USC profesoriaus technologija pagerino autizmo diagnozę

Dėl jo darbo medicinos specialistai gali geriau diagnozuoti ir stebėti autizmą, depresiją ir kitas sąlygas.

Visi, naudojantys skaitmeninius asistentus, turėjo naudos iš Narayanan tyrimų, skirtų suprasti ir interpretuoti žmogaus emocijas iš kalbos. Asistentai dabar yra intuityvesni ir gali geriau suprasti vartotojo komandas ir į jas reaguoti.

Be to, dabar lengviau išmokti naują kalbą dėl jo sukurtų įrankių, teikiančių atsiliepimų apie žodžių tarimą.

Narayanan yra Pietų Kalifornijos universiteto Los Andžele elektrotechnikos, informatikos, lingvistikos, psichologijos, pediatrijos ir otolaringologijos profesorius. Jis taip pat vadovauja USC Signalų analizės ir interpretavimo laboratorijai ir eina keletą kitų akademinių pareigų universitete. Jis yra kviestinis dėstytojas „Google DeepMind“ Los Andžele.

Narayananas gavo 2025 m. IEEE Jameso L. Flanagano kalbos ir garso apdorojimo apdovanojimą už indėlį į kalbos komunikacijos mokslą ir technologijas, skirtas įtraukti į žmogų orientuotą inžineriją. Apdovanojimą remia „Mitsubishi Electric Research Laboratories“.

„Esu taip sujaudintas ir pagerbtas“, – sako jis apie apdovanojimą. „Aš pradėjau savo karjerą „Bell Labs“, o Jamesas Flanaganas buvo legendinis kalbos ir garso tyrinėtojas. Daugelis žmonių, gavę šį apdovanojimą, buvo mano herojai šioje srityje, į kuriuos aš žiūriu. Jų darbai mane labai įkvėpė.

Ankstyvas susižavėjimas tuo, kaip veikia žmogaus kūnas

Užaugęs Čenajuje, Indijoje, Narayananas norėjo būti gydytoju, nes jį sužavėjo kūno veikla. Jis pateikė prašymą ir buvo priimtas į medicinos mokyklą būdamas 17 metų, tačiau jo karjeros planai pasikeitė jam net neįėjus į klasę.

Narajanano tėvas buvo chemikas, o dėdė – elektros inžinierius. Po kelių diskusijų jo šeima įtikino jį pereiti prie inžinerijos, net „palaikant jo dėdės, kuris buvo inžinierius, protestą“, – sako jis.

„Tuo metu elektrotechnika buvo reklamuojama kaip svarbiausia mokslo sritis“, – sako jis. „Nedaug apie tai žinojau, bet netrukus man tapo aišku, kad galiu pradėti derinti signalų apdorojimo sistemų veikimą, kad suprasčiau, kaip veikia žmogaus kūnas. Tai padarė mane tokiu inžinieriumi, kuris nuo pat pradžių labai orientuotas į žmogų. Į žmones žiūriu inžineriniu kampu.

1988 m. jis įgijo EE bakalauro laipsnį Guindy inžinerijos koledže (dabar yra Anos universiteto Čenajuje dalis). 1990 ir 1995 m. Kalifornijos universitete Los Andžele Narayananas įgijo magistro ir daktaro laipsnius EE.

Mokslininko karjerą jis pradėjo 1995 m. AT&T Bell Labs (dabar „Nokia Bell Labs“) Murray Hill mieste, NJ. Dirbdamas su kalbos ir kalbos apdorojimo technologijomis, jis pastebėjo, kad kuriamos programos skirtos tik sveikiems suaugusiems žmonėms, todėl jis ir kiti tyrinėtojai nusprendė sutelkti dėmesį į vaikams skirtus.

„Kai pradėjome kurti vaikams skirtas technologijas, iš karto radome esminių iššūkių dėl šios dinamiškos jų kalbos ir kalbos pokyčių trajektorijos“, – aiškina jis. „Vaikai auga ne tik fiziškai ir fiziologiškai, bet ir socialiai.

Mokslininkai pirmiausia turėjo sukurti kalbos mokslu pagrįstą pagrindą, kad pokyčiai būtų tiriami objektyviai ir kiekybiškai, sako jis.

„Kalba ir kalba atsiranda dėl sudėtingo įvairių procesų, vykstančių smegenyse ir nervų bei motorinėse sistemose, orkestravimo“, – sako jis.

„Man didžiausias džiaugsmas yra dirbti su savo studentais savo laboratorijoje ir mokytis iš jų, o ne būti mokytoju ar patarėju. Nuostabu, kad kiekvieną dieną galiu išmokti naujų dalykų.

Norėdami sistemingai ištirti procesus, mokslininkai naudojo jutiklius ir vaizdus, ​​​​norėdami įvertinti kalbos ir kalbos įgūdžių pokyčius. Surinkę duomenis signalų pavidalu, mokslininkai taikė signalų apdorojimo būdus, kad gautų prasmingą informaciją.

Narayananas padarė išvadą, kad jų metodas gali būti naudojamas vaikams, turintiems vystymosi sutrikimų, tokių kaip autizmo spektro sutrikimas, kalbos vėlavimas ir panašūs sutrikimai.

Jie išrado elgesio signalų apdorojimo (BSP) technologiją, kuri analizuoja ir interpretuoja kalbą ir kalbą socialinėse situacijose. Narayananas sako, kad ši technologija yra naudinga vaikams, sergantiems autizmu, kuriems paprastai sunku bendrauti su socialiniu ryšiu. Tyrėjai taip pat sukūrė skaičiavimo modelius, skirtus aptikti ir interpretuoti emocinius signalus iš autistiškų vaikų kalbos ir veido išraiškų.

Kitas jų sukurtas įrankis stebi vaikų, kurie nesilavina kalbos įgūdžių laukiamo amžiaus, bendravimo gebėjimų progresą.

Ankstyvieji mokslininkų darbai, skirti suprasti ir interpretuoti žmogaus emocijas iš kalbos, įkvėpė virtualių asistentų, tokių kaip Alexa ir Siri, funkcijas, kurios skamba natūraliau ir atpažįsta vartotojo emocijas. BSP technologija padeda įrenginiams atpažinti ne tik tai, ką sako vartotojai, bet ir kaip jie tai sako.

Mokslininkų darbas akustinio modeliavimo, kalbos modeliavimo ir kontekstinės informacijos integravimo srityje leido skaitmeniniams asistentams tiksliau identifikuoti kalbą.

Technika, skirta pagerinti psichinę sveikatą

Narayananas paliko Bell Labs 2000 m. ir prisijungė prie USC fakulteto. Pasak jo, jis visada norėjo patarti studentams ir dirbti su žmonėmis iš skirtingų disciplinų, todėl kai jam buvo pasiūlyta dėstytojo vieta Kalifornijoje – vietoje, kurią jis myli – nusprendė pabandyti.

„Man didžiausias džiaugsmas yra dirbti su savo studentais savo laboratorijoje ir mokytis iš jų, o ne būti mokytoju ar patarėju“, – sako jis. „Nuostabu, kad kiekvieną dieną galiu išmokti naujų dalykų.

Per beveik 25 metus dirbdamas USC, Narayananas toliau kūrė kalbos ir kalbos apdorojimo programas sveikatos priežiūrai. Jis naudoja tokias technologijas kaip BSP, kad sukurtų metodus, padedančius geriau suprasti psichinę sveikatą.

„Inžinerinių priemonių, skirtų psichikos sveikatos tyrimams paremti, pristatymas buvo didelė sritis“, – sako jis. „Esu labai atsidavęs šiai sričiai“.

Psichikos sveikatos būklių diagnozavimas ir gydymas dažnai apima bendravimą su pacientais naudojant kalbą ir kalbą. Pavyzdžiui, psichoterapijos metu psichikos sveikatos specialistas kalbasi su pacientu, kad nustatytų nerimą keliančias mintis, emocijas ir elgesį bei padėtų jas išspręsti.

Psichoterapijos tyrimuose ir klinikinėje praktikoje dažniausiai naudojami rankiniai metodai veiksmingumo ir veiksmingumo duomenims rinkti ir įvertinti, sako Narayananas, tačiau tai nėra keičiama ir gali sukelti netikslumą. Atsakymai iš tikrųjų gali neatspindėti to, kaip pacientas jaučiasi, sako jis.

Narayananas ir jo kolegos išrado būdą rinkti duomenis naudojant kalbos ir kalbos biomarkerius, kad būtų galima apibūdinti terapijos kokybę ir rezultatus. Jie taip pat sukūrė objektyvias priemones, skirtas aptikti ir stebėti asmens kalbos modelius dėl depresijos ir nerimo požymių.

Šiuo metu jis dirba su JAV gynybos pažangių tyrimų projektų agentūra, siekdamas nustatyti biomarkerius žmonėms, turintiems minčių apie savižudybę.

Narayananas turi 19 JAV patentų ir padėjo įkurti keletą startuolių, kad galėtų komercializuoti savo technologijas.

Prižiūri didžiuosius USC tyrimų planus

Vasario mėn. jis ėmėsi naujo vaidmens, kuriame panaudotas jo daugiadisciplinis išsilavinimas: USC paskyrė jį savo prezidento iniciatyvų viceprezidentu, naujai sukurtomis pareigomis. Jis koordinuoja ir plečia universiteto mokslinių tyrimų iniciatyvas skaičiavimo, sveikatos ir tvarumo srityse, kurias universitetas vadina mėnulio kadrai. Pažymėtina, kad universitetas į savo iniciatyvą „Frontiers of Computing“ investavo daugiau nei 1 milijardą JAV dolerių.

„Universitetas ir jo prezidentas turi tokią didelę strateginę viziją galvoti apie dideles problemas, tokias kaip sveikatos ateitis, kompiuterijos ateitis ir planetos tvarumas“, – sako Narayananas. „Jie norėjo tyrėjo ir mokslininko, dirbančio įvairiose disciplinose. Jie nori, kad sujungčiau žmones ir idėjas, kad pradėčiau šias dideles iniciatyvas, turinčias pasaulinį pėdsaką.

„Pažanga vyksta stulbinančiu greičiu besivystančiose srityse, kurias apima mūsų mėnulio kadrai“, – pranešime apie paskyrimą sakė universiteto prezidentė Carol Folt. „Šis vaidmuo buvo sukurtas siekiant sutelkti dėmesį ne tik į įgyvendinimą, bet ir nuolat plečiant, stiprinant ir sujungiant mūsų mėnulio kadrus, kad USC liktų atradimų ir naujovių priešakyje. Profesorius Narayananas yra puikus pasirinkimas šiam vaidmeniui.

IEEE: Didelė šeima

Vieno iš savo bakalauro studijų profesorių paskatintas Narayananas prisijungė prie IEEE vyresniame kurse.

„Supratau, kad IEEE yra namai, kuriuose galima mokytis, dalytis ir nuolat augti“, – sako Narayananas. „IEEE mums tai suteikia. Tai platforma, kurioje galite išdėstyti savo darbą savo srityje ir platesniame visuomenės bei žmonijos kontekste. Ir, žinoma, tu susirandi daug draugų visam gyvenimui ir atiduodi pinigus kaip savanoris.

Ir grąžink, ką jis turi. Jis buvo IEEE kompiuterių ir IEEE signalų apdorojimo draugijų narys, pastarosios pirmasis švietimo viceprezidentas.

Jis buvo abiejų draugijų leidinių redakcinėse kolegijose ir ėjo jų žurnalų bei sandorių vyriausiojo redaktoriaus pareigas. Jis taip pat vadovavo organizuojant draugijų konferencijas ir seminarus.

Abi draugijos jį pripažino už jo darbą. Šiais metais jis gavo IEEE kompiuterių draugijos McCluskey techninių pasiekimų apdovanojimą ir praėjusiais metais IEEE signalų apdorojimo draugijos Shannon-Nyquist techninių pasiekimų apdovanojimą.

Savanorystė tapo jo gyvenimo dalimi, sako jis, o bėgant metams jis skatino prisijungti ir savo mokinius.

„Daugelis jų dabar yra profesoriai visame pasaulyje ir skatina savo studentus prisijungti“, – sako jis. „IEEE yra kaip didelė šeima.