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„Schatz, was denkst Du gerade?“

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„Man kann einem Menschen nur vor, nicht aber in den Kopf schauen“, sagt ein Sprichwort. Das ist meistens auch gut so. Wir bei Rutronik24 wollen auch nicht immer wissen, was die Kollegen gerade über uns denken, wenn wir mal wieder das letzte Stück Kuchen vom Teller genommen haben. Andererseits wäre es für Menschen, die aufgrund von Krankheiten ihre Gedanken nicht mehr mündlich kommunizieren können, segensreich, könnte man ihre Hirnsignale in gesprochene Sprache umwandeln. Ein Team der Columbia University in New York City ist bei diesem Vorhaben zumindest einen Schritt weiter gekommen.

Schon länger versuchen Neurowissenschaftler, durch das Auslesen von Hirnsignalen eine direkte Schnittstelle zu den Gedanken zu finden. Wenn wir Worte hören oder sprechen, erzeugt das charakteristische Aktivitätsmuster im Gehirn. Forschern ist es bereits gelungen, gelesene Buchstaben oder sogar gesprochene Sätze anhand von Hirnsignalen zu rekonstruieren. Bisher haperte es an der Umwandlung dieser Signale in verstehbare Sprache. Die Ansätze nutzten meist einfache Computermodelle, um akustische Spektrogramme zu analysieren und sie den passenden Hirnsignalen zuzuordnen.

Das Team der Columbia University wollte die Verständlichkeit der rekonstruierten Sprache erhöhen, indem es Deep Learning mit Innovationen der Sprachsynthese verknüpfte. Bei ihrem Versuch kombinierten die Forscher dazu ein Spracherzeugungssystem, einen so genannten Vocoder, mit einem künstlichen neuronalen Netzwerk, das Hirnsignale in gesprochene Sprache überträgt. Probanden waren fünf Epilepsie-Patienten. Ihre eigentlich zu einem anderen Zweck implantierten Elektroden konnten Signale aus dem Hörzentrum aufnehmen. "Wir fanden heraus, dass Menschen die Klänge zu 75 Prozent verstehen und wiederholen konnten, was weit über alle vorherigen Versuche hinausgeht", so Studienleiter Nima Mesgarani von der Columbia University.

Dazu wurde das Spracherzeugungssystem zunächst trainiert - mit der gleichen Technologie, wie sie Amazons Echo oder Apples Siri benutzen. Die Trainingsdaten bestanden jedoch bei der Studie nicht aus gesprochener Sprache, sondern aus den Hirnsignalen der Patienten in Reaktion auf Worte, die zu ihnen gesagt wurden. So sollte das System lernen, Muster zu erkennen, die bei bestimmten Lauten im Hirn entstehen und die Gehirnsignale bestimmten Sprachlauten zuzuordnen.

Um zu testen, ob die so erzeugte Sprache von Menschen auch verstanden wird, ließen die Wissenschaftler ihre KI die neuronalen Signale für die Zahlen Eins bis Neun auslesen und in Sprache umwandeln - einmal durch die herkömmliche Spektrogramm-Technik, einmal durch das Spracherzeugungssystem, den Vocoder. Ein weiterer Test beruhte auf kurzen Sätzen. Die Forscher spielten elf Freiwilligen die Soundfiles vor, die die richtigen Zahlen erhören und die Verständlichkeit der Sprachrekonstruktion beurteilen sollten. Das Ergebnis: Die Kombination des neuronalen Netzwerks und des Vocoders erzielte deutlich bessere Resultate als die beiden anderen Technologien; die Probanden verstanden in drei Vierteln der Fälle die richtige Zahl. Darüber hinaus erkannten sie in vier von fünf Fällen, ob die Person weiblich oder männlich war.

Mesgarani hofft, dass die gewonnenen Erkenntnisse dazu führen können, dass Personen, die nicht (mehr) sprechen können, künftig nur zu denken brauchen: "Ich brauche ein Glas Wasser" und das System diese Gedanken dann in gesprochene Sprache übersetzt. Ob das klappt? Niels Birbaumer von der Universität Tübingen ist skeptisch: "Im Grunde haben die Forscher nur die Reaktion des Gehirns auf einen äußeren Reiz aufgezeichnet", was auf andere Reize bezogen schon seit der Einführung der Elektroenzephalografie (EEG) 1929 möglich ist. Um also tatsächlich Gedanken in Sprache zu wandeln, seien vermutlich mehrere Tausend Elektroden im Gehirn notwendig.

Die Vorstellung, dass Stumme und anderweitig nicht sprechfähige Menschen sich direkt mitteilen können, ist eine Zukunftsvision, die Optimismus schafft. Andererseits stellt sich natürlich auch die Frage, ob Akteure mit sinisteren Absichten sich die Technologie nicht ebenfalls zunutze machen können: "Die Gedanken sind frei", dem deutschen Volkslied über die Gedankenfreiheit, dessen Text um 1780 erstmals auf Flugblättern veröffentlicht wurde und seither immer wieder zitiert wurde, um in Zeiten politischer Unterdrückung der Sehnsucht nach Freiheit und Unabhängigkeit Ausdruck zu verleihen, wäre jedenfalls die Grundlage entzogen.

Bis es soweit ist, dass wir wirklich mit Hilfe von künstlicher Intelligenz Gedanken lesen können, ist es noch ein weiter Weg - hoffen wir also, dass es bis dahin auch gelingt, Grundlagen dafür zu schaffen, diese Technologie nicht willkürlich einzusetzen. Wir bei Rutronik24 wollen nämlich nicht unbedingt, dass unsere Partner immer wissen, woran wir gerade denken.