Lautlose Kommunikation

Lautlos telefonieren, ohne Anwesende zu stören? In einer fremden Sprache sprechen? Menschen eine Stimme zurückgeben, die ihre durch Krankheit oder Unfall verloren haben? Informatiker am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) arbeiten an einer Technologie, die eine Vielzahl an neuen Möglichkeiten eröffnet. “Spracherkennung durch Elektromyographie” ist die offizielle Bezeichnung für die neue Vorgehensweise, die es erlaubt, Sprache durch die elektrische Aktivität der Gesichtsmuskulatur zu erkennen. Die Anwendungsszenarien sind vielfältig und könnten unsere Kommunikationsgewohnheiten zukünftig verändern.
Der Prototyp wurde vom 17. bis 21. Februar beim Annual Meeting der American Association for the Advancement of Science (AAAS) in Washington DC. vorgestellt. Die AAAS ist die weltweit größte wissenschaftliche Gesellschaft und Herausgeber der Zeitschrift Science

Frau Professor Tanja Schultz ist Leiterin des Cognitive System Laboratory am KIT und verantwortlich für das Projekt: „Ich hatte die Idee bereits vor einigen Jahren, während ich im Zug saß. Mich verärgerte ein Mitreisender, der laut in sein Mobiltelefon sprach. Also dachte ich darüber nach, wie man das ändern könnte. Lautlose Kommunikation schien eine großartige Lösung dafür zu sein.“ Frau Professor Schultz und ihr Team entwickelten einen Prototyp, der durch Elektroden an der Hautoberfläche elektrische Potenziale der Artikulationsmuskeln erfasst, um gesprochene Sprache zu erkennen. Dies erlaubt es, völlig stummes Sprechen zu erkennen und zu übermitteln. Die Technologie basiert auf dem Prinzip der Elektromyographie – der Erfassung und Aufzeichnung elektrischer Potentiale, die durch Muskelaktivität entstehen.

Sprache wird durch die Kontraktion von Muskeln erzeugt, die unseren Artikulationsapparat steuern. Die elektronischen Potenziale werden durch Elektroden an der Hautoberfläche gemessen. Die Analyse und Bearbeitung dieser Signale durch geeignete Mustererkennungsverfahren erlauben es, die Sprechbewegungen zu erkennen und so Rückschlüsse auf das Gesagte zu treffen. Die erkannte Sprache kann als schriftlicher Text oder als akustisches Signal wiedergegeben werden. Da die Elektromyographie statt der akustischen Signale die Muskelaktivitäten erfasst, kann das Gesprochene auch erkannt werden, wenn es völlig geräuschlos gesprochen wird.

Die Genauigkeit des Systems ist sehr ermutigend: „Der Prototyp kann momentan über 2000 Wörter erkennen und gibt diese mit 90%iger Genauigkeit wieder“ sagt Tanja Schultz und glaubt, dass sich die Technologie in 5 oder 10 Jahren als Helfer im Alltag der Menschen durchsetzen kann.

Die Informatiker am KIT stellen sich einige praktische Anwendungen für die lautlose Kommunikation vor:

1) Lautloses Telefonieren: Lautloses Sprechen ermöglicht es zu kommunizieren, ohne andere zu stören.
2) Übermittlung vertraulicher Informationen: Das System ermöglicht den nahtlosen Wechsel zwischen laut und lautlos gesprochener Sprache und damit die abhörsichere Übermittlung vertraulicher Informationen, wie Passwörter und Pins.
3) Störungsfreie Kommunikation in lauten Umgebungen: Da die Elektromyographie sich der Signale bedient, die direkt am menschlichen Körper gemessen werden, wird das Gespräch nicht durch laute Umgebungsgeräusche gestört.
4) Sprechen in einer fremden Sprache: Durch die Koppelung einer Übersetzung an die Spracherkennung kann ein Sprecher einen Satz in seiner Muttersprache äußern und der Empfänger hört den Satz bereits in seine Sprache übersetzt. Es scheint als würde der Sprecher in einer fremden Sprache reden. Diese Technologie wurde in Kooperation mit dem Lehrstuhl von Professor Alex Waibel entwickelt, ebenfalls am Institut für Anthropomatik, entwickelt.
5) Hilfe für sprachbehinderte Menschen: Das System kann Menschen unterstützen, die ihre Stimme durch Krankheit oder Unfall verloren haben.

Das Cognitive Systems Laboratory ist Teil des neu gegründeten Instituts für Anthropomatik, dessen Ziel es ist, intelligente und menschenzentrierte Systeme im alltäglichen Leben zu integrieren. Der Begriff „Anthropomatik“ wurde von Karlsruher Informatikprofessoren bereits vor 10 Jahren geprägt und bezeichnet die Wissenschaft von der Beziehung zwischen Mensch und Maschine. Das Institut arbeitet insbesondere daran, Maschinen beizubringen wie Menschen zu kommunizieren, zu interagieren und autonom zu handeln.