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准确率超90%!清华大学研发可穿戴人工喉,渐冻人蔡磊全球首次试用
发布时间:2023-11-23 10:29:02

在一项医学突破中,渐冻人蔡磊近日试用了清华大学团队开发的全球首个可穿戴人工喉。这一创新设备在蔡磊身上的应用,展示了科技为医疗健康领域带来的巨大潜力。

这次试用的人工喉是针对渐冻人面临的问题而专门设计的。这款设备通过人工智能技术,可以识别和理解蔡磊的声音,并将其转化为电子信号,再通过蓝牙传输到电脑上。这使得蔡磊能够更自由地与人交流,极大地提高了他的生活质量。

让喉疾患者重获新“声”

著名医学杂志《柳叶刀》2021年发布数据显示,2019年全球共有20.9万例新发喉癌病例,其中男性为18.1万,女性为2.8万。相较于前10年,2010-2019年间喉癌的新发病例数增加了24.7%。

清华大学任天令教授团队基于石墨烯材料研发的智能可穿戴人工喉,对低频的肌肉运动、中频食管振动和高频声波信息有较高的灵敏度,也具有抗噪声的语音感知能力。同时,人工喉还能通过热声效应将信号转换成声音播放。该成果已发表在《自然》人工智能子刊《自然·机器智能》上。

人的语音交流发出声音,来源于声带震动,以及喉部、唇部这些发声器官的协同合作。当说话的时候,如果把手放在喉部,能感觉到喉管是有震动的。不同于麦克风通过空气中的机械波采集声音,人工喉是一个极其敏感的机械传感器,它能够感知喉部细微的震动,可以把它看作一个频域感知范围更广的麦克风。

此外,以往的扬声器是通过机械振动来产生声音,但如果喉部一直振动的话,不光会干扰到声音感知,也会影响佩戴的体验。由于石墨烯具有高热导率和低热容率的特点,它还能够通过空气加热、冷却的过程(热声效应)发出声音。因此,人工喉可以被看作为一种“麦克风和扬声器的集合体”,用以辅助人们语音交流。

任天令教授团队表示,通过集成AI模型,人工喉能够识别一名喉切除术患者模糊说出的日常词汇,准确率超过90%。识别出的内容被合成为语音在人工喉上播放,可以初步恢复患者的语音交流能力。这将有助于帮助发声失能群体恢复发声,造福更多的声音障碍者。同时,人工喉的制作过程简单、性能稳定、易于集成,为语音识别和交互提供了一种新的硬件平台,同时它还有很大的优化和拓展空间。

人工喉的使用体验如何?

11 月 13 日,渐冻症患者蔡磊、京东集团原副总裁成为了全球首个清华大学可穿戴人工喉的试用者,他久违的声音又重现。

人工喉首先采集了蔡磊的声音,之后通过这款人工喉,蔡磊发出了与自己正常时候几乎完全一样的声音,他本人都表示还原度很高,这让渐冻人后期也能正常与人交流了。蔡磊高兴地说:“今天是 2003 年 11 月 13 日,我很高兴欢迎清华大学任天令教授团队给我们带来全球首创的可穿戴人工喉,它将帮助那些发音困难或失去声音的人重新获得交流的能力。作为全球第一个使用人工喉的渐冻症患者,我觉得非常幸运。科技可以改变生活,我相信人类一定能战胜渐冻症。”

2019 年 10 月,蔡磊被确诊为渐冻症。之后他把全部精力、资源集中在如何尽快有效挽救渐冻人生命上,组织了国内外 1 万多名渐冻症患者及时信息互通,建立了以患者为中心 360 度全生命周期医疗数据平台;了解到医学研究缺少渐冻症患者捐献的大脑和脊髓,他带头签约捐献并亲自沟通病友参与。

今年已经是蔡磊确诊渐冻症的第四年,蔡磊表示,他现在已几乎失去了生活自理能力,“从去年开始我就已经在准备后事了,比如设立慈善信托、遗体捐献、写书等等,最大的心愿,是我离开了之后对于渐冻症的药物研发和临床仍然会加速前进。”不过好消息是,10 月 28 日,蔡磊在短视频平台上宣布,自己第一次用药有效,身体部分机能出现好转。

此次蔡磊的试用成功,无疑是对清华大学团队以及所有科研人员的最好肯定。这不仅展示了科技的力量,也体现了人类对于科技进步的喜悦和期待。

为渐冻人带来生活的希望

这项技术的成功应用不仅为渐冻人带来了福音,也为其他在交流上有困难的人们带来了希望。未来,这款人工喉有望帮助更多的人重新获得语言能力,从而更好地融入社会。

这款石墨烯片可穿戴人工喉对低频的肌肉运动、中频食管振动和高频声波信息有较高的灵敏度,也具有抗噪声的语音感知能力。经过训练,这个设备甚至有望帮助患者实现“吟诗作唱”的梦想。这种技术的出现,不仅让患者重获新“声”,也让我们看到了科技为人类带来的希望。它让我们相信,无论生活中遇到多大的困难,只要我们拥有创新的精神和勇气,就一定能够找到解决问题的方法,让我们看到了科技在医疗领域的无限潜力。

总的来说,这种石墨烯片的技术是一种创新的解决方案,它为喉疾患者带来了新的希望。虽然它还有许多需要改进和完善的地方,但我们有理由相信,随着科技的不断进步,这种技术将会在未来发挥更大的作用,为人类带来更多的便利和福祉。

生病后的蔡磊,就像一个勇敢的战士,毫不畏惧地投身于对渐冻症的深入研究。他每年个人投入超过千万元,这份执着和坚定,让人不禁为他的精神所感动。他坦言,团队一直在全力以赴,但这个投入对于医学研发来说,却只是冰山一角。然而,蔡磊并没有因此而气馁,相反,他更加坚定地走在科研的道路上。蔡磊的脚步并没有因为生命的尽头而放缓。相反,即将走到生命尽头的他,依然坚持着推动渐冻症的研究。他说:“我不只是为了自己,也为了几十万病友未来能有希望。”这句话充满了对生命的敬畏和对未来的坚定信念。

在这个充满挑战和希望的旅程中,蔡磊用他的行动诠释了什么叫做“生命的价值”。他的故事激励着我们每一个人,让我们明白:生命的意义不在于长短,而在于我们如何去度过它。蔡磊用他的行动告诉我们,即使面对生命的尽头,也要坚持自己的信念,为人类的健康和幸福而努力。

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