意念控制助聽器，想聽什麽聽什麽

大數據文摘出品

編譯：李雷、宋欣儀

科學家們已經創造了一種讓佩戴者聽見特定聲音的意念控制助聽器，這款助聽器可以模仿大腦在背景對話中挑出並放大某一個聲音，這可以幫助聽力障礙者應對嘈雜的環境。

現有的數字助聽器已經可以有效地抑製背景噪聲，但是它們不能幫助佩戴者選擇放大他們想要聽到的聲音，只能同時放大所有的聲音，這一直是數字助聽器的研究難點。

解決雞尾酒效應

項目負責人，哥倫比亞大學的Nima Mesgarani說：“處理聲音的大腦區域非常敏感和強大，它可以輕而易舉地放大某個聲音，但目前的助聽器還做不到。這會使助聽器佩戴者在嘈雜的社交場合中困難重重，難以加入聊天。

這被稱為“雞尾酒會效應”，即人的一種聽力選擇能力，大腦可以將注意力集中在某一個人的談話而忽略背景中其他的對話或噪音。多年來無數科學家試圖模仿大腦製造出一個言語識別的智能系統使其具有在嘈雜環境中識別目標語句的功能。這一意念控制的助聽器將人工智能與監控大腦聽力活動的傳感器結合起來，似乎已經解決了這個問題。

這種助聽器首先使用算法自動分離多個說話者的聲音。然後，它將這些聲音與聽者的大腦活動進行比較。Mesgarani在之前的實驗中發現，由於人的大腦活動會緊密地跟蹤某個聲音的聲波，可以用於判斷人們正在關注誰。

該助聽器將每個說話者的音頻與助聽器佩戴者的腦電波進行比較。對於聲音模式與聽者的腦電波最匹配的說話者，其聲音會被放大，這樣聽者就能毫不費力地聽到他想聽的聲音。

新版本：追蹤注意力以識別聲音

科學家們在2017年已經開發出了一個早期版本，但它有一個很大的限制，就是必須經過預先訓練助聽器才能識別說話者的聲音。但這次，最新的設備已經可以做到識別未聽過的聲音。

為了測試這款助聽器，該實驗室招募了一些癲癇患者，這些患者因為需要做腦部手術，醫生之前已經在他們的大腦中植入了電極，以監測癲癇發作時的腦部活動。這樣，就可以在給患者們同時播放不同說話者的音頻時通過植入大腦的電極監測其腦電波。

新版本的助聽器的算法可以追蹤患者的注意力。當患者專注於聽某個談話者時，系統會自動放大其聲音，只需要幾秒鐘的執行時間。而患者的注意力轉移到另一個談話者時，他的音量就會變大，原來專注的談話者的聲音的音量會隨之變小。不同聲音的音量變化反映了患者注意力的變換。

目前版本的助聽器需要直接植入大腦，因此還不適合大面積推廣。但該團隊相信，未來五年內可以生產出一種非植入式的助聽器，利用置於耳內或頭皮下的電極來監測大腦活動。

Mesgarani提到，這種助聽器也可以像一副音頻版的“雙筒望遠鏡”一樣，用來隱蔽地監聽人們的談話，但這並不是製造者的初衷。

1. 傳統的助聽器會同時放大所有說話者的聲音

2. 研究顯示聽者的大腦活動會緊密地跟蹤某個他們所關注的聲音的聲波

3. 新的助聽器監測聽者的腦電波，對於聲音模式與聽者的腦電波最匹配的說話者，以放大其聲音

下一步進展值得期待

下一步將在有聽障人群中測試這項技術。但現在面臨的問題是，對於那些部分失聰的人來說，助聽器是否還能捕捉到其大腦活動。慈善機構Action on Hearing Loss（之前稱RNID）的技術經理Jesal Vishnuram說：“人們覺得使用困難的原因之一是他們通常在聽力受損後很久才開始使用助聽器，而他們的大腦可能已經忘記了如何濾除噪音並專注於某個談話。”

這項研究的結果已經在《Science Advances》雜誌上發表。

相關報導：

https://www.theguardian.com/society/2019/may/15/scientists-create-mind-controlled-hearing-aid

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