Corona per Sprach-App erkennen

Die App wurde am Lehrstuhl für Embedded Intelligence for Health Care and Wellbeing an der Universität Augsburg entwickelt. Hier beschäftigen sich die Forscher bereits seit Jahren mit Stimmenanalysen an der Schnittstelle zwischen Informatik und Medizin. Schon im Jahr 2012 haben die Wissenschaftler Kehlkopfkrebs „gehört“, danach Autismus (2013), Parkinson’s (2015) und Erkältung (2016). Seit 2016 entwickeln die Forscher im RADARCNS Stimmenanalysen zur Diagnostik von großen Krankheitsbildern wie Depressionen oder Epilepsien.

Mit der Pandemie hat sich dieses Forschungsfeld verändert: Im März 2020 schon erhielt das Entwicklerteam die Möglichkeit zum aktuellen COVID-19-Virus zu forschen. Neues Ziel: Eine für niedergelassene Ärzte und Interessierte unkomplizierte Anwendung auf der Basis von Smartphone-Technologie zu entwickeln, die das Erkennen einer COVID-19-Infektion berührungslos, in Echtzeit und sogar auf Distanz ermöglicht.

Dazu begannen die Forscher im März 2020 Stimmenaufnahmen aus Wuhan auszuwerten: Insgesamt verarbeitete das Team zunächst etwa 50 Stimmen von COVID-19-Patienten und etwa 50 Stimmen von nicht infizierten Patienten. Diese Auswertungen waren erste Lernbeispiele für die Computer. Je mehr Stimmen ausgewertet werden können, umso genauer kann die App später funktionieren, erklären die Forscher. Jetzt werden die Stimmenproben gemeinsam mit Ärzten im Universitätsklinikum Augsburg aufgenommen. Inzwischen liegt die Erfolgsquote der Spracherkennungs-App zur COVID-19-Erkennung bei über 80 Prozent, heißt es in einer Mitteilung.

So funktioniert die App

Man müsse sich das so vorstellen, dass der Computer/die App COVID-19 Einflüsse auf die Stimmbildung heraushören kann, etwa Kurzatmigkeit, Ermüdung und Husten oder Ähnliches. Dabei basiert die Funktionsweise der App auf tiefenneuronalen Netzwerken. Diese erlernen ähnlich wie im menschlichen Gehirn hochparallel Information zu verarbeiten. In Ebenen bilden sie das Sprachsignal mit zunehmender Komplexität ab und können nach dem Anlernen mit vielen Daten neue Probleme wie COVID-19 selbstständig darstellen und erkennen.

Somit lernt der Computer/die App COVID-19 schon nach wenigen Worten oder Sätzen auch von neuen Personen aus der Stimme zu erkennen. Parallel entwickelten die Forscher eine weitere App, die über einen längeren Zeitraum zuhört und Häufigkeiten von hörbaren Symptomen wie Husten, Niesen, Kurzatmigkeit, verstopfte Nase, etc. beobachtet, aus dem „Gehörten“ Rückschlüsse zieht und die Nutzerin oder den Nutzer informiert.

Das Projekt Spracherkennung von COVID-19 ist noch nicht abgeschlossen: Die Forscher beschäftigen sich neben der Verbesserung der Zuverlässigkeit mit einer erhöhten Erklärbarkeit der Analyse und erhöhten Transparenz der Entscheidung. Noch gibt es keine Partner. Daher ist auch noch nicht klar, ob und wann die App tatsächlich zum Einsatz kommen kann.