Инновационный пластырь для горла может помочь говорить людям без голосовых связок

7,2-граммовый пластырь превращает движения мышц в язык.

Исследователи из Калифорнийского университета недавно создали пластырь для горла с автономным питанием, использующий машинное обучение для превращения движений мышц в речь, помогая людям разговаривать без голосовых связок.

Об этом сообщает Oddity Central.

Цзюнь Чэнь, доцент кафедры биоинженерии Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, придумал идею неинвазивного устройства, позволяющего говорить после того, как почувствовал, что его голосовые связи устают в результате чтения лекций в течение нескольких часов подряд. Он начал думать о том, как помочь человеку говорить, не используя голосовые связки, и с помощью своих коллег из Калифорнийского университета разработал инновационный пластырь, приклеивающийся к горлу пользователя и использующий технологию искусственного интеллекта для декодирования движений его мышц в речь. Легкое устройство устойчиво к поту, а также использует движения пользовательских мышц для выработки электроэнергии, что означает, что для его работы не нужна батарея.

В исследовании, опубликованном в научном журнале Nature, профессор Цзюнь Чэнь и его команда объясняют, как работает их 7,2-граммовый пластырь для горла с автономным питанием. Крохотное устройство состоит из пяти тонких слоев, среди которых материалы, реагирующие на тонкие движения мышц горла. Когда пользователь выполняет движения, необходимые для произношения фразы, материалы реагируют, производя электрические сигналы, которые затем могут быть преобразованы в речь посредством технологии машинного обучения.

Наружные пласты пластыря изготовлены из мягкого, гибкого силиконового материала, в то время как центральный слой изготовлен из кремния и микромагнитов и генерирует магнитное поле, которое изменяется в зависимости от движений мышц. Два других средних слоя изготовлены из катушек медной проволоки, которые преобразуют изменения магнитного поля в электрические импульсы.

В эксперименте, подробно описанном в исследовании, Чэнь и его коллеги подавали электрические импульсы в алгоритм машинного обучения, который в результате превращал их в устные фразы. Чтобы научить алгоритм, восемь участников исследования должны были произнести пять коротких фраз по 100 раз во время ношения пластыря, чтобы алгоритм мог научиться ассоциировать каждую фразу с определенным движением мышц.

Исследование показало, что алгоритм с точностью около 95% переводил электрические импульсы пластыря в речь, как когда фразы произносились вслух, так и когда произносились "беззвучно". Это свидетельствует о том, что алгоритм может надежно интерпретировать формы волн и превращать их в речь, но профессор Чэнь также указывает на то, что его исследование ограничено. Тестирование ограничивалось лишь тем, что восемь человек произносили по пять фраз, и ни один из них не страдал расстройствами речи. Кроме того, даже если пластырь окажется эффективным в более масштабном исследовании, логистику его производства в больших масштабах еще предстоит выяснить.

Тем не менее, горловой пластырь считается очень перспективным изобретением, учитывая, что около 30% людей будут иметь по крайней мере одно нарушение голоса в течение своей жизни, а существующие альтернативы, такие как электроларингоскопия, являются инвазивными или дорогими.