新研究利用人工智能將大腦信號轉(zhuǎn)換成語音和動畫表情

新華社北京8月28日電 美國加利福尼亞大學(xué)舊金山分校近日發(fā)布公報說，該校參與的研究團隊開發(fā)出一種腦機接口，通過訓(xùn)練人工智能算法，成功將一名因腦干中風(fēng)而嚴(yán)重癱瘓的女性的大腦信號轉(zhuǎn)換成語音和動畫表情，使這名女性患者能夠通過“數(shù)字化身”與人交流。

加州大學(xué)舊金山分校和伯克利分校等機構(gòu)研究人員在這名癱瘓女性大腦表面植入一個由253個電極組成的薄如紙張的矩形設(shè)備。這些電極覆蓋了對語言功能至關(guān)重要的大腦區(qū)域。研究人員用一根電纜插入固定在患者頭部的接口上，將電極與一組計算機連接起來。

構(gòu)建這套系統(tǒng)后，研究團隊在數(shù)周時間里對人工智能算法進(jìn)行系統(tǒng)訓(xùn)練，以識別這名女性患者獨特的大腦語音信號。這需要不斷重復(fù)不同的語句，涉及1024個單詞，直到計算機能識別與患者聲音相關(guān)的大腦活動模式。

研究人員并沒有訓(xùn)練人工智能識別完整的單詞，而是創(chuàng)建了一個系統(tǒng)可根據(jù)最小的語音單位音素來解碼單詞。就像字母組成書面單詞一樣，音素組成了口語單詞。例如，英文單詞“Hello”包含HH、AH、L和OW四個音素。利用這種方法，計算機只要學(xué)習(xí)39個音素就能破譯任何英文單詞，這提高了系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和運算速度。

為了重現(xiàn)患者的聲音，團隊設(shè)計了一種語音合成算法，利用患者在自己婚禮上的講話錄音將語音個性化，使之聽起來像她受傷前的聲音。

研究人員還借助一款可模擬面部肌肉運動并制作動畫的軟件為患者制作動畫頭像。研究人員創(chuàng)建了定制的機器學(xué)習(xí)過程，使這款軟件能夠識別這名女性試圖說話時大腦發(fā)出的信號，并將這些信號轉(zhuǎn)換成能夠表示快樂、悲傷和驚訝等情緒的面部動畫。

相關(guān)論文近日發(fā)表在英國《自然》雜志上。團隊下一步計劃創(chuàng)建該系統(tǒng)的無線版本，使患者無需與腦機接口進(jìn)行物理連接。