Исследователи работают над слуховым аппаратом, который помогает сосредоточиться на одном из голосов
15 мая инженеры из Колумбийского Института Цукермана опубликовали в журнале Science Advances промежуточные итоги своего экспериментального проекта — слухового аппарата, способного фокусироваться только на тех звуках, которые интересуют его владельца.
Проблема фильтрации звукового потока, которую также называют «проблемой коктейльной вечеринки», стоит перед учеными уже давно. Люди, не страдающие нарушениями слуха, обладают врожденной способностью выделять из общего фона отдельные голоса и прислушиваться к ним. У тех же, кто вынужден пользоваться слуховым аппаратом, отсутствует необходимая связь между искусственными органами слуха и мозгом. По этой причине современные аппараты мало помогают слабослышащим в шумных помещениях.
Найм Мезгарани и его команда поставили перед собой цель воссоздать эту связь средствами искусственного интеллекта.
Работа над проектом продолжалась около семи лет и прошла через несколько этапов. В 2012 году исследователи выяснили, что, наблюдая за мозговыми волнами, можно установить, на каком именно потоке звуковой информации сосредоточен слушающий. Следующим шагом стала разработка технологии, позволяющей выделять в общем шумовом фоне отдельные голоса. Первый прототип появился уже в 2017 году, но на тот момент его возможности были ограничены: он мог распознавать только те голоса, которые использовались при обучении. Соответственно, говорить даже о гипотетической применимости разработки в быту было еще рано.
Чтобы усовершенствовать технологию, специалисты из команды Мезгарани прибегли к глубокому обучению. Созданная ими нейросеть разделяет голоса, опираясь на сложные вычисления вероятности того, что определенный набор звуков относится к одному источнику, а также на информацию о спектре и времени звучания.
Итоговую разработку команда тестировала на пациентах-эпилептиках, которым была показана операция на мозг. Исследователи внедряли добровольцам в мозг особый электрод, чтобы в дальнейшем наблюдать за реакциями в процессе слушания. Участникам эксперимента проигрывалась запись с двумя голосами, женским и мужским, при этом их просили попеременно прислушиваться сначала к одному, потом к другому. Электронные сигналы, поступившие с датчика, затем передавались обученному алгоритму — он расшифровывал информацию о том, какой голос находится в центре внимания пациента, усиливал его, одновременно приглушая другой, и выдавал обработанный аудиофайл.
В данный момент алгоритм еще не дошел до стопроцентной точности и нуждается в некоторых доработках. Мезгарани предполагает, что пройдет не меньше пяти лет, прежде чем на рынок выйдут слуховые аппараты нового образца. Окупится ли эта конкретная бизнес-идея, пока неясно, однако научное сообщество единодушно признает, что алгоритм, способный анализировать аудиоматериал на таком уровне, определенно найдет применение в производстве гаджетов.
