Nový algoritmus inšpirovaný mozgom umožňuje načúvacím prístrojom konečne prekonať hluk
Pre mnohých ľudí so stratou sluchu predstavuje bežná spoločenská situácia, ako je rušná reštaurácia alebo rodinná oslava, takmer neprekonateľnú výzvu. Tento jav, známy ako „efekt koktailovej párty“, opisuje ťažkosti s izolovaním jedného hlasu v mori okolitého hluku, čo vedie k frustrácii a sociálnej izolácii.
Zdroj foto: Jackie Ricciardi for Boston University
Problémom totiž nie je len nedostatočná hlasitosť, ale predovšetkým neschopnosť mozgu efektívne filtrovať a spracovávať zvukové signály. Tradičné načúvacie prístroje sa tento nedostatok snažia kompenzovať zosilnením zvuku alebo použitím smerových mikrofónov, no tieto metódy často zlyhávajú, pretože neriešia koreň problému – kognitívnu úlohu selektívnej pozornosti.
Namiesto mechanického zosilňovania je potrebný prístup, ktorý napodobňuje spôsob, akým zdravý mozog prirodzene oddeľuje dôležité informácie od rušivého pozadia. Práve tento posun v myslení viedol výskumníkov z Bostonskej univerzity k prelomovému objavu, ktorý by mohol navždy zmeniť životy miliónov ľudí.
Tím pod vedením Kamala Sena, profesora biomedicínskeho inžinierstva, vyvinul revolučný algoritmus s názvom BOSSA, čo je skratka pre Biologically Oriented Sound Segregation Algorithm. Tento systém nie je len ďalším vylepšením existujúcej technológie; je to úplne nový prístup založený na dekádach výskumu fungovania ľudského mozgu.
Výsledky testovania sú ohromujúce, keďže algoritmus BOSSA dokázal zlepšiť rozpoznávanie reči v hlučnom prostredí o pôsobivých 40 percentuálnych bodov. V priamom porovnaní štandardné priemyselné technológie, ako sú smerové mikrofóny, v rovnakých testovacích podmienkach preukázali len malé alebo žiadne zlepšenie a v niektorých prípadoch situáciu dokonca zhoršili.
Zdroj foto: Kamal Sen, et al.
Tento úspech prichádza v kľúčovom momente, keď na trh s načúvacími prístrojmi vstupujú technologickí giganti ako Apple, čo pravdepodobne urýchli inováciu a prijatie pokročilých riešení, ako je BOSSA. Stieranie hraníc medzi zdravotníckou pomôckou a spotrebnou elektronikou by mohlo viesť k rýchlejším vývojovým cyklom a širšej dostupnosti technológií, ktoré menia život.
Základom algoritmu BOSSA je hlboké pochopenie neurovedy, konkrétne spôsobu, akým mozog spracováva zvuk. Profesor Sen a jeho tím strávili dve desaťročia skúmaním neurónových obvodov zodpovedných za sluchové vnímanie a zistili, že kľúčovú úlohu zohrávajú špecifické inhibičné neuróny. Tieto neuróny fungujú ako sofistikovaný systém potlačenia šumu, ktorý aktívne tlmí okolité zvuky, aby sa zvýraznil ten, na ktorý sa chceme sústrediť.
BOSSA je v podstate výpočtový model tohto biologického procesu, ktorý Sen opisuje ako „formu interného potlačenia hluku“. Algoritmus na dosiahnutie tohto cieľa využíva priestorové stopy – konkrétne analyzuje, ako hlasno a ako rýchlo dorazí zvuk do každého ucha, aby presne určil jeho polohu v priestore.
Zdroj foto: Kamal Sen, et all
Na základe týchto informácií potom dokáže digitálne odfiltrovať všetky ostatné zvuky, čím efektívne napodobňuje prirodzenú schopnosť mozgu sústrediť sa. Ukazuje sa však, že neurónové obvody, ktoré BOSSA modeluje, nie sú určené len pre sluch; sú základom všeobecnej schopnosti mozgu venovať selektívnu pozornosť akýmkoľvek podnetom.
To znamená, že základné princípy tohto algoritmu by sa v budúcnosti mohli uplatniť aj pri riešení iných problémov so zmyslovým preťažením, napríklad u ľudí s ADHD alebo autizmom, ktorí majú ťažkosti so spracovaním viacerých konkurenčných vnemov naraz.
Aby overili účinnosť svojho algoritmu v reálnych podmienkach, výskumníci uskutočnili prísne laboratórne testy. Do štúdie zapojili mladých dospelých so senzorineurálnou poruchou sluchu, čo je najbežnejšia forma straty sluchu, často spôsobená genetickými faktormi alebo ochorením v detstve.
Účastníci mali nasadené slúchadlá a počúvali simulované konverzácie, v ktorých hlasy prichádzali z rôznych smerov, pričom ich úlohou bolo sústrediť sa na jedného konkrétneho rečníka. Každý účastník absolvoval test za troch rôznych podmienok: bez akéhokoľvek algoritmu, so štandardným smerovým algoritmom a napokon s algoritmom BOSSA.
Zdroj foto: Kamal Sen, et al.
Výsledky, ktoré potvrdili dramatické zlepšenie pri použití systému BOSSA, boli natoľko presvedčivé, že si vyslúžili publikáciu v prestížnom časopise Communications Engineering, ktorý je súčasťou portfólia Nature. Tento úspech nielenže potvrdzuje vedeckú platnosť prístupu, ale zároveň otvára dvere k jeho budúcemu klinickému a komerčnému využitiu.
Budúcnosť načúvacích technológií vyzerá vďaka tomuto objavu jasnejšie ako kedykoľvek predtým. Profesor Sen si už algoritmus BOSSA nechal patentovať a aktívne hľadá komerčných partnerov, ktorí by pomohli túto prelomovú technológiu priniesť na trh a sprístupniť ju širokej verejnosti.
Tým sa však inovácie nekončia, pretože jeho tím už teraz pracuje na ďalšej verzii systému, ktorá sľubuje ešte intuitívnejšie a plynulejšie fungovanie. Táto nová verzia bude obsahovať technológiu sledovania očí, ktorá umožní načúvaciemu prístroju automaticky rozpoznať, na koho sa používateľ pozerá, a okamžite zamerať zvuk na danú osobu.
Takáto integrácia ľudských zmyslov s inteligentnou technológiou predstavuje víziu budúcnosti, v ktorej asistenčné zariadenia nebudú len pasívnymi zosilňovačmi, ale aktívnymi partnermi, ktorí predvídajú potreby používateľa. Už nepôjde len o to, aby ľudia lepšie počuli, ale aby sa mohli bez námahy a prirodzene zapojiť do konverzácií a sveta okolo seba.
Zdroj: thebrighterside.news foto: depositphotos.com.
Zobrazit Galériu
