客观日本

东大研究生开发出佩戴式人工喉,可再现自然声音,2025年之前实用化

2022年03月07日 生物医药

东京大学的研究生竹内雅树等人开发出了佩戴式电子人工喉,主要面向因疾病等摘除声带而无法发声的人,采用了人工智能(AI)技术。佩戴该设备,只需张动嘴巴即可生成接近本人原声的声音。今后打算实现通过嘴部动作来打开或关闭电源的机制,并追加可以再现语调的功能。目标是2025年之前实现实用化。

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东京大学的竹内雅树等人开发的佩戴式人工喉(上部,东京大学提供)。该项目还研究了不同形状的人工喉。左上为最新款。

新开发的人工喉命名为“Syrinx”,通过竹内领导的以学生为主的项目开发。

电子人工喉是辅助因喉癌等被切除声带的人发声的装置。最常见的类型是单手可握的圆柱型产品,其工作原理是,将装置的振动顶端放在喉咙的位置,通过舌头和嘴的动作发声。这种人工喉发出的声音没有感情,与自然的人声不同,但“日本生产的人工喉的基本样式近20年来没有变过”(竹内)。

该项目开发了再现能反映每位用户特征的“喉原音”(发声基础)的技术。研究团队利用人工喉用户的录音数据,通过AI分析了不同高度的声音以多大的强度发出,然后生成反映用户声音特征的振动音,将其作为喉原音。

另外,为了再现不同的声音,还在装置中嵌入了两个振荡器。

除此之外,还改良了使用方法。采用以颈带缠在脖子上的设计,改善了易用性。以往的电子人工喉“存在用户不方便在别人面前使用的情况”(竹内)。

然而,在实现自然的声音方面还存在一些课题。其中之一是振动音会泄露。仅从喉咙里发出振动音是最理想的,但事实并非如此,此次开发的装置与脖颈之间有时会有振动音泄露,变成噪声传播。还有一个课题是很难形成抑扬顿挫的语调,声音往往很单调。

为解决这些问题,研究团队正考虑今后为装置配备摄像头来读取唇部动作等。竹内介绍说:“如果能捕捉到嘴角的动作,就能更接近本人的声音。”

目前,使用该设备时与配备的放大器等连接,通过按钮操作来切换电源。竹内认为,如果能配备传感器功能,将有望实现根据嘴部动作打开电源启动装置的完全佩戴式装置。

使用人工喉的不仅仅是因癌症等而切除声带的人,接受气管切开手术的人等也在使用。幼儿有时也需要使用。竹内表示:“想将其制造成任何人使用时都不会感到尴尬的设备。”今后的目标是实现能发出更自然声音的设备,并以与以往的产品相同的价格上市。他们还将考虑与企业合作。

日文:高崎文、《日经产业新闻》,2022/02/16
中文:JST客观日本编辑部