شريحة حلق مبتكرة تساعد الأشخاص على التحدث بدون الأحبال الصوتية

ابتكر باحثون في جامعة كاليفورنيا مؤخرًا رقعة حلق ذاتية التشغيل تشبه الرقاقة، وتستخدم التعلم الآلي لترجمة حركات العضلات إلى كلام، مما يساعد الأشخاص على التحدث بدون أحبال صوتية. وتوصل جون تشين، الأستاذ المساعد في الهندسة الحيوية بجامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس، إلى فكرة جهاز لا… خضع لعملية جراحية لتمكينه من النطق بعد أن شعر بالتعب في أحباله الصوتية نتيجة لذلك. من المحاضرة لعدة ساعات في المرة الواحدة.

بدأ بالتفكير في طرق لمساعدة الشخص على التحدث دون استخدام أحباله الصوتية، وقام بمساعدة زملائه في جامعة كاليفورنيا بتصميم رقعة مبتكرة تلتصق بحلق المستخدم وتستخدم تكنولوجيا الذكاء الاصطناعي لفك تشفير حركات عضلاته إلى الكلام، بحسب موقع Oditycentral.

الانزلاق

الجهاز خفيف الوزن مقاوم لتعرق الجلد ويسخر أيضًا حركات عضلات المستخدم لتوليد الكهرباء، مما يعني أنه لا يتطلب بطارية لتشغيله.

وفي دراسة نشرت في مجلة Nature Scientific Journal، يشرح البروفيسور جون تشين وفريقه كيفية عمل رقعة الحلق ذاتية الطاقة بوزن 7.2 جرام.

كيف تعمل الشريحة

يتكون الجهاز الصغير من 5 طبقات رقيقة تحتوي على مواد تستجيب للحركات الدقيقة لعضلات الحلق. عندما يقوم مرتديها بالحركات اللازمة لنطق عبارة ما، تستجيب المواد عن طريق إنتاج إشارات كهربائية يمكن ترجمتها بعد ذلك إلى كلام بمساعدة تكنولوجيا التعلم الآلي.

الطبقات الخارجية للرقعة مصنوعة من السيليكون الناعم والمرن، بينما الطبقة الوسطى مصنوعة من السيليكون والمغناطيسات الدقيقة وتولد مجالًا مغناطيسيًا يختلف باختلاف حركات العضلات. أما الطبقتان الأوسطتان الأخريان فتتكونان من ملفات من الأسلاك النحاسية التي تحول تغيرات المجال المغناطيسي إلى نبضات كهربائية.

في تجربة مفصلة في دراستهم، قام تشين وزملاؤه بتغذية نبضات كهربائية إلى خوارزمية التعلم الآلي التي انتهت بتحويلها إلى عبارات منطوقة. لتدريب الخوارزمية، كان على المشاركين الثمانية في الدراسة نطق 5 عبارات قصيرة 100 مرة لكل منها أثناء ارتداء الرقعة، حتى تتمكن الخوارزمية من تعلم ربط كل منها. حركات عضلية محددة.

وأظهرت الدراسة أن الخوارزمية كانت دقيقة بنسبة 95% تقريبًا في ترجمة النبضات الكهربائية للرقعة إلى كلام، سواء عند قول العبارات بصوت عالٍ أو عند قولها “بدون صوت”. يشير هذا إلى أن الخوارزمية يمكنها تفسير الأشكال الموجية بشكل موثوق وترجمتها إلى كلام، لكن البروفيسور تشين يشير أيضًا إلى أن دراسته لها قيود. واقتصر الاختبار على 8 أشخاص فقط يقولون 5 عبارات، ولم يكن أي منهم يعاني من اضطرابات النطق. بالإضافة إلى ذلك، حتى لو أثبت التصحيح فعاليته في دراسة أكبر، فلا يزال يتعين اكتشاف الخدمات اللوجستية لإنتاجه على نطاق واسع. .

ومع ذلك، تعتبر رقعة الحلق اختراعًا واعدًا للغاية، مع الأخذ في الاعتبار أن حوالي 30% من الأشخاص سيعانون من اضطراب صوتي واحد على الأقل في حياتهم وأن البدائل الحالية، مثل الحنجرة الكهربائية، تعد غازية أو باهظة الثمن أو كليهما.