Forschung

Eigene Stimme im Computer

Physiker bietet Hilfe für Menschen, die ihre Stimme verlieren könnten

Es begann alles vor sieben Jahren mit einem dramatischen Anruf. Ein naher Freund erzählte dem Physiker Dr. Eduardo Mendel von der Diagnose Kehlkopfkrebs und dass er in wenigen Tagen operiert werden müsse und seine Stimme verlieren werde. Nach dem ersten Schock zerbrach sich Mendel den Kopf darüber, ob nicht die Stimme seines Freundes auf irgendeine Weise zu „retten“ sei. Er war überzeugt, dass es heutzutage möglich sein müsse, die eigene Stimme aufzunehmen und damit anschließend ein Sprechprogramm zu „füttern“. Der promovierte Physiker, der seit vielen Jahren im Bereich der Theoretischen Physik der Universität Oldenburg geforscht und gelehrt hat und hier derzeit Lehrbeauftragter ist, recherchierte sowohl im Internet als auch bei einschlägigen Firmen und musste feststellen, dass es keine entsprechenden Computerprogramme gab. Es existieren zwar Sprechprogramme, allerdings werden diese immer von einer unpersönlichen bzw. künstlichen Stimme gesprochen. In aller Eile machte der Oldenburger Wissenschaftler dann eine Reihe von Tonaufnahmen mit seinem Freund – ohne zu wissen, was er eigentlich genau benötigen würde.

"Rettet" Stimmen: der Physiker Eduardo Mendel.
Foto: Andreas Wojak


Danach begann die Arbeit. Der Physiker musste sich in ein ihm bis dahin weitgehend unbekanntes Wissensgebiet einarbeiten: die Phonetik der deutschen Sprache. „Das war eine sehr, sehr mühselige Arbeit, da die deutsche Aussprache nicht eindeutig mit der Schreibweise übereinstimmt.“ Es half, dass er durch seine Studien in Chile, USA, Kanada und Israel mehrere Sprachen beherrscht, darunter Spanisch, wo die Schrift eindeutig phonetisch ist. Das andere große Problem war die Entwicklung eines Softwareprogramms, mit dem aus einem Fundus an Lauten und Silben neue Wörter und Sätze gebildet werden können. Nach fünfjähriger Entwicklungsarbeit war Mendel am Ziel: Er hatte sein Verfahren zur Reife gebracht und gründete daraufhin seine Firma, um es für PatientInnen zugänglich zu machen.

Das Verfahren funktioniert so: Am Anfang steht die Sprachaufnahme bei Patienten, bei denen ein Stimmverlust droht. Mendel: „Es ist äußerst wichtig, dass die Patienten von dieser Möglichkeit früh erfahren, damit ihre Stimme noch gut klingt.“ Hauptsächlich handelt es sich um Menschen, die an Kehlkopfkrebs oder der neurologischen Krankheit ALS erkrankt sind. Die PatientInnen müssen eine Wortliste vorlesen, die mehrere tausend Silben und alle Phoneme beinhaltet, was rund drei Stunden dauert. Sobald der Patient seine digital gespeicherte Stimme benötigt, wird das „Sprachmaterial“ von Mendel und seinen MitarbeiterInnen ins individuelle Sprechprogramm „Meine-eigene-Stimme“ integriert und dem Patienten zugeschickt. Diese zweite Phase nimmt 60 bis 70 Arbeitsstunden in Anspruch.

"Eine zentrale Dimension unserer Persönlichkeit"

Nach der Installation des Programms auf seinem Computer kann dann der von Stimmverlust betroffene Patient Sätze eingeben, die anschließend von seiner „eigenen Stimme“ gesprochen werden. Zwar ist die Sprache aus dem Computer nicht völlig identisch mit der „lebendigen“ Sprache, da das Programm nicht ganze Satzmelodien nachbilden kann, allerdings ist der Klang völlig natürlich und in seiner Individualität eindeutig erkennbar.

Inzwischen haben Mendel und seine MitarbeiterInnen für rund 50 PatientInnen ein angepasstes Softwareprogramm erstellt. „Wir haben bei weiteren 50 Patienten Sprachaufnahmen gemacht“, so Mendel, „aber glücklicherweise benötigen diese Menschen das Programm bislang noch nicht.“

In diesem Jahr ist das Verfahren in das Hilfsmittelverzeichnis der Krankenkassen aufgenommen worden. „Das ist natürlich ein großer Erfolg“, so Mendel, „andererseits ist die Bewilligungspraxis der einzelnen Kassen sehr unterschiedlich, und manchmal entscheidet sogar dieselbe Kasse von Fall zu Fall unterschiedlich.“ Dass das Programm, das 3.200 s kostet, abgelehnt wird, weil es teurer als die Sprechprogramme mit unpersönlichen Stimmen ist, mag Mendel nicht gelten lassen. „Gerade die eigene Stimme gehört zu den zentralen Dimensionen unserer Persönlichkeit“, sagt der Wissenschaftler.

„Es ist wunderbar, auf diese Weise Menschen helfen zu können“, so Mendel, der von sehr positiven Rückmeldungen der Patienten berichtet. „Ich würde mir nur wünschen, dass die betroffenen Menschen sich früher bei uns melden. Oft können die PatientInnen kaum noch sprechen, wenn wir zu ihnen kommen.“ Es besteht aber auch die Möglichkeit, dass die Patienten die Stimme eines nahen Verwandten aufnehmen lassen, falls die eigene Stimme schon zu sehr beeinträchtigt ist. Für Betroffene, die außerdem noch in ihrer Mobilität eingeschränkt sind, funktioniert das Sprechprogramm in Kombination mit Eingabehilfen wie Bildschirmtastatur, Stirn- und Augensteuerung.

Und der Freund mit dem Kehlkopfkrebs? „Dem geht es relativ gut“, erzählt Mendel, „aber mit dem heutigen ausgereiften Programm hätte ich ihm viel besser helfen können.“

www.meine-eigene-stimme.de

Licht steuert Nanoschalter

Schaltung verläuft in "Femtosekunden"

In den letzten Jahren hat sich die Nanotechnologie, d.h. die Entwicklung von Maschinen in Molekülgröße, zu einem zentralen Arbeitsbereich moderner Naturwissenschaften entwickelt. Der Nutzen von Nanomaschinen auf Molekülbasis liegt auf der Hand: In einem Reaktionskolben lassen sich weit mehr als 1024 dieser winzigen Komponenten herstellen. 1024 - das ist eine 1 mit 24 Nullen. Zum Vergleich: 1024 Kieselsteine entsprechen etwa der Größe unseres Mondes. Somit stehen Nanomaschinen in praktisch unbegrenzter Menge zur Verfügung.

Die Natur bietet zahlreiche Beispiele für molekulare Maschinen. Biologische Phänomene wie der für die Muskelbewegung verantwortliche Aktin-Myosin-Nanomotor oder die rotierende Bewegung von ATPase, ein Enzym zur Energiegewinnung im menschlichen Körper, sind faszinierende Beispiele für das Potenzial molekularer Maschinen.

In der Nanotechnologie hat man schon länger Schalter, Pendel, Drehkreuze und andere Komponenten in Molekülgröße entwickelt. Eine zentrale Schwierigkeit allerdings bleibt: Wie lassen sich die Winzlinge durch Aufnahme von Energie gezielt steuern?

Wissenschaftler der Universität Oldenburg um Prof. Dr. Thorsten Klüner, Hochschullehrer für „Theoretische Physikalische Chemie“ am Institut für Reine und Angewandte Chemie (IRAC), haben sich diese Frage vorgenommen und ihre wegweisenden Ergebnisse auf dem Gebiet der Oberflächen-Nanochemie in den „Physical Review Letters“ veröffentlicht, einer der führenden Fachzeitschriften.

Die Oldenburger haben Systeme molekularer Nanostrukturen untersucht, die durch schwache elektrostatische Wechselwirkung auf einer elektrisch isolierenden Metalloxidoberfläche adsorbiert sind. Durch theoretische Modellierung dieser Systeme auf Supercomputern ist es ihnen gelungen, einen völlig neuen, durch Laserpulse kontrollierten Wechselwirkungsmechanismus zu entdecken, der es in Zukunft möglich machen könnte, komplexe Nanosysteme effizient zu schalten.

Eine Besonderheit des neuen Mechanismus ist, dass die Schaltung solcher molekularer Nanostrukturen in einer Zeitskala von einigen Femtosekunden verläuft. Eine Femtosekunde entspricht dem billionstel Teil einer Millisekunde. Ein solches ultraschnelles Schalten von Nanostrukturen könnte, so Klüner, die Grundlage für hocheffiziente Nanomaschinen der Zukunft abgeben.

Imed Mehdaoui und Thorsten Klüner, Understanding Surface Photochemistry from First Principles: The Case of CO-NiO(100), in: Physical Review Letters, Vol. 98, p. 037601, 2007

Entwicklungs- und Produktionszentrum fürs Hören?

Das Oldenburger Kompetenzzentrum HörTech, die Universität Oldenburg und die Fachhochschule OOW beteiligen sich zusammen mit der HNO-Klinik der Medizinischen Hochschule Hannover und einem Konsortium der weltweit führenden Hörgeräte-, Cochlea-Implantat- und Audiosystem-Hersteller an dem vom Bundesministerium für Bildung und Forschung ausgeschriebenen Spitzencluster-Wettbewerb. Unter dem Titel „Auditory Valley: Hören in Niedersachsen“ wird eine Vision vorgestellt, die Region Hannover/Oldenburg zu dem weltweit führenden Entwicklungs- und Produktionszentrum für Hörsysteme aller Art auszubauen.

„Unsere anfänglichen Erfolge in der Exzellenz-Initiative und die Aufforderung durch den Bund und das Land, den anwendungsorientierten Aspekt der Hörforschung stärker in den Vordergrund zu stellen, hat uns zu diesem Schritt motiviert“, sagte der Sprecher der Initiative, Prof. Dr. Dr. Birger Kollmeier.

In einem strengen Wettbewerbsverfahren werden aus den 38 eingereichten Beiträgen die 15 besten aufgefordert, einen vollständigen Antrag abzugeben, wobei den fünf Siegern jeweils bis zu 40 Millionen € Fördergelder winken. Ziel des im August 2007 gestarteten Wettbewerbs ist es, die Innovationskraft der leistungsfähigsten Cluster aus Wissenschaft und Wirtschaft zu stärken und neue Ideen schneller in Produkte umzusetzen. 600 Millionen €
stehen dafür zur Verfügung.

Innovative Konzepte

Innovative Konzepte der Personal- und Organisationsentwicklung in Beratungsunternehmen“ (IPOB) ist das Thema eines neuen Forschungsprojekts unter der Leitung des Oldenburger Hochschullehrers für Business Consulting, Prof. Dr. Michael Mohe (Foto), das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) bis 2010 gefördert wird. Das Projekt will dazu beitragen, die Qualität der Personal- und Organisationsentwicklung von Beratungsunternehmen zu verbessern. Zudem soll ein Beitrag dazu geleistet werden, die im angloamerikanischen Raum beheimatete Beratungsforschung auch für den deutschsprachigen Raum weiterzuentwickeln und zu etablieren.

In dem Projekt kooperiert die Universität Oldenburg eng mit den Universitäten Regensburg und Eichstätt. Hinzu kommen Forschungspartner (u.a. Warwick Business School), renommierte Beratungsunternehmen (u.a. A.T. Kearney, KMPG Consulting, Königswieser & Network, Roland Berger) und Beratungsverbände.

www.uni-oldenburg.de/fk2/business-consulting