客觀日本

東大研究生開發出佩戴式人工喉,可再現自然聲音,2025年之前實用化

2022年03月07日 生物醫藥

東京大學的研究生竹内雅樹等人開發出了佩戴式電子人工喉,主要面向因疾病等摘除聲帶而無法發聲的人,採用了人工智慧(AI)技術。佩戴該設備,只需張動嘴巴即可生成接近本人原聲的聲音。今後打算實施透過嘴部動作來開啟或關閉電流源的機制,並追加可以再現語調的功能。目標是2025年之前實施實用化。

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東京大學的竹内雅樹等人開發的佩戴式人工喉(上部,東京大學提供)。該專案還研究了不同形狀的人工喉。左上爲最新款。

新開發的人工喉命名爲「Syrinx」,透過竹内領導的以學生爲主的專案開發。

電子人工喉是輔助因喉癌等被切除聲帶的人發聲的裝置。最常見的類型是單手可握的圓柱型產品,其工作原理是,將裝置的振動頂端放在喉嚨的位置,透過舌頭和嘴的動作發聲。這種人工喉發出的聲音沒有感情,與自然的人聲不同,但「日本生產的人工喉的基本式樣近20年來沒有變過」(竹内)。

該專案開發了再現能反映每位客戶特徵的「喉原音」(發聲基礎)的技術。研究團隊利用人工喉客戶的錄音資料,透過AI分析了不同高度的聲音以多大的強度發出,然後生成反映客戶聲音特徵的振動音,將其作爲喉原音。

另外,爲了再現不同的聲音,還在裝置中嵌入了兩個振盪器。

除此之外,還改良了使用方法。採用以頸帶纏在脖子上的設計,改善了易用性。以往的電子人工喉「存在客戶不方便在別人面前使用的情況」(竹内)。

然而,在實施自然的聲音方面還存在一些課題。其中之一是振動音會泄露。僅從喉嚨裏發出振動音是最理想的,但事實並非如此,此次開發的裝置與脖頸之間有時會有振動音泄露,變成噪音傳播。還有一個課題是很難形成抑揚頓挫的語調,聲音往往很單調。

爲解決這些問題,研究團隊正考慮今後爲裝置配備攝影頭來擷取脣部動作等。竹内介紹說:「如果能捕捉到嘴角的動作,就能更接近本人的聲音。」

目前,使用該設備時與配備的放大器等連接,透過按鈕操作來切換電流源。竹内認爲,如果能配備感測器功能,將有望實施根據嘴部動作開啟電流源起動裝置的完全佩戴式裝置。

使用人工喉的不僅僅是因癌症等而切除聲帶的人,接受氣道切開手術的人等也在使用。幼兒有時也需要使用。竹内表示:「想將其製造成任何人使用時都不會感到尷尬的設備。」今後的目標是實施能發出更自然聲音的設備,並以與以往的產品相同的價格上市。他們還將考慮與企業合作。

日文:高崎文、《日經產業新聞》,2022/02/16
中文:JST客觀日本編輯部