تقنية صينية مبتكرة تفك تشفير الكلام باستخدام إشارات الدماغ

نجحت شركة صينية ناشئة في تحقيق اختراقين كبيرين في تكنولوجيا "واجهة الدماغ الكمبيوتر" BCI بمساعدة مريضة تعاني من تلف في الدماغ.

وتمثل الاختراق الأول في قدرة "واجهة الدماغ-الكمبيوتر" (نظام تواصل مباشر بين الدماغ وجهاز الحاسب الآلي) على فك شفرة الأفكار وتحويلها إلى كلام في الوقت الفعلي، والثاني كان التحكم عن بعد بذراع روبوتية باستخدام الأفكار فقط.

A Chinese startup on Thursday reported two significant clinical-trial milestones in brain-computer interface (BCI) research: its flexible BCI device successfully decoded Chinese speech and the precise intended movements of patients in real time.

The 256-channel, high-throughput… pic.twitter.com/UmA40rdnHA
— China Science (@ChinaScience) January 3, 2025

كما سمح اختبار "واجهة الدماغ-الكمبيوتر" الجديدة للشركة الصينية NeuroXess الناشئة، للمريضة بالتفاعل مع نموذج للذكاء الاصطناعي وتشغيل صورة رقمية له.

ووفقا لورقة بحثية نشرت مؤخرا، فقد تم إجراء التجارب في أغسطس 2024 في مستشفى هواشان، حيث قام جراحو الأعصاب بزرع جهاز مرن عالي الإنتاجية مكون من 256 قناة في دماغ المريضة.

A Chinese research team made a breakthrough in brain-computer interface (BCI) development, which enabled patients to control smart devices with their brain, converting their thoughts into Chinese texts on computer for communication. A brain injury patient at Huashan Hospital… pic.twitter.com/DETkY1zYFe
— Global Times (@globaltimesnews) January 5, 2025

World's first! A Chinese company on Thursday reported two significant clinical-trial milestones: its flexible brain-computer interface (BCI) device successfully decoded the precise intended movements of one patient with a brain injury in real time, and decoded Chinese speech in… pic.twitter.com/dpVGkTdvZa
— People's Daily, China (@PDChina) January 3, 2025

وكانت المريضة تبلغ من العمر 21 عاما وتعاني من الصرع ولديها نمو غير طبيعي أو تلف في الأنسجة داخل الدماغ والذي يشغل مساحة في المنطقة المسؤولة عن التحكم في الحركة.

وباستخدام الواجهة الجديدة، تمكنت NeuroXess من تسجيل وتحليل ميزات تخطيط كهربية قشر الدماغ (ECoG) من نطاق غاما العالي (وهي مجموعة من الترددات الكهربائية التي تُنتجها الخلايا العصبية في الدماغ، وهي ترتبط عادةً بالأنشطة المعرفية المعقدة مثل الانتباه والتركيز والمعالجة الحسية. تُستخدم هذه الحزمة بشكل خاص لأنها تحتوي على إشارات مفيدة لفهم الأنشطة الدماغية الدقيقة) لإشارات دماغ المريضة.

إقرأ المزيد

مركّب نووي جديد قد يحدث ثورة في علاج ألزهايمر

ووفقا لـ NeuroXess، ترتبط هذه الإشارات بالإدراك المعقد والمزامنة العصبية، وتوفر بيانات تفصيلية عن نشاط الدماغ، وخاصة معلومات الحركة والحواس.

فك الشفرة وتحويل الأفكار إلى كلام

وتم استخدام حزمة غاما العالية (التي تتراوح تردداتها بين 70-150 هيرتز) من إشارات كهربية قشر الدماغ لتدريب نموذج شبكي عصبي لفك شفرة الإشارات في الوقت الفعلي، محققا تأخيرا أقل من 60 ميلي ثانية، وهو وقت قياسي سريع جدا. كما تمكنوا أيضا من رسم خرائط دقيقة لمناطق الوظائف الدماغية في غضون دقائق بعد الجراحة.

وبعد التدريب، تمكّنت المريضة من لعب ألعاب مثل تنس الطاولة وألعاب الكمبيوتر مثل "الثعبان" في غضون 48 ساعة فقط.

وفي غضون أسبوعين، تمكنت المريضة من استخدام XessOS، وهو نظام تشغيل "واجهة الدماغ-الكمبيوتر" الخاص بـ NeuroXess، لتشغيل التطبيقات الشائعة مثل WeChat.

وتمكنت المريضة أيضا من التحكم في أنظمة المنزل الذكية والكرسي المتحرك، ما عزز بشكل كبير قدراتها اليومية. ولكن ما كان أكثر إثارة للإعجاب هو أن الواجهة الجديدة كانت قادرة على فك شفرة الكلام من نفس إشارات الدماغ.

إقرأ المزيد

نتائج مفاجئة!.. علماء يكشفون الحد الأقصى لسرعة الدماغ البشري في معالجة الأفكار

تكنولوجيا معقدة لفك شفرة اللغة الصينية

اللغة الصينية، على عكس اللغات الأبجدية، تتطلب استخدام مناطق دماغية أكثر نظرا لطبيعتها الأحادية المقاطع والنغمية والرمزية، ما يجعل فهم إشارات الدماغ أمرا أكثر تعقيدا. ووفقا لـ NeuroXess، كان عليهم تطوير آليات عصبية متخصصة وطرق فك تشفير جديدة، والتي حققت دقة في فك شفرة الكلام بلغت 71% باستخدام 142 مقطعا صينيا شائعا في غضون خمسة أيام، مع زمن تأخير لفك شفرة كل حرف فردي أقل من 100 ميلي ثانية.

ونشرت الشركة مقطع فيديو يظهر كيف يمكن للمريضة التحكم مباشرة في يد روبوتية لالتقاط تفاحة وكمثرى وأداء لغة الإشارة لتقديم التهاني بالسنة الجديدة.

ويخطط الفريق الآن لاستخدام الواجهة الجديدة لتحسين نوعية حياة الأشخاص الذين يعانون من إعاقات في النطق أو الحركة مثل التصلب الجانبي الضموري (ALS) أو الشلل الرباعي أو السكتات الدماغية.

المصدر: Interesting Engineering