebben aangetoond dat wanneer mensen spreken, of zelfs maar denken dat ze woorden uiten, er karakteristieke activiteitspatronen in hun hersenen verschijnen. Een duidelijk en herkenbaar signaalpatroon ontstaat ook als we luisteren naar iemand die aan het praten is, of ons voorstellen dat we luisteren. Deskundigen hebben decennialang geprobeerd deze patronen te ontcijferen, maar nu pas is er een toekomst voor hen opengegaan, waarin gedachten niet langer in de hersenen verborgen kunnen worden, maar naar believen in gesproken taal kunnen worden vertaald.

Maar het bereiken van deze prestatie was niet eenvoudig. Vroege pogingen om hersensignalen van Dr. Mesgarani en anderen te ontcijferen waren gericht op eenvoudige computermodellen die spectrogrammen analyseerden, dit zijn visuele representaties van geluidsfrequenties.

Maar vanwege het feit dat deze benadering niets opleverde dat in de buurt kwam van verstaanbare spraak, wendde het team van Dr. Mesgarani zich in plaats daarvan tot een vocoder, een computeralgoritme dat spraak kan synthetiseren nadat het getraind is om gesprekken van mensen op te nemen.

"Dit is dezelfde technologie die Amazon Echo en Apple Siri gebruiken om onze vragen mondeling te beantwoorden", zegt dr. Mesgarani, tevens universitair hoofddocent elektrotechniek aan de Fu Foundation's Columbia School of Engineering and Applied Science.

Om de vocoder te leren hersenactiviteit te interpreteren, werkte Dr. Mesgarani samen met Ashesh Dinesh Mehta, M. D., PhD, neurochirurg bij het Neuroscience Institute van Northwell Health Physician Partners en co-auteur van het artikel van vandaag. Dr. Mehta behandelt patiënten met epilepsie, van wie sommigen regelmatig geopereerd moeten worden.

"In samenwerking met Dr. Mehta vroegen we epileptische patiënten die al een hersenoperatie hadden ondergaan om te luisteren naar suggesties van verschillende mensen terwijl we patronen in hun hersenactiviteit maten", zegt Dr. Mesgarani. "Deze neurale patronen hebben de vocoder getraind."

De onderzoekers vroegen dezelfde patiënten vervolgens om te luisteren naar sprekers die de cijfers 0 tot en met 9 uitspraken, terwijl ze hersensignalen registreerden die vervolgens door een vocoder konden worden doorgegeven. Het geluid dat door de vocoder werd geproduceerd als reactie op deze signalen, werd geanalyseerd en verfijnd met behulp van neurale netwerken zoals kunstmatige intelligentie die de structuur van neuronen in een biologisch brein nabootsen.

Het eindresultaat was een robotstem die een reeks getallen herhaalde. Om de nauwkeurigheid van de opname te verifiëren, instrueerden Dr. Mesgarani en haar team mensen om naar de opname te luisteren en te rapporteren wat ze hoorden.

"We ontdekten dat mensen geluiden ongeveer 75% van de tijd kunnen begrijpen en herhalen, wat veel beter is dan eerdere pogingen", zegt Dr. Mesgarani. De verbetering van de verstaanbaarheid was vooral duidelijk bij het vergelijken van de nieuwe opnames met eerdere pogingen op basis van het spectrogram. "Een gevoelige vocoder en krachtige neurale netwerken vertegenwoordigden de geluiden die patiënten oorspronkelijk hoorden met verbazingwekkende nauwkeurigheid."

Dr. Mesgarani en haar team zijn nu van plan om moeilijkere woorden en zinnen te testen. Ze zijn ook van plan dezelfde tests uit te voeren op de hersensignalen die worden uitgezonden wanneer een persoon spreekt of spraak verbeeldt. Uiteindelijk hopen ze dat hun systeem deel kan uitmaken van een implantaat, vergelijkbaar met dat van sommige epileptische patiënten, dat de gedachten van de drager direct in woorden vertaalt.

"In dit scenario, als de eigenaar van de chip denkt: 'Ik heb een glas water nodig', kan ons systeem de hersensignalen opnemen die door die gedachte worden gegenereerd en deze omzetten in gesynthetiseerde verbale spraak", zegt Dr. Mesgarani. "Het is een game changer en voor iedereen die niet meer kan praten vanwege een blessure of ziekte, geeft technologie een nieuwe kans om te communiceren met de wereld om hen heen."

Redactioneel commentaar van The Big The One:Aangezien sommige van onze medewerkers een bepaalde relatie hebben met neurofysiologie, kunnen we absoluut ondubbelzinnig stellen dat het oplossen van het probleem van het lezen van gedachten en het vertalen van deze gedachten in woorden geen probleem is dat een doctor in de filosofie samen met een intelligente neurochirurg kan oplossen. Dit is een taak voor het onderzoeksinstituut, dat het voor honderd, tweehonderd of meer jaar zal oplossen. Bovendien is het helemaal geen feit dat het onderzoeksinstituut dit probleem zal oplossen - zelfs als alle NASA-supercomputers daarheen worden gebracht, waarop een menigte ingenieurs neurale netwerken gaat simuleren. Een artikel in een wetenschappelijk tijdschrift zal echter niet liegen en het feit van herkenning van gedachten is er zeker. Hoe kunnen deze twee feiten dan samen worden gebracht?

Erg makkelijk. In de afgelopen 20-30 jaar is er een enorm aantal volledig ongelooflijke en zeer complexe technologieën zoals microprocessors en harde schijven in de wereld verschenen. En elke dag verschijnen er meer en meer nieuwe uitvindingen, die worden opgeschreven op enkele "getalenteerde studenten" die, zittend in de garage, een stuk schroot hebben verzameld, waar onderzoeksinstituten al 50 jaar mee worstelen. En in dit geval hebben we een uitvinding van een vergelijkbare genese. Dat wil zeggen, een ontwikkeling die jarenlang is gedaan (of is overgedragen aan mensen) door een onbekende persoon, maar is opgeschreven aan een oom en tante uit Colombia.

In feite is er absoluut geen verschil wie Wikipedia zal opschrijven als de "uitvinders" van de technologie. Het belangrijkste is dat de technologie aan de wereld werd gepresenteerd met behulp van een wetenschappelijk tijdschrift. Verder zal een Chinees bedrijf dergelijke "gadgets" gaan produceren die mensen zullen laten wennen aan het idee dat hun hoofd nu volledig transparant is geworden. Ten slotte zal de derde fase hetzelfde Orwelliaanse "1984" zijn, wanneer zelfs de gedachten van een persoon op afstand vrij kunnen worden gelezen. Bijvoorbeeld door speciale sensoren in appartementen te plaatsen of een speciale chip te integreren die reageert op hersenimpulsen in het lichaam. Bovendien.

Elke technologie heeft in de regel een omgekeerde toepassing. Als er bijvoorbeeld een technologie is om zenuwimpulsen in woorden om te zetten, dan kun je met hetzelfde principe alle woorden in iemands gedachten veranderen. In deze situatie hebben de presidenten van verschillende landen een grandioos vooruitzicht om door absoluut het hele electoraat te worden gesteund, aangezien er nu een technische mogelijkheid is om elke kiezer zelfs maar zoals hij te laten denken - het is voldoende om een correct gemoduleerd signaal in de socket te plaatsen.

In het algemeen, wat te zeggen - de vooruitzichten voor de wereld openen zich het meest wonderbaarlijk en we volgen de ontwikkeling van de gebeurtenissen met belangstelling.