ابتكار رقعة حلق يمكن أن تساعد الأشخاص على التحدث دون الحبال الصوتية

ابتكر باحثون في جامعة كاليفورنيا مؤخراً رقعة حلق ذاتية التشغيل تستخدم التعلم الآلي لترجمة حركات العضلات إلى كلام، مما يساعد الأشخاص على التحدث بدون أحبال صوتية.

وقد جاء جون تشن، الأستاذ المساعد في الهندسة الحيوية بجامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس، بفكرة جهاز غير جراحي بعد أن شعر بتعب أحباله الصوتية نتيجة لإلقاء محاضرة لعدة ساعات في المرة الواحدة، حيث بدأ بالتفكير في طرق لمساعدة الشخص على التحدث دون استخدام أحباله الصوتية، وبمساعدة زملائه في جامعة كاليفورنيا، صمم رقعة مبتكرة تلتصق بحلق الإنسان وتستخدم تقنية الذكاء الاصطناعي لفك تشفير حركات عضلاته إلى خطاب، ويكون الجهاز خفيف الوزن مقاوم لتعرق الجلد ويُسخر أيضاً حركات عضلات الإنسان لتوليد الكهرباء، مما يعني أنه لا يحتاج إلى بطارية لتشغيله.

 

نشرت مجلة نيتشر العلمية دراسة يشرح فيها البروفيسور جون تشن وفريقه كيفية عمل رقعة الحلق ذاتية الطاقة التي يبلغ وزنها 7.2 جرام، حيث يتكون الجهاز الصغير من خمس طبقات رقيقة، بما في ذلك المواد التي تستجيب للحركات الدقيقة لعضلات الحلق، عندما يُنفذ مرتديها الحركات اللازمة لنطق عبارة ما، تستجيب المواد عن طريق إنتاج إشارات كهربائية يمكن ترجمتها بعد ذلك إلى كلام بمساعدة تكنولوجيا التعلم الآلي.

 

صُنعت الطبقات الخارجية للرقعة من مادة السيليكون الناعمة والمرنة، بينما الطبقة الوسطى مصنوعة من السيليكون والمغناطيسات الدقيقة وتولد مجالاً مغناطيسياً يختلف باختلاف حركات العضلات، أما الطبقتان الأوسطتان الأخريان فتتكونان من ملفات من الأسلاك النحاسية التي تحول تغيرات المجال المغناطيسي إلى نبضات كهربائية.

 

قام تشين وزملاؤه بتغذية نبضات كهربائية لخوارزمية التعلم الآلي التي انتهت بتحويلها إلى عبارات منطوقة في تجربة مفصلة في دراستهم، حيث كان على المشاركين الثمانية في الدراسة نطق خمس عبارات قصيرة 100 مرة لكل منها أثناء ارتداء الرقعة، حتى تتمكن الخوارزمية من تعلم ربط كل عبارة بحركات العضلات المحددة.

 

وأظهرت الدراسة أن الخوارزمية كانت دقيقة بنسبة 95% تقريبا في ترجمة النبضات الكهربائية للرقعة إلى كلام، سواء عند نطق العبارات بصوت عالٍ أو عند نطقها بدون صوت. يشير هذا إلى أن الخوارزمية يمكنها تفسير الأشكال الموجية بشكل موثوق وترجمتها إلى كلام، لكن البروفيسور تشين يشير أيضاً إلى أن دراسته لها حدود، واقتصر الاختبار على ثمانية أشخاص فقط يقولون خمس عبارات، ولم يكن أي منهم يعاني من اضطرابات النطق.

 

تعتبر رقعة الحلق اختراعاً جيداً، مع الأخذ في الاعتبار أن حوالي 30% من الأشخاص سيعانون من اضطراب صوتي مره واحده على الأقل في حياتهم وأن البدائل الحالية، مثل الحنجرة الكهربائية، غازية أو باهظة الثمن أو كليهما.