У нее есть сила очаровывать публику, добиваться расположения любовников и раздражать соседей, и она чертовски деликатна. Вещи? Как вы уже догадались, наш голос. Характерный для каждого человека звук, который возникает, когда воздух из легких заставляет вибрировать голосовые связки, складки мышечной ткани в гортани. Что ж, эти голосовые связки могут легко повредиться в результате стресса, инфекции или чрезмерного использования. Не только артисты рискуют остаться без голоса: согласно известному двадцатилетнему исследованию, 30% населения в какой-то момент жизни испытывают нарушение голоса. Но теперь группа исследователей-биоинженеров из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, возможно, нашла многообещающее решение.
Пластырь, который читает мышцы и позволяет говорить без голоса
Исследование было опубликовано на этой неделе в журнале Nature Communications (Я связываю это здесь). Команда Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе представила и протестировала мягкий пластырь, который можно прикрепить к шее человека: оттуда он будет обнаруживать движения мышц и с помощью алгоритмов машинного обучения, обрабатывающих сигналы, переводить их в слышимые слова.
Хотя устройство все еще является ранним прототипом, оно потенциально может предложить существенное улучшение по сравнению с нынешними альтернативами. Когда человек сегодня остался без голоса, самое простое решение — прибегнуть к набору текста, отправке текстовых сообщений или письменным заметкам для общения. Но, как он указывает Июнь чен, ведущего автора исследования, набор текста может быть медленным и неудобным. Однако писать разборчивые заметки возможно только при хорошем освещении. Более сложные решения, такие как электрогортань, внешние устройства, прижимаемые к горлу для создания вибраций, необходимых для речи, могут потребовать специальной подготовки для использования, а хирургические операции часто пугают из-за их инвазивности. Патч, теоретически, сможет преодолеть все эти препятствия.
Магнитные наночастицы: секрет говорящего пластыря
Механизм, лежащий в основе устройства Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе? Это принцип, известный как магнитоупругий эффект. Когда магнитные наночастицы внедрены в мягкие материалы, такие как эластичные или силиконовые полимеры, их магнитные свойства могут измениться при растяжении материала. Это связано с тем, что каждая деформация заставляет частицы вращаться или перемещаться относительно друг друга, изменяя намагниченность материала.
Когда мышцы горла двигаются под силиконовым пластырем, возникающие изменения магнитного поля также могут быть преобразованы в электрические сигналы. В тесте с участием восьми участников исследователи уловили сигналы, которые возникали, когда испытуемые говорили, и синхронизировали по губам пять разных фраз (в том числе: «Надеюсь, твои эксперименты проходят хорошо!», «Счастливого Рождества!» и «Я люблю тебя!» ). Затем они обучили модель машинного обучения распознавать различные формы электрических сигналов, связанных с каждым предложением. Затем этот алгоритм смог предсказать, какое из пяти предложений произнесли участники – как вслух, так и без голоса – с точностью более 90%.
Надежда для миллионов людей, лишенных голоса
Конечно, еще есть куда двигаться: пока устройство может распознавать только пять предложений, на которых оно обучалось. Более того, индивидуальные различия в голосовых связках означают, что алгоритм в настоящее время необходимо настраивать для каждого пользователя. Чтобы сделать это практичным в больших масштабах, исследователям потребуется собрать гораздо больше данных, но, учитывая, как быстро развиваются эти технологии, перспективы впечатляют. Представьте себе, что эта повязка может означать для миллионов людей, которые ежегодно теряют голос из-за болезней, несчастных случаев или операций. Или для тех, кому по каким-либо причинам трудно или невозможно говорить.
С помощью этого устройства они могли вернуть себе способность общаться естественным и спонтанным образом, не прибегая к медленным и громоздким методам. Они могли снова участвовать в разговорах, выражать эмоции, рассказывать истории. Потому что голос – это не просто средство общения. Это неотъемлемая часть нашей идентичности, нашей личности, нашего существа. Потеря голоса означает не только потерю способности издавать звуки, но и части самого себя. По этой причине такой патч — это не просто технологический гаджет, а обещание надежды. Надежда вернуть тех, кто потерял не просто голос, а частичку души.
