Em um esforço para fornecer uma voz para pessoas que não podem falar, pesquisadores projetaram um dispositivo que pode transformar sinais cerebrais em fala. A gente gosta de falar sobre os avanços em inteligência artificial porque ela está indo cada vez mais longe. No caso, apresentamos aqui uma máquina com o objetivo de traduzir o que você está pensando.

Muitas pessoas que perderam a capacidade de falar se comunicam usando tecnologia que exige que elas façam pequenos movimentos para controlar um cursor que seleciona letras ou palavras em uma tela. Um exemplo famoso é o do físico britânico Stephen Hawking, que sofria de uma doença nos neurônios motores. O dispositivo de geração de fala que Hawking usava era ativado por um músculo da sua bochecha.

Como as pessoas que usam esses dispositivos devem digitar as palavras, letra por letra, esses dispositivos podem ser muito lentos, produzindo até dez palavras por minuto. A fala natural envolve, em média, 150 palavras por minuto). Por mais que falar possa parecer uma atividade sem esforço, é uma das ações mais complexas que realizamos, exigindo coordenação precisa e dinâmica dos músculos nas estruturas articulares do trato vocal. Como essa articulação e velocidade estão associadas a esse sistema, os pesquisadores decidiram modelar engenhosamente o trato vocal na hora de construir seu decodificador de sinais cerebrais.

Como o decodificador de sinais
cerebrais foi elaborado

Os pesquisadores trabalharam com
cinco pessoas que tinham eletrodos implantados na superfície de seus cérebros
como parte do tratamento da epilepsia. Primeiramente, a equipe registrou a atividade
cerebral enquanto os participantes liam centenas de frases em voz alta. Em
seguida, essas gravações foram relacionadas a dados de experimentos anteriores
que determinaram como os movimentos da língua, lábios, mandíbula e laringe
criavam sons.

A parte de inteligência artificial
entrou quando a equipe treinou um algoritmo nesses dados e incorporou o
programa ao decodificador. O dispositivo transforma os sinais cerebrais em
movimentos estimados do trato vocal e esses movimentos são convertidos em fala
sintética. Basicamente, é uma máquina falando o que você pensa.

O que o decodificador de sinais cerebrais é capaz de falar

Os resultados da pesquisa, além de basearem-se na geração de fala sintética, consideraram a compreensão humana. Pessoas que ouviram 101 frases sintetizadas puderam entender aproximadamente 70% das palavras. No vídeo abaixo, é possível verificar uma amostra em inglês do resultado:

De modo geral, dispositivo de
decodificação de fala ainda é uma tecnologia que não é suficientemente precisa
para ser usada fora do laboratório. Entretanto, é capaz de sintetizar sentenças
inteiras que são na maior parte inteligíveis. Anteriormente, os cientistas
haviam usado inteligência artificial para traduzir a atividade cerebral em palavras
isoladas, que consistiam principalmente de apenas uma sílaba. Chethan
Pandarinath, um neuroengenheiro da Universidade Emory em Atlanta, Geórgia,
co-autor de um comentário que acompanhou o estudo, disse que “Fazer o salto de
sílabas simples para frases é tecnicamente bastante desafiador e é uma das
coisas que torna o trabalho atual tão impressionante”.

Por mais que o famigerado "chip no cérebro" paralelo à inteligência artificial e a leitura de sinais cerebrais possam soar ameaçadores, a ciência e a engenharia trabalham, na verdade, com o objetivo de melhorar a qualidade de vida das pessoas, o que é um exemplo mostrado aqui. Com o progresso contínuo, espera-se que esse caso específico permita que indivíduos com dificuldades de fala recuperem a capacidade de falar livremente o que pensam, reconectando-se com o mundo ao seu redor sem demasiados esforços.

Fontes: Nature¹; Nature².

Kamila Jessie

Doutora em Hidráulica e Saneamento pela Universidade de São Paulo (EESC/USP) e Mestre em Ciências pela mesma instituição; é formada em Engenharia Ambiental e Sanitária pelo Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais (CEFET-MG) com período sanduíche na University of Ottawa, no Canadá; possui experiência em tratamentos físico-químicos de água e efluentes; atualmente, integra o Centro de Pesquisa em Óptica e Fotônica (CePOF) do Instituto de Física de São Carlos (USP), onde realiza estágio pós-doutoral no Biophotonics Lab.