“可穿戴人工喉”對患者聲音還原準確率超90%_風聞

文/觀察未來科技

日前，《自然》人工智能子刊《自然·機器智能》發表了清華大學集成電路學院教授任天令團隊研發的一款可穿戴人工喉，可以識別佩戴者喉部發聲的信號，並將其轉換為語音播放出來，還原準確率超90%。

據任天令教授團隊介紹，人在語音交流過程中發出的聲音，來源於聲帶震動，以及喉部、唇部這些發聲器官的協同合作。區別於麥克風通過空氣中的機械波採集聲音，人工喉是一個極其敏感的機械傳感器，它能夠感知喉部細微的震動，基本可以把它看作一個頻域感知範圍更廣的麥克風。

基於石墨烯材料研發的智能可穿戴人工喉，對低頻的肌肉運動、中頻食管振動和高頻聲波信息有較高的靈敏度，也具有抗噪聲的語音感知能力。同時，人工喉還能通過熱聲效應將信號轉換成聲音播放。這將有助於發聲失能羣體恢復發聲，造福更多的聲音障礙者。

       ​人工喉VS電子喉助音器相比較於現在市面上的電子喉，需要人去適應設備的理念，人工喉是讓機器去學習人類的語言。具體來説，使用者往往因為喉切除手術後把聲帶切除了，喪失了聲帶這個震動的聲源。傳統的電子喉是一個提供單頻振動的馬達，配合上食管、唇部、舌頭的運動，調製振動發出聲音；而且，電子喉學習、使用成本很高的。在喉切除手術以後，需要手持電子喉抵住喉嚨去學習，嘗試用它發聲。

人工喉的使用相比電子喉會更容易。使用者貼附以後只需要錄入自己的語音，設備的算法可以快速學會語音特徵，不用去單獨另外再學一門語言。這類似於手機錄入指紋的過程，嘗試幾次以後就慢慢學會了。而且，伴隨着科技的進一步發展，採用人工AI語音合成技術的人工喉將會對使用者本來的聲音進行完全還原；佩戴也會更舒適，一枚硬幣大小的人工喉貼片，貼在頸部靠近喉嚨處就可以了。

人工喉****的應用前景

人工喉還有很大的優化和拓展空間，例如提高聲音的質量和音量，增加語音的多樣性和情感識別，以及結合其他生理信號和環境信息實現更自然和智能的語音交互。比如貼附的位置也不只限於喉嚨，未來也可能在面部產生類似於一種像電影《阿凡達》裏面那些外星人面部紋身，看起來會很有科技感。

項目研究的初衷是想幫助解決發聲失能羣體恢復發聲的問題，但實際上這項成果對普通人來講也是可以適用的。比如説在機場工作的地勤人員、火災現場的消防員，在那種嘈雜環境下正常的語音交流肯定是不行的。但是通過我們的這種方式，將聲音轉化成對應的語音信號，傳到耳麥裏進行播放，可以有效解決這些問題。

       另外對更廣大的社會人羣，在一些注意通話私密性的場合，還有金融支付領域都有廣泛的應用前景。比如人工喉可以將採集到的喉部振動信息用於語音支付，安全方面或會有比較顯著的提升。