麻省理工学院研发新型智能耳机 可实现意念操控和无声交流
作者: 心直尹 丁宏 / 1334次阅读 时间: 2018年4月24日
来源: 中国国防科技信息中 标签: AlterEgo
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麻省理工学院研发新型智能耳机 可实现意念操控和无声交流

【据美国大众科学网2018年4月7日报道】美国麻省理工学院(MIT)研发出一款拥有“读心术”能力的可佩戴设备AlterEgo,让使用者不必张口说话也能操控电子用品。

图1 AlterEgo 装置外观

这个被称为 AlterEgo 的装置由计算机和可穿戴设备两部分组成,计算机部分负责信息计算,而可穿戴部分负责信息采集以及传送。其外形和我们日常见到的可穿戴设备差别很大。这个仪器实际上也有两部分,一部分是用于捕捉面部和下颌神经肌肉信号的传感器,通过贴合面部部位从而感知神经运动;另一部分是骨传导(Bone Conduction)耳机,用于将信号处理结果反馈给佩戴者。

按照MIT研究团队官方说法,研究人员发现,人的语言信号实际上是内部开始触发,也就是当你要张嘴说话之前,神经信号就已经出现,并到达下颌部位。这种人眼无法察觉到的信号是可以被捕捉到的,因此只要能让机器理解这种电信号的意义,它就会“理解”你说的话。

AlterEgo内有4组电极传感器,在与人脸肌肤接触时,能读取脸部神经肌肉中的电流信号,用户脑中想起某个单字要开口说出前,它就会在神经网络计算系统中迅速找出匹配单词。

根据《卫报》报导,MIT媒体实验室研究人员在日本东京计算机机械学会上,发布这款定位为智能增强设备(IA)的白色头戴设备。经过10名试用者测试,AlterEgo的信息准确率高达92%,比谷歌语音识别功能的95%准确率只低了一些。随着研究的继续深入,AlterEgo准确度可望赶上语音识别功能。

AlterEgo和传统空气传导式耳机不同,不需使用耳膜感应声音,而是透过骨传导喇叭传达声音给使用者。利用皮肤、耳骨的振动,将声音直接传导至内耳听觉系统。MIT研究生卡普(Arnav Kapur)表示,研究团队想要建造一个“将人类与机器融合”的系统平台。有了AlterEgo,使用者闭着嘴也能聊天,还能和Siri等智能型助理进行语音沟通。

项目指导老师、MIT教授梅斯(Pattie Maes)表示,现代人离不开手机和数字用品,但这些产品容易使人分心。她举例说,当你跟人聊天时,突然想要查询一件有关话题的事,那么你就得拿出手机、打开应用程序、输入字词,将注意力从聊天情境和说话对象身上移开。因此,研究团队希望能研发出一种既具备智能型手机的功能,但又可降低对日常生活干扰的设备。

根据研究人员设想,这一设备是一种新的人机交流平台,可以让你在不开口说话的情况下进行三种操作。

图2 AlterEgo 主要应用场景

第一种是物联网操控。比如在看电视或者听音乐时,只需要脑海中进行想象操作,不需要张嘴就能直接控制这些操作,像换电视频道,切歌这些操作就非常简单,这时的 AlterEgo 相当于如今的智能音箱,只是不再需要张嘴了。

第二种功能是充当个人助理。语音助手出现多年,可人们还是不太习惯在公共场合唤醒并操控,但有了这个仪器,你只需要在心里默念一些任务,计算机就会“听懂”并告诉你结果,比如查询时间,或者询问天气,甚至于在超市买东西算总价,都可以直接心里默念,让 AlterEgo 的内置计算器告诉你结果,按照官方设想,这个不用开口的个人助理可以为你翻译,帮你搜索,查单词,进行运算,以及设定闹钟,你甚至可以在下棋时让计算机告诉你下一步要怎样走最合适。

第三种功能是社交。虽然听上去有点科幻,但当身边的人都佩戴上 AlterEgo 设备时,不用开口就能听到对方想表达的东西也是可以实现的事情,这就相当于将原本要说的话直接传递到对方的耳机里,和第一种方式物联网的交流有点类似。

另外,根据佐治亚理工学院的教授萨德·斯达内(Thad Starner)的说法,这种设备还有许多特殊的用途,比如在机场的停机坪上要控制飞机,那时候的巨大噪音通常无法用语音交流,。在航空母舰、发电厂、印刷厂等高噪声环境,这种无声交流工具都是有意义的。他还认为在一些身体有残疾的人群中,这个设备能帮助他们实现更好的生活。

这项研究无疑为我们展现了把人工智能技术的另一种用途,并尝试让人和机器进一步“融合”,当相关技术不断迭代并成熟时,将可实现令人惊叹的用途。

当然,从目前的研究来看,AlterEgo 也存在不小挑战,尽管自 19 世纪以来研究者就发现了身体语言表达和神经肌肉信号之间存在关联,但这种关联究竟怎样表达,如何能让计算机将神经肌肉信号转化成正确的语言,这些都是困难之处。即便目前研究人员发现了下颌的特定位置具有可以传达电信号的能力,但要彻底将这种可能性放大到完全可用的情况,还需要很多努力。(中国船舶工业综合技术经济研究院 直尹 丁宏 )

A. Kapur, S. Kapur, and P. Maes, "AlterEgo: A Personalized Wearable Silent Speech Interface." 23rd International Conference on Intelligent User Interfaces (IUI 2018), pp 43-53, March 5, 2018.

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