Yurii Mongol
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I neuroscienziati insegnano ai computer a leggere le parole direttamente dal cervello delle persone.
Kelly Servick, scrivendo per Science, ha riferito questa settimana su tre articoli pubblicati sul server di preprint bioRxiv in cui tre diversi team di ricercatori hanno dimostrato di poter decodificare il parlato dalle registrazioni di neuroni che si attivano. In ogni studio, gli elettrodi posizionati direttamente sul cervello hanno registrato l'attività neurale mentre i pazienti sottoposti a chirurgia cerebrale ascoltavano la parola o leggevano le parole ad alta voce. Quindi, i ricercatori hanno cercato di capire cosa stavano sentendo o dicendo i pazienti. In ogni caso, i ricercatori sono stati in grado di convertire l'attività elettrica del cervello in file audio almeno in qualche modo intelligibili.
Il primo documento, pubblicato su bioRxiv il 10 ottobre 2018, descrive un esperimento in cui i ricercatori hanno riprodotto registrazioni di parole a pazienti con epilessia che erano nel mezzo di un intervento chirurgico al cervello. (Le registrazioni neurali prese nell'esperimento dovevano essere molto dettagliate per essere interpretate. E quel livello di dettaglio è disponibile solo durante le rare circostanze in cui un cervello è esposto all'aria e gli elettrodi sono posizionati direttamente su di esso, come nella chirurgia cerebrale .) [Immagini 3D: esplorazione del cervello umano]
Mentre i pazienti ascoltavano i file audio, i ricercatori hanno registrato i neuroni che si attivavano nelle parti del cervello dei pazienti che elaborano il suono. Gli scienziati hanno provato una serie di metodi diversi per trasformare i dati di attivazione neuronale in parlato e hanno scoperto che "l'apprendimento profondo" - in cui un computer cerca di risolvere un problema più o meno senza supervisione - ha funzionato meglio. Quando hanno riprodotto i risultati attraverso un vocoder, che sintetizza le voci umane, per un gruppo di 11 ascoltatori, quegli individui sono stati in grado di interpretare correttamente le parole il 75% delle volte.
Puoi ascoltare l'audio di questo esperimento qui.
Il secondo documento, pubblicato il 27 novembre 2018, si basava su registrazioni neurali di persone sottoposte a intervento chirurgico per rimuovere i tumori cerebrali. Mentre i pazienti leggevano ad alta voce parole di una sola sillaba, i ricercatori hanno registrato sia i suoni che uscivano dalle bocche dei partecipanti sia i neuroni che si attivavano nelle regioni del loro cervello che producono il linguaggio. Invece di addestrare i computer a fondo su ogni paziente, questi ricercatori hanno insegnato a una rete neurale artificiale per convertire le registrazioni neurali in audio, dimostrando che i risultati erano almeno ragionevolmente intelligibili e simili alle registrazioni effettuate dai microfoni. (L'audio di questo esperimento è qui ma deve essere scaricato come file zip.)
Il terzo articolo, pubblicato il 9 agosto 2018, si basava sulla registrazione della parte del cervello che converte parole specifiche che una persona decide di pronunciare in movimenti muscolari. Sebbene nessuna registrazione di questo esperimento sia disponibile online, i ricercatori hanno riferito di essere stati in grado di ricostruire intere frasi (registrate anche durante interventi di chirurgia cerebrale su pazienti con epilessia) e che le persone che hanno ascoltato le frasi sono state in grado di interpretarle correttamente su una scelta multipla test (su 10 scelte) l'83% delle volte. Il metodo di quell'esperimento si basava sull'identificazione dei modelli coinvolti nella produzione di singole sillabe, piuttosto che di intere parole.
L'obiettivo in tutti questi esperimenti è quello di rendere un giorno possibile per le persone che hanno perso la capacità di parlare (a causa della sclerosi laterale amiotrofica o condizioni simili) di parlare attraverso un'interfaccia computer-cervello. Tuttavia, la scienza per quell'applicazione non è ancora arrivata.
Interpretare i modelli neurali di una persona che immagina semplicemente di parlare è più complicato che interpretare i modelli di qualcuno che ascolta o produce parole, ha riferito Science. (Tuttavia, gli autori del secondo articolo hanno affermato che potrebbe essere possibile interpretare l'attività cerebrale di qualcuno che immagina un discorso.)
È anche importante tenere presente che questi sono piccoli studi. Il primo articolo si basava su dati presi da soli cinque pazienti, mentre il secondo esaminava sei pazienti e il terzo solo tre. E nessuna delle registrazioni neurali è durata più di un'ora.
Tuttavia, la scienza sta andando avanti e i dispositivi di linguaggio artificiale collegati direttamente al cervello sembrano una possibilità reale a un certo punto lungo la strada.
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