Weg mit den Stiften! Computer schreibt mithilfe von Hirnströmen

Erst vergangenes Jahr wurde die Software, die dem bekannten Physiker Stephen Hawking eine Stimme verleiht, revolutioniert. Der an ALS (einer Degeneration des motorischen Nervensystems) erkrankte Wissenschaftler steuerte bis dato seinen Computer mit Hilfe eines einzigen Wangenmuskels, dessen Bewegungen ein Infrarotsensor an seiner Brille registrierte. Buchstabe für Buchstabe, Wort für Wort, Satz für Satz baute er auf diese Weise mühsam zusammen – pro Minute schaffte er ein oder zwei Wörter. Und das auch nur, weil er diese Technik über Jahre hinweg perfektioniert hat. Eine unvorstellbare Geduldsprobe.

Ende 2014 wurde dann ein neues Programm entwickelt, das jahrelang Hawkings Sprache analysierte und auswertete. Mit einem Mal konnte sich der Physiker zehnmal schneller ausdrücken. Der Grund: Die Software erkennt komplizierte Zusammenhänge und kann durch unzählige Datenauswertungen Hawkings Sprache vorhersagen. Eine absolute Revolution – nicht nur für ihn, sondern potenziell auch für viele andere ALS-Patienten.

Vom Hirn zum Text

Doch diese Software könnte schon bald von einer weiteren bahnbrechenden Erfindung abgelöst werden, über deren Möglichkeit Wissenschaftler schon lange diskutiert haben: die direkte Kommunikation zwischen Mensch und Maschine. Brain-to-Text (Deutsch: vom Gehirn zum Text) heißt die von deutschen und amerikanischen Wissenschaftlern neu entwickelte Software, die schon bald ermöglichen soll, sich allein durch die Kraft der Gedanken zu schreiben.

Was normalerweise unsere Stimmbänder oder Hände mit spielerischer Leichtigkeit verrichten, erledigen hierbei Hirnströme – elektrische Signale des Gehirns, die zum Beispiel beim Verarbeiten von Sinneseindrücken und auch beim Sprechen und Denken ausgesendet werden. Diese Ströme soll der Computer lesen, entschlüsseln und dann zu Lauten, Wörtern und ganzen Sätzen rekonstruieren.

Epileptiker als wertvolle Probanden

Das Programm wurde in einer Studie mit sieben Teilnehmern getestet. Die Anzahl der Personen war deshalb so gering, weil diese im Gehirn implantierte Elektroden besitzen mussten. Das liegt daran, dass die von außen angebrachten Hauben zur Messung der elektrischen Ströme nicht sensibel genug sind, um diese durch die Schädeldecke hindurch korrekt zu erkennen. Man benötigte also verstärkende Elektroden – und diese besaßen sieben Teilnehmer, die alle an Epilepsie litten. Das Netz aus Elektroden soll bei ihnen ursprünglich anzeigen, von wo die Krampfanfälle ausgehen und wo sie gegebenenfalls operiert werden müssen.

Während der Studie mussten die Teilnehmer verschiedene Passagen laut vorlesen, während der Computer gleichzeitig die Neurodaten verarbeitete. Die Software sollte dabei die individuellen Laute mit dem dazugehörigen Hirnstrom verbinden, was den ausgeklügelten, selbstlernenden Algorithmen des Programms mit der Zeit immer zuverlässiger gelang. In der Studie arbeitet Brain-to-Text zwar ausschließlich auf hörbarer, gesprochener Sprache – doch sind die Ergebnisse ein wichtiger erster Schritt hin zur Erkennung gedachter Sprache.

Vielversprechende Ergebnisse

Angesichts der Tatsache, dass die Studie nur auf sieben Teilnehmern basiert, dennoch aber zuverlässige Daten lieferte, seien die Ergebnisse sehr vielversprechend, so Peter Brunner vom Albany Medical College. Normalerweise basieren Programme zur Spracherkennung auf mehreren tausend Stunden Audiodaten, um zuverlässige Ergebnisse liefern zu können.

Will pens become obsolete in the future? Will authors write their works in a few days instead of many weeks? Will brainwave-to-text software write down all thoughts categorically or will it be possible to set a start and end point? Will people like Stephen Hawking soon be able to communicate almost instantaneously? And if so, will the software required to do so be available at affordable prices? On the one hand, the fact that so many people are asking these questions suggests that the project is still in its infancy. On the other hand, it points to the great potential that lies within.