アルゴリズムは、補聴器の「カクテルパーティーの問題」の解決に役立つ可能性があります

新しい脳に触発されたアルゴリズムは、補聴器が干渉を調整し、群衆の中で単一の話者を隔離するのに役立ちます。

友人のグループがバーで集まったり、親密な夕食のために集まったりすると、会話はすぐに増殖して混ざり合い、さまざまなグループやペアリングがお互いにチャットします。

この活気のある言葉のごちゃごちゃをナビゲートします 重要なものに焦点を当てる– 何らかの形の難聴を持つ人々にとって特に困難です。賑やかな会話は、たとえ誰かが補聴器を持っていても、融合したおしゃべりの混乱になる可能性があります。

「カクテルパーティーの問題」として知られています。ボストン大学の研究者は、解決策があるかもしれないと考えています。

テストでは、研究者は、新しいアルゴリズムが現在の補聴器アルゴリズムと比較して、単語認識の精度を40パーセントポイント改善できることを発見しました。

「パフォーマンスの改善の大きさに非常に驚き、興奮していました。このような大きな改善を見つけることは非常にまれです」と、アルゴリズムの開発者であり、生物医学工学の工学部准教授であるKamal Sen氏は言います。

一部の推定では、聴覚障害のあるアメリカ人の数は5,000万人近くになりました。世界保健機関によると、2050年までに、世界中で約25億人が何らかの形の難聴を持っていると予想されています。

「難聴の人々の主な不満は、騒々しい環境でコミュニケーションをとるのに苦労しているということです」と、Bu Sargent College of Health＆Rehabilitation Sciencesの研究准教授、言語、言語、聴覚科学の共著者であるバージニア・ベストは言います。

「これらの環境は日常生活で非常に一般的であり、人々にとって非常に重要である傾向があります。夕食のテーブルの会話、社交の集まり、職場会議について考えてください。したがって、騒々しい場所でのコミュニケーションを強化できるソリューションは、大きな影響を与える可能性があります。」

作業の一環として、研究者はまた、カクテルパーティーの不協和音に対処するための現在の補聴器アルゴリズムの能力をテストしました。多くの補聴器には、すでにノイズリダースアルゴリズムと方向マイク、または前面からの音を強調するように設計されたビームフォーマーが含まれています。

「現在補聴器に属している業界標準のアルゴリズムに対するベンチマークを決定することにしました」と上院議員は、既存のアルゴリズムは「パフォーマンスをまったく改善しません。いずれにせよ、それをわずかに悪化させます。今では補聴器の人から逸話的に知られていることを示すデータがあります。」

SENは、生物学的に指向された音の分離アルゴリズムを表すBossaとして知られている新しいアルゴリズムを特許し、テクノロジーのライセンスに関心のある企業とつながることを望んでいます。彼は、Appleが補聴器市場に飛び込むと、最新のAirpod Pro 2ヘッドフォンは臨床グレードの補聴器機能を持っていると宣伝されていると言います。BUチームのブレークスルーはタイムリーです。

過去20年間、SENは脳のエンコードとデコードの音を研究しており、カクテルパーティー効果の管理に伴う回路を探しています。彼の自然な音とニューラルコーディング研究所の研究者と一緒に、彼は聴覚経路のさまざまな段階で音波がどのように処理されるかをプロットし、耳から脳による翻訳への旅を追跡します。重要なメカニズムの1つは、特定の、不要な音を抑制するのに役立つ抑制性ニューロン、脳細胞。

「あなたはそれをの形として考えることができます 内部ノイズキャンセル「特定の場所に音がした場合、これらの抑制性ニューロンは活性化されます。」 SENによると、さまざまなニューロンが異なる場所と周波数に調整されています。

脳のアプローチは、新しいアルゴリズムのインスピレーションであり、音のボリュームやサウンドのタイミングなどの空間的キューを使用して、必要に応じてスピーカーの言葉をシャープにしたり、マッフルしたりします。

「それは基本的に、脳が何をするかを模倣する計算モデルです」と、神経恐怖症およびシステム神経科学のBUのセンターと提携しているセンは言います。

「最終的に、リスナーに恩恵を受けるかどうかを知る唯一の方法は、行動研究を通じてである」と、空間的認識と難聴の専門家であるBest氏は述べています。

以前は、オーストラリアの国立音響研究所の研究科学者であり、通常、遺伝的要因または小児疾患によって引き起こされる感覚的な難聴を持つ若年成人のグループを使用した研究の設計に最も役立ちました。研究室では、参加者は異なる近くの場所から話す人々をシミュレートするヘッドフォンを着ていました。選択したスピーカーを選択する能力は、新しいアルゴリズム、現在の標準アルゴリズム、およびアルゴリズムなしでテストされました。ボイドは多くのデータを収集するのを手伝い、論文の主著者でした。

調査結果を報告して、研究者は、「生物学的にインスパイアされたアルゴリズムが、標準的なビームフォーミングアプローチが失敗した条件下で堅牢な明瞭度の向上をもたらしたと書いています。結果は、「カクテルパーティー」の状況で聴力損失を伴う生物学的にインスパイアされたアルゴリズムの潜在的な利点を魅力的にサポートします。」

彼らは現在、ユーザーがリスニングの注意を向けることができるように、アイトラッキングテクノロジーを組み込んだアップグレードバージョンをテストする初期段階にあります。

アルゴリズムを動力とする科学は、難聴を超えて影響を与える可能性があります。

「 [neural] 私たちが勉強している回路は、はるかに一般的な目的であり、はるかに基本的です」とセンは言います。

「最終的には、焦点を合わせたい場所です。つまり、サーキットが実際に構築されたものです。長期的には、ADHDや自閉症の人のように、これを他の集団に持ち込みたいと考えています。

調査結果が表示されます 通信工学。

この研究への支援は、国立衛生研究所、国立科学財団、およびデマント財団から来ました。

ソース： ボストン大学