Tragbare, nicht-invasive KI liest Gedanken?
In einer bahnbrechenden Errungenschaft haben Forscher des GrapheneX-UTS Human-centric Artificial Intelligence Centre an der University of Technology Sydney (UTS) ein tragbares, nicht-invasives System entwickelt, das stille Gedanken entschlüsseln und in Text umwandeln kann.
Kommunikation ohne Worte
Diese Technologie könnte die Kommunikation für Menschen, die aufgrund von Krankheit oder Verletzung nicht sprechen können, erleichtern, einschließlich Schlaganfall oder Lähmung.
Sie könnte auch eine nahtlose Kommunikation zwischen Menschen und Maschinen ermöglichen, wie die Steuerung eines bionischen Arms oder Roboters. Die Studie wurde als das Spotlight-Papier auf der NeurIPS-Konferenz ausgewählt, einer jährlichen Veranstaltung, die weltweit führende Forschung im Bereich Künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen präsentiert, und fand am 12. Dezember 2023 in New Orleans statt. Die Forschung wurde von Distinguished Professor CT Lin, Direktor des GrapheneX-UTS HAI Centre, geleitet, zusammen mit Erstautor Yiqun Duan und Mitautoren Jinzhou Zhou von der Fakultät für Ingenieurwissenschaften und IT der UTS.
Wie es funktioniert
In der Studie lasen die Teilnehmer stumm Textpassagen, während sie eine Kappe trugen, die die elektrische Hirnaktivität über ihre Kopfhaut mit einem Elektroenzephalogramm (EEG) aufzeichnete. Die EEG-Wellen werden in diskrete Einheiten unterteilt, die spezifische Merkmale und Muster aus dem menschlichen Gehirn erfassen. Dies geschieht durch ein KI-Modell namens DeWave, das von den Forschern entwickelt wurde. DeWave übersetzt EEG-Signale in Wörter und Sätze, indem es aus großen Mengen von EEG-Daten lernt.
Meilenstein in Gehirn-zu-Text-Übersetzung
„Diese Forschung stellt einen bahnbrechenden Versuch dar, rohe EEG-Wellen direkt in Sprache zu übersetzen, was einen signifikanten Durchbruch auf diesem Gebiet markiert“, sagte Lin. „Es ist das erste Mal, dass diskrete Kodierungstechniken in den Prozess der Gehirn-zu-Text-Übersetzung einbezogen werden, und es führt einen innovativen Ansatz zur neuronalen Dekodierung ein. Die Integration mit großen Sprachmodellen eröffnet auch neue Möglichkeiten in den Bereichen Neurowissenschaften und KI“, fügte er hinzu.
Wegweisende Technologie
Die bisherige Technologie zur Übersetzung von Hirnsignalen in Sprache erforderte entweder eine Operation zur Implantation von Elektroden im Gehirn, wie bei Elon Musks Neuralink, oder das Scannen in einem MRI-Gerät, das groß, teuer und im täglichen Leben schwer zu verwenden ist. Diese Methoden haben auch Schwierigkeiten, Hirnsignale in wortgenaue Segmente zu transformieren, ohne zusätzliche Hilfsmittel wie Eye-Tracking, was die praktische Anwendung dieser Systeme einschränkt. Die neue Technologie kann entweder mit oder ohne Eye-Tracking verwendet werden. Die UTS-Forschung wurde mit 29 Teilnehmern durchgeführt, was bedeutet, dass sie wahrscheinlich robuster und anpassungsfähiger ist als frühere Dekodierungstechnologien, die nur an ein oder zwei Personen getestet wurden, da sich EEG-Wellen zwischen Individuen unterscheiden. Die Verwendung von EEG-Signalen, die über eine Kappe empfangen werden, anstelle von Elektroden, die im Gehirn implantiert sind, bedeutet, dass das Signal rauschiger ist. In Bezug auf die EEG-Übersetzung meldete die Studie jedoch eine Leistung auf dem neuesten Stand der Technik und übertraf frühere Benchmarks.
Herausforderungen und Zukunft
Die Übersetzungsgenauigkeit liegt derzeit bei etwa 40% auf BLEU-1. Der BLEU-Score ist eine Zahl zwischen null und eins, die die Ähnlichkeit des maschinell übersetzten Texts mit einer Reihe hochwertiger Referenzübersetzungen misst. Die Forscher hoffen, dass sich dieser Wert verbessert und dem Niveau traditioneller Sprachübersetzungs- oder Spracherkennungsprogramme annähert, die näher bei 90% liegen. Die Forschung baut auf der zuvor entwickelten Hirn-Computer-Schnittstellen-Technologie auf, die von der UTS in Zusammenarbeit mit der Australian Defence Force entwickelt wurde und Hirnwellen zur Steuerung eines vierbeinigen Roboters verwendet.
Fazit: Gedanken werden greifbar
Insgesamt zeigt uns die Forschung an Brainoware, dass die Zukunft der Technologie aufregend und vielversprechend ist. Die Fähigkeit, Gedanken in Text zu verwandeln, eröffnet Möglichkeiten für die Kommunikation und Anwendungen, von denen wir bisher nur träumen konnten. Doch während wir diesen neuen Horizont erkunden, müssen wir auch die ethischen und praktischen Fragen im Auge behalten, die mit dieser bahnbrechenden Technologie einhergehen. Eine Zukunft, in der Gedanken greifbar werden, hat gerade erst begonnen.
