Künstliche Intelligenz verwandelt Hirnströme in gesprochene Sprache

Stell Dir vor, Du würdest Deine Fähigkeit zu sprechen ver­lieren. Um Dich mit anderen zu unter­hal­ten, bliebe Dir nur der Umweg über Schrift, Gebär­den­sprache oder einen Com­put­er mit Sprech­funk­tion. Eine weit­ere mögliche Lösung dafür rückt jedoch langsam in greif­bare Nähe: Forsch­er-Teams weltweit entwick­eln KI-gestützte Sys­teme, die Hirn­ströme in Sprache umwan­deln.

Gedanken lesen klappt nur in Fan­ta­sy- und Sci­ence-Fic­tion-Geschicht­en? Noch vielle­icht, aber die Forschung rückt immer näher an solche Szenar­ien her­an: Mit Hil­fe von Kün­stlich­er Intel­li­genz (KI). Wir stellen Dir vor, welche wis­senschaftlichen Ansätze es bere­its gibt, um Gedanken in Sprache und Wörter zu dekodieren.

KI verwandelt Hirnströme in Text

Der erste Ansatz stammt von Forsch­ern der Uni­ver­si­ty of Cal­i­for­nia in San Fran­cis­co. Mehreren Medi­en­bericht­en wie Spektrum.de zufolge gelang es den Wis­senschaftlern, eine KI zu entwick­eln, die in der Lage ist, Sig­nale des Gehirns in Text zu über­set­zen. Dazu arbeit­eten sie mit vier Epilep­siepa­tien­ten zusam­men, die im Uni­ver­si­ty of Cal­i­for­nia San Fran­cis­co (UCSF) Med­ical Cen­ter unter Behand­lung ste­hen.

Rund 250 Elek­tro­ro­den wur­den in der Hirn­rinde der Patien­ten implantiert. Die Patien­ten sagten schließlich 30 bis 50 Sätze laut auf. Im ersten Schritt analysierte die KI die dabei aufgeze­ich­neten Hirn­ströme auf Kon­so­nan­ten und Vokale hin. Im Anschluss kon­stru­ierte sie hier­aus englis­che Sätze – und wies bei der Über­set­zung eine Fehlerquote von rund drei Prozent auf. Die KI sollen Men­schen, die sich nicht mehr artikulieren kön­nen, wie etwa Patien­ten mit Locked-in-Syn­drom oder amy­otro­pher Lat­er­al­sklerose (ALS), in Zukun­ft helfen. Die Studie ist hier zu find­en.

Schon zuvor ver­fol­gte ein Wis­senschaftler-Team der Uni­ver­si­ty of Cal­i­for­nia einen ähn­lichen Ansatz. Dabei wur­den eben­falls die Implan­tate von Epilep­siepa­tien­ten genutzt, so berichtet Sci­encemag. Die Hirn­ströme wur­den aus dem Sprach- und dem Bewe­gungszen­trum aufgenom­men. Anscheinend haben die Forsch­er damit unwissentlich das Beste zweit­er Wel­ten vere­int, denn die Ergeb­nisse kön­nen sich sehen lassen: Während des Ver­suchs haben die Test­per­so­n­en mehrere Sätze vorge­le­sen, welche die KI voll­ständig rekon­stru­ieren kon­nte. Das funk­tion­ierte sog­ar mit Sätzen, welche die Proban­den nur stumm for­muliert haben.

Aus elektrischen Impulsen werden Wörter

Der dritte Ansatz stammt von der Colum­bia Uni­ver­si­ty in New York. Die Forsch­er um Nima Mes­garani nutzten bei ihrem Ver­sucht ein Implan­tat, das Men­schen mit Epilep­sie ins Gehirn einge­set­zt wurde. Damit zeich­neten die Wis­senschaftler elek­trische Impulse aus dem Hörzen­trum auf, während sie den Proban­den Zahlen und Geschicht­en vor­lasen. Eine kün­stliche Intel­li­genz inter­pretierte diese Dat­en und ver­wan­delte sie zurück in gesproch­ene Sprache. Allerd­ings kon­nten auf diese Weise nur einzelne Wörter rekon­stru­iert wer­den. Fein­heit­en wie Beto­nung gin­gen dabei ver­loren.

Eine andere Meth­ode erproben Wis­senschaftler der Uni­ver­sitäten Bre­men und Maas­tricht. Ihre Ver­suchsper­so­n­en waren alle­samt Patien­ten, die wegen eines Gehirn­tu­mors operiert wur­den. Miguel Angrick (Bre­men) und Chris­t­ian Herff (Maas­tricht) set­zten den Proban­den für die Dauer der Oper­a­tion ein Netz aus Elek­tro­den ins Gehirn. Während des Ver­suchs lasen die Test­per­so­n­en mehrere Wörter laut vor. Dabei zeich­neten die Forsch­er die Impulse aus den Zen­tren für Sprach­pla­nung und Motorik auf. Motorik deswe­gen, weil dieser Teil des Gehirns den Vokaltrakt steuert, der die Wörter erst formt. Die aufgeze­ich­neten Sig­nale wur­den im Anschluss von ein­er KI analysiert. Das Ergeb­nis: Ein­sil­bige Wörter kon­nten auf diese Weise erkan­nt und in Sprache umge­wan­delt wer­den.

So wird kün­stliche Intel­li­genz noch einge­set­zt

Auch abseits vom medi­zinis­chen Ein­satz sind die Möglichkeit­en kün­stlich­er Intel­li­genz enorm. Auch in Zeit­en der aktuellen Pan­demie. Unter den Tech­nolo­gien gegen Coro­na sind zum Beispiel KI, die Infek­tio­nen erken­nen und vorher­sagen kön­nen. Das Poten­tial dig­i­taler Tech­nolo­gien ist riesig: Welche Chan­cen und Her­aus­forderun­gen sie zum Beispiel für die Demokratie bieten, erfährst Du im ver­gan­genen Live-Talk der Diskus­sion­srei­he „AI&I“.

Welche Möglichkeit­en siehst Du für den Ein­satz kün­stlich­er Intel­li­genz? Wir freuen uns auf Deine Kom­mentare.