Розмовляти без голосових зв'язок: пластир на шиї перетворює рухи горла у мовлення (фото)

Вчені Каліфорнійського університету створили гнучкий пристрій, який кріпиться на шию, перетворює рухи м’язів у мовлення та дозволяє людям говорити без використання голосових зв’язок. Про це повідомляє сайт Live Science.

Невелика накладка детектує рухи горла, пов’язані з розмовою та на їхній основі генерує електричні імпульси. Пластир працює без батареї або мережевого живлення. Він може допомогти спілкуватися людям з розладами голосу, пошкодженими або паралізованими голосовими зв’язками, а також тим, хто переніс операцію горла. Наукове дослідження опубліковане у журналі Nature Communications.

Ідея пластиру виникла після того, як провідний автор дослідження, доцент кафедри біоінженерії Каліфорнійського університету Джун Чен провів кілька годин на лекціях та "посадив" голос. Ця думка спонукала Чена та його колег створити пристрій, який дозволяв би людям говорити, коли вони втратили цю здатність або відновлювалися від короткочасного голосового розладу.

Магнітні властивості деяких металів змінюються під впливом механічного навантаження, прикладом цього є сплав заліза та галію гальфенол. У більш ранньому дослідженні 2021 року Чен та його колеги показали, що та сама концепція може працювати з м’яким матеріалом, виготовленим із крихітних магнітів, вбудованих у тонкий силікон.

У новому дослідженні вчені використали цей матеріал у пластирі, який реагує на ледве помітне навантаження, яке виникає під час руху м’язів горла. Згенеровані електричні сигнали можна перевести в мовлення.

Пластир складається з п’яти надтонких шарів. Зовнішні шари пластиру виготовлені із силікону, середній шар, виготовлений містить мікромагніти — вони створюють магнітне поле під час руху горла. Два шари, що оточують його, виготовлені з мідних котушок, які перетворюють коливання поля в електричні сигнали.

Сигнали отримує система машинного навчання, який перетворює імпульси в мовлення. Щоб навчити штучний інтелект, кожен учасник дослідження повторював п’ять коротких фраз по 100 разів, доки програма відстежувала рухи горла. Це навчило систему пов’язувати певні рухи з конкретною фразою.

Під час демонстрації технології за участю восьми людей без проблем з мовленням алгоритм демонстрував точність приблизно 95%. Ці тести проводилися з використанням тих самих коротких фраз і речень, на яких тренувався алгоритм, які люди говорили, стоячи на місці, ходячи та бігаючи.

У різних експериментах учасників просили промовляти речення вголос або безголосно. Тести засвідчили, що алгоритм може надійно перетворювати рухи м’язів у правильні хвилі.

Хоча ці результати є обнадійливими, пластир все ще перебуває на ранніх стадіях розробки. Його тестування обмежувалося лише вісьмома людьми, які сказали кілька фраз, і його ще належить перевірити на людях з розладами мови. Також потрібно масштабувати процес виробництва пристрою.

Нещодавно вчені знайшли спосіб відновити ще одну здатність людини, а саме зір. Мініатюрні сонячні батареї в очах підживлюють зорові нерви, щоб ті могли передавати імпульси в мозок, завдяки чому деякі люди, що втратили зір, знов змогли б бачити.