スマート コンピューティング モデル、センサー、および子どものコミュニケーションにおける音声および言語欠陥の早期診断指標 (SmartSpeech)

近年、デジタル技術とモバイル技術を健康と教育に統合することで、監視と評価の新たな可能性が開かれています。 この研究は、リアルタイムの意思決定とパーソナライズされたフィードバックを提供する人工知能 (AI) および機械学習モデルを実装することにより、これらの進歩に基づいて構築されます。 このシステムは、診断プロセスの重要な側面を自動化することで、従来の臨床専門知識と最先端技術の間のギャップを埋めるのに役立ち、最終的には早期介入の取り組みを強化します。

SmartSpeech 研究は、幼児の発語および言語障害のスクリーニングと早期発見を強化するための自動意思決定システムを作成および検証することを目的とした臨床試験になります。 この研究は、定型発達と非定型（神経発達的に非定型）発達の子供を対象とし、主に未就学児と小学生の参加者に焦点を当てます。 このシステムは、インテリジェント コンピューティング モデル、生体認証センサー、音声および言語障害の早期診断指標を採用し、潜在的な発達上の問題を特定するための強力なツールを臨床医に提供します。

次の 2 つの主要な研究課題が試験を推進します。

1. 研究で使用された真剣なゲームに取り組む場合、定型発達の子供と神経発達が非定型の子供の間に違いは存在しますか?
2. このような違いが特定された場合、収集されたデータを利用して、音声や言語の欠陥に基づいて定型的な子供と神経発達的に非定型的な子供を正確に区別する自動意思決定システムをトレーニングすることができるでしょうか?

音声および言語の発達スキルとその発現を評価するために、学際的なチームは、音声および言語、精神運動能力、認知能力、精神感情能力、聴覚能力を測定する理論に基づいてシリアス ゲーム (SG) を設計します。 各ドメインは、参加者の SG アクティビティ内の特定のタスクのパフォーマンスを評価します。

この研究の疑問に対処するために、定型発達の子供からのデータを非定型発達の子供からのデータと比較し、AI システムが評価領域全体で複数のデータポイントを合成して包括的な診断プロファイルを生成できるかどうかを分析します。

参加者は、ギリシャ全土の民間および公衆衛生および教育機関を通じて配布される公募を通じて募集されます。 採用プロセスは、4歳から12歳の定型発達および非定型発達の子供の親を対象とします。保護者は説明会に出席するよう招待され、研究の目的、手順、倫理ガイドラインが徹底的に説明されます。

これらのセッション中に、保護者は、研究で開発された真剣なゲームの具体的な役割を含む、研究の目的に関する包括的な情報を受け取ります。 透明性を確保するために、ゲームの性質、子供たちの予想される関与、データ収集方法について詳細に議論されます。 保護者は、お子様が一般データ保護規則と倫理的配慮を完全に遵守して参加するために、書面による同意を提供するよう求められます。 これらの手順は、研究全体を通じて参加者の権利とプライバシーが確実に保護されるようにするために不可欠です。 保護者はまた、システムに組み込まれたオンラインアンケートに子供の発達歴を提供します。

この研究には、定型発達の就学前および学齢期の子どもと、非定型発達の子どもが含まれます。 結果に影響を与える可能性のある他の病状や薬を服用している子供は含まれません。

有益なミーティングと保護者からの書面による同意の後、参加者はスマートウォッチを装着して真剣なゲーム（研究チームが設計、開発）に取り組みます。 子供たちは臨床医の直接監督の下で SG をプレイします。 このゲームは、スピーチ、言語、精神運動スキル、認知機能、精神感情的行動、聴覚能力など、さまざまな発達領域を評価するように設計されています。 このゲームは、ウェアラブル デバイスとタブレット カメラからのセンサー データ (視線追跡と心拍数の変動) とともに、ゲームプレイのインタラクションを通じて音声と言語のデータをキャプチャします。

このゲームベースのアプローチは、さまざまなデータポイントを自然かつ魅力的に収集し、子供の言語能力の包括的な評価を確実にします。

このシステムは、音声と言語の発達を検出するための分析用のデータセットを形成し、選択された人工知能アルゴリズムにデータを供給します。 この研究では、計画された活動を通じて、コミュニケーション、精神運動、認知、精神感情のスキルを測定します。 ゲームプレイ中の反応が評価され、参加者の発達プロフィールが作成されます。

この構造化された倫理的な採用プロセスにより、保護者と子供の両方からの積極的な関与を維持しながら、データ保護と倫理基準の完全な順守が保証されます。 ゲームプレイ中の対面監視とリアルタイム監視を組み込むことで、この研究は分析のために収集されたデータの品質と完全性を保証します。

SG はスマートウォッチのセンサーと組み合わせて、次のようなリアルタイム データを収集します。

• ゲームのレスポンス
• 音声応答
• タブレットカメラからの視線データ
• 心拍数の変動 (スマートウォッチを通じてキャプチャ)

このマルチモーダル データは、ニューラル ネットワーク/機械学習アルゴリズムを使用して処理され、さまざまな発達段階にわたる音声および言語能力を分類します。 これらの高度な AI モデルを使用すると、システムは次のことが可能になります。

• 音声/言語の欠陥のパターンを特定します。
• 定型発達の子どもと非定型発達の子どもを区別します。
• 参加者ごとに個別の診断プロファイルを作成します。

最後に、インテリジェントシステムの評価と検証が行われます。