解讀嬰兒哭聲的AI

撰文／《BBC知識》Discovery專欄│譯者／畢馨云
轉載自《BBC知識》2020年1月第101期

嬰兒會因為感到不舒服或疼痛而哭鬧，不過他們也經常在感覺餓或想睡覺的時候號啕大哭，這讓父母（尤其是新手父母）很難知道小寶貝為什麼哭。如今，美國北伊利諾大學的研究團隊利用人工智慧發明一套方法，可分辨一般哭聲和可能由生病等原因引起的反常哭聲。

研究人員表示，這套方法除了對父母很有用，醫生也可用來辨別病童的哭聲。雖然每個嬰兒的哭聲都是獨一無二的，但有些共同特徵。團隊根據現有的自動語音辨識系統開發演算法，偵測辨識嬰兒哭聲的特徵。這套演算法納入稱為壓縮感測（compressed sensing）的技術，該程序能夠根據非常稀少的數據來重建訊號，特別是在充滿背景雜訊的環境中。

這套演算法會分析嬰兒哭聲的波形，從經驗豐富的新生兒護士和托育人員過去歸類並記錄的嬰兒哭聲資料庫裡，共有的音量、音調、音質中尋找特徵。舉例來說，「ㄋㄟ」聲通常和肚子餓有關，因為寶寶有吸吮反射動作時，舌頭通常會推到口腔上端，發出「ㄋㄟ」聲。而「ㄝ」聲表示寶寶需要拍背打嗝，一般來說發生在餵食之後。

研究共同作者劉麗川教授（Lichuan Liu）解釋，「哭聲就像一種特殊的語言，不同哭聲有很多與健康有關的資訊。哭聲的不同特徵可呈現差異，而聲音訊號之間的差異其實攜帶著資訊。為了辨識並借助這個資訊，我們必須設法找出特徵。」該團隊希望可以延伸這套方法，協助其他仰賴經驗來決策的醫療領域。

劉教授表示，「最終目標是讓嬰兒更健康，減輕父母和托育人員的壓力。我們現在正在尋求和醫院及醫學研究中心的合作方式……希望能夠提供臨床實務使用。」

(本文由教育部補助「AI報報─AI科普推廣計畫」取得網路轉載授權)