Un nuovo sistema ha migliorato la comprensione delle parole in ambienti affollati, facilitando l’ascolto per chi ha una ridotta capacità uditiva
Quando ci si trova in un ambiente affollato, le voci si accavallano, i rumori si sovrappongono e distinguere una conversazione dall’altra diventa complicato. Per chi ha problemi uditivi, anche con l’ausilio di apparecchi acustici, orientarsi in questo caos sonoro può essere frustrante. Il fenomeno è noto come “effetto cocktail party”, ed è uno dei principali ostacoli alla comunicazione per milioni di persone nel mondo.
Ora, un gruppo di ricercatori della Boston University ha sviluppato un nuovo algoritmo ispirato al funzionamento del cervello umano che potrebbe migliorare sensibilmente la qualità dell’ascolto in questi contesti. Chiamato BOSSA – acronimo di Biologically Oriented Sound Segregation Algorithm – il sistema è stato testato su un gruppo di utenti con ipoacusia, migliorando la comprensione delle parole di circa 40 punti percentuali rispetto agli algoritmi attualmente in uso.
Il lavoro è stato pubblicato sulla rivista Communications Engineering, parte del gruppo Nature Portfolio, e porta la firma di Kamal Sen, professore associato di ingegneria biomedica alla Boston University, insieme alla collega Virginia Best e al dottorando Alexander D. Boyd.
L’algoritmo è stato progettato per imitare i meccanismi cerebrali che ci permettono di selezionare una voce tra tante. “Nel cervello esistono neuroni inibitori che ci aiutano a sopprimere i suoni indesiderati”, spiega Sen. “È un po’ come se il cervello avesse un filtro naturale che riduce il rumore di fondo, permettendoci di concentrarci su una singola fonte sonora”.
BOSSA utilizza informazioni spaziali – come la direzione da cui proviene un suono e le sue caratteristiche temporali – per separare le voci e isolarne una in particolare. Un modello computazionale riproduce questo processo: utilizza indizi spaziali, come la direzione da cui proviene un suono o la sua intensità, per ‘sintonizzarsi’ sulla voce da seguire e attenuare le altre, proprio come fa il cervello quando ci concentriamo su una conversazione in un ambiente affollato.
Molti apparecchi acustici moderni includono già tecnologie di riduzione del rumore, come microfoni direzionali (beamformer) che potenziano i suoni provenienti da davanti. Tuttavia, queste soluzioni si sono rivelate poco efficaci nei contesti più complessi.
“Abbiamo confrontato il nostro algoritmo con quello standard utilizzato nel settore”, spiega Sen. “Abbiamo osservato che quest’ultimo non solo non migliorava le prestazioni, ma in alcuni casi le peggiorava. BOSSA, invece, ha prodotto un incremento netto dell’intelligibilità del parlato”.
Lo studio è stato condotto su giovani adulti con ipoacusia neurosensoriale, una forma di perdita dell’udito dovuta a cause genetiche o infettive. I partecipanti, dotati di cuffie, venivano immersi in scenari uditivi con più voci sovrapposte, e invitati a concentrarsi su un solo interlocutore. La loro capacità di riconoscere correttamente le parole è stata valutata con e senza l’uso degli algoritmi.
Il sistema è attualmente brevettato, e i ricercatori sperano di collaborare con aziende produttrici di dispositivi acustici per portarlo sul mercato. Con l’ingresso di nuovi protagonisti nel mercato e lo sviluppo di tecnologie sempre più avanzate, l’innovazione nel campo dell’ascolto assistito potrebbe conoscere una forte accelerazione.
Le potenzialità dell’algoritmo, però, non si fermano qui. “I circuiti cerebrali coinvolti in questo processo riguardano in generale l’attenzione selettiva”, osserva Sen. “Potrebbero quindi essere rilevanti anche per persone con disturbi dell’attenzione, come l’ADHD, o per chi è nello spettro autistico, che spesso ha difficoltà a filtrare gli stimoli sensoriali”.
È già in fase di sviluppo una nuova versione del programma che integra la tecnologia eye-tracking, per permettere agli utenti di indirizzare l’ascolto semplicemente spostando lo sguardo.
Secondo l’Organizzazione Mondiale della Sanità, entro il 2050 oltre 2,5 miliardi di persone nel mondo potrebbero soffrire di una qualche forma di perdita uditiva. Negli Stati Uniti, si stima che circa 50 milioni di individui siano già affetti da ipoacusia.
“Le conversazioni in ambienti rumorosi non sono solo una sfida tecnica”, sottolinea Virginia Best. “Sono anche momenti fondamentali della vita sociale. Migliorare la comprensione uditiva in questi contesti significa migliorare la qualità della vita”.
Grazie a una tecnologia che prende spunto dal funzionamento del cervello, migliorare l’ascolto in ambienti affollati potrebbe diventare un obiettivo concreto.
