Über das Projekt
Eine App mit KI-Software hilft Kindern bei der richtigen Aussprache
Die Therapie kindlicher Artikulationsstörungen – wie etwa Lispeln – fordert von Kindern und Eltern auch ein intensives Üben zu Hause. Das Forschungsprojekt „AVATAR“ entwickelte mit EFRE-Fördermitteln zur Unterstützung einen „Logopädie-Assistenten“.
Sprache ist unser wichtigstes Kommunikationsmittel. Nach heutigem Wissenstand begannen die Urmenschen vor tausenden von Jahren aus einfachen Lauten nach und nach eine immer komplexere Struktur zu formen, bis schließlich die erste Sprache entstand. Wann genau das war, ist unklar, was wir heute allerdings kennen, ist die erste Schriftsprache: Etwa 3300 vor Christi wurde das Sumerische Schriftbild entwickelt. Heute werden auf der Welt rund 6000 verschiedene Sprachen gesprochen, die sich vermutlich alle aus einer gemeinsamen Ursprache entwickelt haben. Allein dieses Beispiel zeigt: Sprache ist etwas, das den Menschen ausmacht.
Umso wichtiger ist es, sich richtig artikulieren, sich anderen verständlich machen zu können. Kinder müssen diesen Prozess lernen, von ersten Lauten über erste Worte bis hin zu ganzen Sätzen. Immer wieder kommt es dabei vor, dass Kinder Probleme haben – sie tun sich mit bestimmten Silben schwer, haben eine falsche Haltung der Zunge und eine falsche Aussprache, lispeln. Ab einem gewissen Punkt ist es wichtig, hier mit einem Experten zusammen zu arbeiten, damit sich aus kleinen Problemen nicht dauerhafte Artikulationsstörungen entwickeln.
Die Zusammenarbeit mit einem Logopäden erfordert regelmäßige Termine vor Ort und viel Übung zu Hause. Und genau die möchte das Forschungsprojekt AVATAR besser und smarter machen – und entwickelte mit EFRE-Fördermitteln einen Logopädie-Assistenten. Hier arbeitete ein interdisziplinäres Konsortium an spielerischen Therapieübungen als App für mobile Endgeräte, wie Smartphone, Tablet oder Laptop. „Das häusliche Training ist, neben der Therapie beim Sprachtherapeuten, der entscheidende Faktor für das erfolgreiche Lernen“, erklärt Prof. Thiem aus dem Forschungsschwerpunkt BiomedizinTechnik der Fachhochschule Dortmund. „Genau da setzt die Innovation an. Wir schaffen ein kindgerechtes Werkzeug, mit dem sich die Sprechübungen erheblich verbessern lassen“. Das erhoffte Forschungsziel ist, die Qualität der Therapie zu steigern und gleichzeitig die Therapiezeit zu verkürzen.
Fünf Akteure aus Wissenschaft und IT-Industrie arbeiteten dafür zusammen: die Fachhochschule Dortmund, die Ruhr-Universität Bochum, die Hochschule für Gesundheit in Bochum, die Phoenix Software GmbH in Bonn und die PuckPresse GmbH in Köln. Um die individuellen Sprach- und Sprechdefizite bei Kindern vor allem im Alter zwischen vier und sechs Jahren zu erkennen, werden neben Mikrofonsignalen auch Mundbewegung im kindlichen Gesicht über Kameras analysiert. Auf den Punkt gebracht besteht das Projekt aus audiovisueller Spracherkennung für logopädische Sprechübungen in Form einer App. Aus dem aufgenommenen Audio- und Videosignal werden markante Merkmale mit einer speziellen Software für Signalverarbeitung gewonnen. Das System bringt dann die Audio- und Videosignale mittels künstlicher neuronaler Netze zusammen, um Aussprachefehler zu erkennen.
AVATAR erkennt automatisch, ob das Kind die Laute korrekt bildet und bietet kindgerechte Hilfestellungen, um die Aussprache zu verbessern. Prof. Thiem: „Ziel ist es nicht, erzieherisch auf die Fehler aufmerksam zu machen, sondern durch die Übungen und das darin generierte Feedback spielerisch die Wahrnehmung des Kindes zu fördern und zu motivieren.“ Die in der Therapie beteiligten Logopädinnen und Logopäden sollen die Fortschritte des Kindes mitverfolgen und die häuslichen Therapieübungen in der App entsprechend ausrichten. Im Laufe des Projektes wurde der entwickelte Prototyp mit Datensätzen trainiert, die aufwändig dank kooperierender Kinder und Eltern erstellt wurden. Auch über das Projekt hinaus, ist die Verbesserung der Software nun mit diesen Datensätzen möglich.
