Ученые достигли значительного прогресса в разработке интерфейса «мозг-компьютер», способного преобразовывать внутреннюю речь человека в текст или звук. Новая система, созданная исследователями из нескольких научных учреждений США, продемонстрировала точность расшифровки мыслей до 74 процентов в испытаниях с участием четырех добровольцев, страдающих тяжелыми формами паралича.
Эта технология открывает новые возможности для помощи людям с нарушениями речи и двигательными расстройствами, позволяя им общаться более эффективно, чем когда-либо прежде. В отличие от предыдущих разработок, которые зависели от мозговой активности, возникающей при попытке говорить или писать, новая система работает непосредственно с источником мыслительного процесса.
Как отмечает нейробиолог Беньямин Мешеде-Краса из Стэнфордского университета, мысленное формулирование речи без физических усилий является для людей более простым и быстрым процессом. В основе системы лежит имплантат, который измеряет нейронную активность и распознает паттерны, связанные с фонемами — минимальными единицами речи. Затем эти элементы объединяются в предложения.
С помощью машинного обучения система была обучена связывать сигналы мозга, регистрируемые в моторной коре — области, ответственной за движение и речь, — со специфичными словами, которые участники эксперимента мысленно представляли. Исследователи обнаружили, что существуют общие паттерны мозговой активности при попытке произнести слова и при мысленном их представлении, однако эти сигналы можно различить между собой.
Благодаря использованию вероятностных моделей, учитывающих сочетаемость фонем и слов, система способна распознавать до 125 тысяч слов на основе одной только внутренней речи. Нейробиолог Фрэнк Виллетт из Стэнфордского университета поясняет, что паттерны активности при мысленной речи оказались схожими, хотя и менее выраженными, по сравнению с сигналами при попытке говорить.
Несмотря на многообещающие результаты, технология пока далека от совершенства, и ее точность часто оказывалась значительно ниже максимального показателя. Однако ученые уверены, что использование усовершенствованных имплантатов и более полное картирование мозговой активности позволят существенно улучшить систему в ближайшие годы.
Отдельной задачей является обеспечение конфиденциальности внутреннего монолога, поскольку система потенциально способна расшифровывать и озвучивать мысли, предназначенные только для самого человека. Исследователи предлагают внедрить защитные механизмы, например, использование специального мысленного пароля для включения и выключения режима расшифровки. В ходе испытаний этот метод показал точность около 98 процентов.
Данная работа, опубликованная в журнале Cell, подтверждает растущий прогресс в области интерфейсов «мозг-компьютер» и вселяет надежду на создание в будущем систем коммуникации, столь же беглых, естественных и комфортных, как обычная разговорная речь.
