每天，人類的大腦都會遇到刺耳的聲音，通常都同時競爭著它的注意力。在自助餐廳，購物中心，街道，操場甚至在家里，到處都是噪音。人們說話。音樂劇。嬰兒哭了。汽車在打開窗戶和打開收音機(jī)的情況下開車經(jīng)過。消防車警報器尖叫。狗吠。割草機(jī)咆哮。列表是無止境的。

隨著所有這些的進(jìn)行，大腦如何分辨出重要的東西以及需要聽到的東西?

“我們想了解當(dāng)背景聲音很多時，在嘈雜的環(huán)境中大腦是如何處理和感知聲音的，”約翰·霍普金斯大學(xué)語言與語音處理中心的電氣和計算機(jī)工程助理教授埃希拉利說。“最終目標(biāo)是學(xué)習(xí)大腦如何適應(yīng)不同的聲學(xué)環(huán)境。”

Elhilali在神經(jīng)科學(xué)與工程學(xué)的接口上工作，希望利用從基礎(chǔ)研究中學(xué)到的知識來設(shè)計更好的產(chǎn)品，以增強(qiáng)交流。

Elhilali說，當(dāng)大腦暴露于各種各樣的聲音中時，大腦中會發(fā)生兩個過程，即“自下而上”和“自上而下”。她說，在房間中聽到許多不同的聲音是“自下而上”的，也就是說，“由周圍的聲音所驅(qū)動”，而將諸如對話之類的特定聲音歸零是“自上而下”的，她說：“是由您的心態(tài)控制的。我們正在努力理解這兩個過程之間的相互作用。”

她和她的研究同事將利用這些信息，構(gòu)建關(guān)于大腦如何在復(fù)雜環(huán)境中感知聲音的數(shù)學(xué)模型(計算機(jī)算法)，“并制造出更好的機(jī)器(計算機(jī))，使其能夠像人腦一樣聽到”，她說。“我們正在嘗試建立一個可以在諸如人腦這樣的嘈雜環(huán)境中處理聲音的計算機(jī)大腦，以便您可以與計算機(jī)對話，并且它可以理解您在說什么。”

最終，這項(xiàng)研究有潛力使眾多工程和通信應(yīng)用受益，例如手機(jī)，工業(yè)界，戰(zhàn)場上的蜂窩電話，設(shè)計新型更好的助聽器以及改善許多消費(fèi)者當(dāng)前都討厭的電話自動化系統(tǒng)。和令人沮喪。

她說：“從我們的工作中獲得的知識應(yīng)該能夠針對那些機(jī)器人系統(tǒng)。” “它們現(xiàn)在不起作用的原因是，它們沒有被設(shè)計為處理復(fù)雜和未知的環(huán)境。他們被設(shè)計為在受控實(shí)驗(yàn)室中工作，因此系統(tǒng)崩潰了。”

該研究最終旨在改善人與人之間或人與機(jī)器之間的通信。她說：“我們希望從生物學(xué)中學(xué)習(xí)，以設(shè)計更好的系統(tǒng)。” “聽力系統(tǒng)和語音技術(shù)的性能可以從對大腦如何處理和感知聲音的更深入的了解和知識中受益匪淺。”

Elhilali的研究是根據(jù)美國國家科學(xué)基金會(NSF)的教師早期職業(yè)發(fā)展(CAREER)獎進(jìn)行的，該獎于2009年作為NSF的《美國復(fù)蘇與再投資法案》的一部分獲得。該獎項(xiàng)支持初級教師，這些教師通過出色的研究，出色的教育以及在其組織使命范圍內(nèi)的教育與研究的融合來體現(xiàn)教師學(xué)者的作用。NSF將在五年內(nèi)為她的作品提供約55萬美元的資金。

通常，“實(shí)驗(yàn)室聲音是我們在日常生活中聽到的聲音的簡化版本，” Elhilali說。為了更好地了解我們周圍復(fù)雜的聲音環(huán)境，我們需要在各種條件下測試聽眾。我們將人們帶到錄音棚，并向他們播放模擬不同聆聽環(huán)境的各種聲音。我們要求他們注意不同的聲音元素，并報告他們聽到的聲音，或者只是告訴我們他們是否聽到了不尋常的聲音。”

她說，例如，當(dāng)聽一群男性之間的對話時，女性聲音或旋律的引入將引起人們的注意，并且聽眾通常將其表示為預(yù)期的事件。她說：“我們希望更多地了解聽眾的不同期望如何偏向他們聽聲音的方式以及如何解釋他們周圍的世界。”

最終，研究人員打算使用腦電圖(EEG)直接測量大腦活動，該設(shè)備可以檢測頭皮上的電活動，“并告訴我們大腦如何處理聲音，”她說。“大腦的不同部分通過發(fā)送電信號進(jìn)行通信，我們希望看到當(dāng)我們將聽覺環(huán)境從受控狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閺?fù)雜狀態(tài)時，大腦活動模式如何變化。”

通過該贈款的教育部分，埃希拉利(Elhilali)正在開發(fā)一種跨學(xué)科課程，旨在鼓勵大學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)和工程學(xué)，并認(rèn)識到這兩個領(lǐng)域相輔相成。她說：“我希望學(xué)生意識到他們可以將其科學(xué)知識轉(zhuǎn)化為實(shí)際的工程經(jīng)驗(yàn)。”

　　免責(zé)聲明：本文由用戶上傳，與本網(wǎng)站立場無關(guān)。財經(jīng)信息僅供讀者參考，并不構(gòu)成投資建議。投資者據(jù)此操作，風(fēng)險自擔(dān)。 如有侵權(quán)請聯(lián)系刪除！