على الرغم من أن الهواتف الذكية ووسائل التواصل الاجتماعي أصبحت جزءًا لا يتجزأ من حياتنا أكثر من أي وقت مضى، إلا أن التواصل اللفظي يظل الطريقة الأكثر شيوعًا لتفاعل الناس. ومع ذلك، يولد بعض الأشخاص بدون القدرة على التحدث، أو قد يفقدون فجأة، بسبب الإعاقة الجسدية أو المرض.
إن التقدم في التقنيات التي تحول نشاط الدماغ إلى صوت أو نص يمهد الطريق للتواصل عبر إشارات الدماغ التي يمكن أن توفر وسيلة اتصال خالية من الصوت وبدون استخدام اليدين، وتحسن بشكل كبير حياة الأشخاص ذوي الإعاقة.
منذ التسعينيات، استخدم أطباء الأعصاب وعلماء الكمبيوتر الذكاء الاصطناعي لسد الفجوة بين أفكار الشخص والإجراءات التي يرغب في اتخاذها. تستخدم واجهات الدماغ والحاسوب (BCI) الإشارات الكهربائية التي يتم توليدها عندما يتخيل الشخص شيئًا ما، مثل تحريك ذراعه، للتحكم في جهاز خارجي، مثل الطرف الآلي.
الفضول حول الدماغ
يقول سيو هيون لي، مهندس أعصاب من قسم الدماغ والهندسة المعرفية في جامعة كوريا في سيول، كوريا الجنوبية: “عندما كنت طالبًا شابًا، كنت أشعر دائمًا بالفضول بشأن كيفية عمل الدماغ”. “لكن كطالب دكتوراه، أريد أن أفعل أكثر من مجرد الكشف عن أسرارها. ومن خلال تحديد نشاط الدماغ الناتج عن التفكير في كلمات معينة، آمل أن نتمكن من إنشاء تقنية تساعد الأشخاص الذين لا يستطيعون التحدث، أو الذين فقدوا قدرتهم على الكلام.
يعد تحويل إشارات الدماغ إلى كلام طبيعي أمرًا صعبًا نظرًا لأن بيانات مخطط كهربية الدماغ (EEG) صاخبة للغاية، لذلك، يعد تطوير الذكاء الاصطناعي المتقدم الذي يمكنه انتقاء الميزات الرئيسية من البيانات أمرًا مهمًا للغاية.
لقد كان هناك بعض النجاح في توليد الكلام من الإشارات التي تم التقاطها بواسطة أقطاب كهربائية مزروعة جراحيا، أو أثناء تحدث المرضى بصوت عال. ومع ذلك، لتمكين “المحادثة الصامتة” لتطبيقات أوسع في حياتنا، مثل إنشاء نص على جهاز كمبيوتر دون الكتابة على لوحة المفاتيح، ستكون التقنيات الأبسط والأقل تدخلاً أمرًا بالغ الأهمية. يقول سيونج وان لي، أستاذ الذكاء الاصطناعي وهندسة الدماغ في جامعة كوريا: “نحن الآن مهتمون للغاية بتوليد الأصوات دون الحاجة إلى زرع أقطاب كهربائية في الدماغ، وفقط من الكلام المتخيل”
“الكلام المتخيل” هو عندما يتخيل شخص ما التحدث دون إصدار صوت (“الكلام المنطوق”) أو تقليد الكلمات (“الكلام المحاكي”).
يتخصص مختبر لي، المدعوم من منح معهد تخطيط وتقييم تكنولوجيا المعلومات والاتصالات (IITP)*، في التعرف على الأنماط والتعلم الآلي، مع التركيز على أنماط إشارات الدماغ المتعلقة بالكلام. يقول لي: “الهدف الرئيسي من بحثنا هو استخدام هذه الأنماط لتحليل ما يفكر فيه الشخص والتنبؤ بما يريد قوله”. “إن تقنية BCI الحالية تعتمد إلى حد كبير على النصوص والصوت، ولكن في المستقبل نأمل في استخدام إشارات الدماغ من الكلام المتخيل، حيث يمكن أن تكون مباشرة للغاية.
نهج مدروس
تجمع تقنية تحويل الدماغ إلى كلام بين العديد من المجالات الرئيسية للذكاء الاصطناعي، بما في ذلك: BCI؛ وأدوات التعلم العميق التي تلتقط ميزات مهمة من إشارات الدماغ المعقدة؛ وتكنولوجيا تركيب الكلام. في مثل هذا النظام، يتخيل الشخص قائلا “كيف حالك؟”، ويسجل مخطط كهربية الدماغ الإشارات التي أنشأها هذا الفكر، ويقوم نموذج التعلم العميق بفك تشفير ميزات الرسالة من إشارات الدماغ، وأخيرا، تجميع صوت المستخدم باستخدام سمات الصوت المستخرج.
قام كل من Seong-Whan Lee وSeo-Hyun Lee والفريق في جامعة كوريا بتطوير تقنية تحويل الدماغ إلى كلام يمكنها التعرف على 12 كلمة وتوليدها من إشارات الكلام المتخيلة المسجلة باستخدام قياس غير جراحي، EEG. يمثل هذا خطوة مهمة نحو تطبيقات تحويل الدماغ إلى كلام، نظرًا لأن الدراسات السابقة لم تتضمن سوى تصنيف عدة كلمات، وكان على الفريق التغلب على تحديات كبيرة.
د /حاتم جاد الحق
دكتوراة في الكيمياء العضوية واستشاري في مجال الصباغة والتجهيز- عضو نقابة المخترعين المصرية
