Учёные из Гренобльского университета представили технологию, которая поможет общаться людям с нарушениями речи – афазией или параличом, например. От человека требуются лишь двигать мышцами рта, а всё остальное сделает специально разработанный вокодер (устройство синтеза речи).
Технологию невозможно было бы создать без использования нейрокомпьютерных интерфейсов, говорят специалисты. Концепция следующая: вокодер должен воспроизводить голосовой сигнал по минимальному набору параметров, опираясь только на информацию о движениях органов речи, причём в режиме реального времени.
Команда из Гренобля использовала в разработке простой вокодер, а также искусственную нейросеть с тремя скрытыми слоями. Алгоритм обучали с помощью специальной базы данных, которая включала в себя информацию о звуках и движениях рта, которые им соответствуют.
В разработке вокодера принял участие доброволец, который произносил текст, в то время как к его губам, языку, мягкому нёбу и челюсти были присоединены девять датчиков.
В итоге специалисты получили базу из 19 тысяч звуков, в которую вошли 712 речевых элементов разной длины (начиная с отдельных гласных и согласных и заканчивая целыми предложениями) и соответствующие им движения органов речи. Общая продолжительность аудиозаписи составила 45 минут.
Затем систему протестировали на четырёх других добровольцах – их попросили беззвучно произнести семь гласных и несколько последовательностей по схеме "гласная-согласная-гласная". Вторая группа участников должна была по восстановленному компьютером сигналу определить, какой именно звук произносили испытуемые.
Результат оказался многообещающим: алгоритм помог распознать отдельные гласные звуки в 86%, а согласные – в 49% случаев. Последовательности звуков система распознавала в 48-52% случаев.
Авторы работы признаются, что речь, воспроизведенная компьютером, пока что мало напоминает естественное звучание человеческого голоса, однако в ближайшее время команда планирует улучшить эту функцию вокодера.
К слову, сегодня существует специальное приложение, которое позволяет использовать голос одного человека для создания искусственного голоса тем, кто испытывает трудности с устной речью.
В будущем устройство может быть использовано не только для помощи людям с проблемами речевого аппарата. Разработка станет полезна исследователям, которые создают нейрокомпьютерные интерфейсы, способные воспроизводить речь человека только на основе сигналов его мозга.
Научная статья, рассказывающая про разработку подробнее, опубликована в издании PLOS Computational Biology.
Добавим, что ранее мы рассказывали о роботизированной перчатке, которая подарила голос людям с нарушениями речи. Тем временем генетики удивили научное сообщество заявлением, что человеческая речь может быть следствием возникновения генетической мутации.
