פרופ' שרון גנות ושותפיו מפתחים מכשיר שמיעה סופר-משוכלל

החיים המודרניים עמוסים בגירויים עשירים המתחרים על תשומת ליבנו, ומציבים אתגרים משמעותיים למערכת התפישתית של המוח. מיקוד תשומת הלב לדובר יחיד תוך התעלמות מהפרעות שונות הינו אתגר קשה, במיוחד עבור אנשים עם ליקויי שמיעה. פתרונות טכנולוגיים להפרדת מקורות דיבור, במיוחד בעזרת מערכי מיקרופונים, התקדמו משמעותית בשנים האחרונות, והם מאפשרים כיום לסייע רבות לאנשים עם ליקויי שמיעה. אבל מה קורה במצב של "מסיבת קוקטייל": מצב בו יש מספר דוברים בחדר, ואנו רוצים להפנות את תשומת לבו לדובר אחד ספציפי? במקרה של אנשים עם שמיעה נורמלית המוח מסייע ועוזר להפנות את הקשב אל הדובר הנכון – אבל מה יעשו לקויי שמיעה הנעזרים באמצעים טכנולוגיים?

אל הבעיה הזאת נדרש בימים אלה צוות מחקר שהוקם באונ' בר-אילן, הכולל את פרופ' שרון גנות מהפקולטה להנדסה, המתמחה בעיבוד אותות דיבור; פרופ' יעקב גולדברגר, אף הוא מהפקולטה להנדסה, המתמחה בלמידה עמוקה; וד"ר אילנה ציון-גולומביק מהחוג למדעי המוח, המתמחה בקשר שבין גלי המוח לבין השמע. המטרה, מספר פרופ' גנות, היא לפתח אלגוריתמים חדשניים לשיפור משמעותי של יכולת ההבנה של דובר רצוי בתרחישים אקוסטיים סבוכים. "רוב עזרי השמיעה הקיימים היום בשוק מנסים להפריד את הדובר שנמצא מול מרכיב העזר מתוך בליל הדוברים והרעש. המטרה שלנו היא להבין למי האדם מקשיב, ולכוון את המכשיר בהתאם, וכדי לעשות זאת, עלינו "להתבונן" לתוך המוח שלו", הוא מסביר. "את זה ניתן לעשות בעזרת ניתוח של גלי המוח - EEG. מכשיר לניטור גלי המוח בתנאי מעבדה מורכב מכיפה שעליה כ-64 חיישנים. המידע מהחיישנים נדגם לתוך מכשיר הניטור והניתוח. ישנם במוח אזורים בהם מתבצע עיבוד השמיעה והקשב, ואם נצליח לנתח אותם, ולהבין למי מהם מקשיב מרכיב עזר-השמיעה, נוכל למקד את אלגוריתמי עיבוד האותות בחילוץ דובר זה."

מדובר בפרויקט מורכב הדורש פיתוח אלגוריתמים שידעו לקבל, במקביל, את המידע מהשמע (המיקרופונים שעל עזרי השמיעה) ומהמוח (EEG), להחליט לאן מעוניין המאזין להפנות את הקשב, ולהזרים אל האוזן את המידע הנכון. "עזרי השמיעה המודרניים מורכבים מקשת קטנה שיושבת מעל אפרכסת האוזן, ובתוכה יש 2-3 מיקרופונים. בד"כ ירכיב לקוי-השמיעה עזר שמיעה בכל אוזן. סה"כ עומדים לרשותנו 4-6 מיקרופונים שיכולים לשמש אותנו בתכנון אלגוריתם עיצוב אלומה (beamformer) שידע לחלץ את הדובר הרצוי תוך שמירה על המידע המרחבי של כיווני כל הדוברים הסצנה האקוסטית," מסביר גנות על החלק שלו בפרויקט. "השאלה המרכזית היא למי מבין הדוברים במרחב יש להקשיב. לשם כך אנו צריכים את הממשק למידע המחולץ מגלי המוח. את הממשק הזה אנחנו עושים בשיטות של למידה עמוקה. כך נוכל להציע עזר-שמיעה  משוכלל יותר מהמקובל בשוק, שיוכל לעשות שלושה דברים: לחלץ את האדם הרצוי (האדם לו מקשיבים) מתוך בליל הדוברים ולשמוע אותו חזק וברור; להשאיר את הדובר(ים) הנוסף, אבל בעוצמה חלשה יותר, כדי שנוכל להמשיך ולהעביר אליו את הקשב אם ירצה להשתתף בשיחה; כל זאת תוך שמירה על מיקומם המרחבים של כל הדוברים בסצנה, כלומר נרצה שגם לאחר העיבוד הדובר שמימין עזר השמיעה ישאר אכן באותה זוית מימין, ולהיפך. כל זה צריך להיעשות, כמובן, בצורה שמאפשרת שינוי מהיר, כדי שהקשב יוכל להתחלף במידת הצורך."

הפרויקט החל בחודש פברואר בשנה שעברה, וקיבל ממשרד המדע תמיכה לשלוש שנים, בסכום של כמיליון ו-800 אלף ש"ח. בסופו של דבר, מקווים פרופ' גנות ושותפיו להוציא תחת ידיהם מכשיר שמיעה סופר-משוכלל, בה מורכבים על הקשת, לצד המיקרופונים, גם שני חיישני EEG. בהמשך, מספר גנות, מעוניין הצוות להוסיף שכלול נוסף, שבודק את כיוון תנועות העיניים - כלומר לאן אנחנו מסתכלים. "בסופו של דבר", הוא אומר, "המטרה היא להגיע לעזר שמיעה שיחקה בצורה הטובה ביותר את השמיעה הטבעית."