Computer verwandelt Gedanken in Sprache
3. Februar 2019
Es klingt erst mal wie gruselige Science-Fiction: Ein Computer soll menschliche Gedanken lesen können. Der Prototyp, den Hirnforscher an der Columbia University in New York gebaut haben, ist allerdings nicht sehr furchterregend. Der Apparat ist erst einmal in der Lage, sehr klar formulierte Gedanken in einigermaßen verständliche Worte zu fassen - und das auch erst nach mehreren Anläufen und Lernphasen. Die Technik soll nicht zur Gedankenüberwachung eingesetzt werden, sondern Menschen mit einer Sprachlähmung helfen, endlich wieder mit ihren Mitmenschen zu kommunizieren. Schlaganfall-Patienten oder Menschen, die unter fortgeschrittener Amytropher Lateralsklerose (ALS) leiden könnten schließlich mit Hilfe einer Roboterstimme wieder sprechen, so die Hoffnung.
Computer liest Gedanken und wandelt sie in Sprache um
"Wir konnten zeigen, dass die Gedanken dieser Menschen mit der richtigen Technologie decodiert und schließlich gehört und verstanden werden können, erklärt Nima Mesgarani,Professor für Neurologie und Ingenieurswissenschaften am Mortimer B. Zuckermann Mind Brain Behavior Institute der Universität. Gemeinsam mit dem Neurochirurgen Ashesh Dinesh Mehta, von Northwell Health Physician Partners veröffentlichte er die Ergebnisse am 29. Januar 2019 in der Fachzeitschrift Nature Scientific Reports.
Wenn Menschen sprechen, oder "laut denken" - also in gesprochenen Sätzen denken - erzeugen sie spezifische Signalmuster im Gehirn. Vergleichbare Muster entstehen auch, wenn wir anderen Menschen beim Sprechen zuhören oder uns auch nur vorstellen, wir würden anderen zuhören.
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Künstliche neuronale Netze machen Signalmuster im Gehirn verständlich
Bisher schlugen alle Versuche fehl, diese Hirnsignale in verständliche Tonsignale umzuwandeln. Erfolg hatte das Forscherteam um Mesgarani und Mehta schließlich mit einem sogenannten Vocoder. Das ist ein Computer-Algorithmus, der unter Nutzung Künstlicher Intelligenz Sprache synthetisch herstellen kann. Dazu muss er längere Zeit mit Hilfe menschlichen Stimmaufnahmen trainiert werden. So wird er mit der Zeit immer besser.
"Es handelt sich um die gleiche Technik, die Amazon Echo und Apple Siri einsetzen, um auf Fragen verbale Antworten zu generieren", erklärt Mesgarani. Patienten von Dr. Mehta halfen dabei mit, den Vocoder zu trainieren. Sie hörten sich Aufnahmen verschiedener Stimmen an, währenddessen zeichneten die Forscher ihre Gehirnströme auf. Mit diesen Signalen trainierten sie den Vocoder. Anschließend hörten die Patienten das Aufsagen von Zahlen - von null bis neun. Auch diese lernte der Vocoder und erzeugte schließlich Töne, die den Zahlen entsprechen sollten. Diese Töne waren anfangs nicht verständlich und mussten durch ein im Computer simuliertes neuronales Netzwerk aufbereitet werden. Am Ende des Versuchs kam eine Art Roboterstimme heraus, die verständliche Zahlen aussprach.
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Ein handliches Sprachgerät für Patienten
Als nächstes möchten die Forscher die Technik mit komplizierteren Wörtern und ganzen Sätzen weiterentwickeln. Ihr Ziel ist es, ein Implantat zu bauen, mit dem Hirnsignale einfach gemessen werden können.
Ein handlicher Taschencomputer könnte diese Signale auswerten und in Sprache umwandeln, hoffen die Forscher. Sprachgelähmte Patienten könnten damit wieder einen Teil ihrer Selbstständigkeit zurückgewinnen, ist sich Nima Mesgarani sicher: "Er gäbe allen, die ihre Sprache verloren haben - sei es durch Krankheit oder Verletzung - wieder die Chance, mit ihrer Umgebung in Kontakt zu treten".
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