「啊」一秒測聲帶健康,元智大學AI嗓音分析準確率破9成4
「啊」一秒測聲帶健康,元智大學AI嗓音分析準確率破9成4

歌手在演藝圈最常遭遇的職業病,莫過於「聲帶受損」。但未來,不管是音樂家、老師,都有機會免除上醫院就診的舟車勞頓。元智大學研發的AI嗓音偵測系統,強調只需要持續對麥克風發出一秒的「啊」音,可透過演算法分析聲紋,判斷聲帶是否異常,正確率突破94%。

蒐集超過千名患者聲音

這項研究花了三年時間,由元智大學電機系教授方士豪帶領研究團隊,結合亞東醫院耳鼻喉科的嗓音資料庫,收集超過1,000名病患聲音,能推判是否有罹癌、聲帶結節、息肉、囊腫等8種病徵,目前已經獲得台灣專利,也正在申請中國大陸和美國的專利許可。

方士豪解釋,從數學模型上來看,嗓音分析和圖像辨識的差異並不大,但「數據蒐集」的難度卻高出許多。一開始的構想,是希望病患也可以唸一段文章,額外累積聲紋資訊,不過後來發現,當嘴巴發出「阿」音時,是最快速且有效蒐集數據的方式。

元智AI嗓音偵測
元智大學電機系教授方士豪表示,比起蒐集病患唸出句子的完整聲音,要分析聲帶健康狀況,透過單音的母音「阿」效果就很好。
圖/ 元智大學

未來能應用在遠距醫療

方士豪謙虛表示,這套系統雖然已能準確判斷聲帶是否異常,但只知道是8種病徵之一,要進一步推論為何種疾病的準確度仍不足,「如果遇到聲樂家、專業歌手這些發音共鳴比較特殊的人,系統就可能被騙。」

他表示,其實「語音辨識」的複雜度比起嗓音分析更高,但這項研究主要目的是希望未來能成為遠距醫療利器,提供醫療匱乏地區遠端諮詢。由於聲帶位處喉部深處,非專科醫師與特殊儀器難以進行檢查,日後若配合物聯網環境,可在法規允許下早期發現和治療。

元智大學強調,與各國最新技術相比,在公開資料庫以及同樣的實驗條件下,嗓音分析系統可再從98%偵測率再進一步提升至99.1%,為目前文獻中最好的效能。研究成果已發表於知名國際期刊,是全球第一篇基於深度學習偵測病理嗓音之論文。

經過亞東醫院耳鼻喉科醫師王棨德、語言治療師林峯全協助標記檔案後,這些蒐集而來的「嗓音資料庫」,也即將開放國際團隊使用。元智大學與亞東醫院將於今年12月在西雅圖合辦病理嗓音國際競賽,希望帶動台灣的國際聲望與學術能見度。

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2025年總統科學獎〉跨界40年!梁賡義院士在產官學研間,搭建科技、人文間橋樑
2025年總統科學獎〉跨界40年!梁賡義院士在產官學研間,搭建科技、人文間橋樑

2025年總統科學獎得主梁賡義院士,即便同時擔任逢甲大學春雨講座教授、浩鼎生技董事長,還為了協助國立臺東大學設立護理系而大力奔走,三不五時要環島、全臺走透透,日子忙得不得了,但他始終精神抖擻、滿懷熱情,只因他做的,是有益臺灣、社會發展的事。

事實上,梁院士從數學跨足生物統計,再投身高等教育與國家衛生,不僅以「廣義估計方程式」(Generalized Estimating Equations,GEE)改寫了縱貫式數據分析的規則,更以獨到的人文關懷,影響無數學子與政策制定。

從小,梁院士就喜歡數學的嚴謹與邏輯,1973年,他自國立清華大學數學系畢業後,便赴美深造,並在美國南卡羅萊納大學取得統計所碩士;接著,他又轉往美國華盛頓大學,攻讀生物統計博士學位。

從數學到生物統計,帶出數據背後的人性關懷

在研讀博士期間,他接觸到了當時炙手可熱的「存活分析」,意識到生物統計能直接幫助科學家、臨床醫師回答有意義的科學問題,對人類健康產生間接但深遠的助益,就此便踏上生物統計的「不歸路」。

教學界的老友們來到頒獎典禮,為梁院士祝賀殊榮。
教學界的老友們來到頒獎典禮,為梁院士祝賀殊榮。
圖/ 數位時代

1986年,已在美國約翰霍普金斯大學(Johns Hopkins University)任教職的他,與同事Scott Zeger研發出新的統計方法「廣義估計方程式」。梁院士解釋,不論是實驗室、世代流行病學或臨床試驗,只要是縱貫式硏究(longitudinal study),產學研界都會用到GEE,進行統計分析。尤其在國際大藥廠最常用的「前後測臨床試驗」(pre-post design for clinical trial designs)中,GEE讓全球臨床醫師能準確評估癌症、心臟血管和糖尿病等新藥的療效,進而獲得各國食藥署通過,造福千萬病患。GEE發表至今,已被引用逾22,000次,並納入R、STATA、SAS、SPSS等主要統計軟體中。

雖然在約翰霍普金斯大學任教長達28年,梁院士卻幾乎年年暑假,都返國舉辦研討會,分享國際生物統計和流行病學的新知。也因為始終心繫臺灣,讓梁院士在2010年,毅然辭去在美教職,回臺擔任國立陽明大學校長。

一方面,梁院士成功為學校爭取5年500億的計畫經費,成立腦科學中心、腫瘤免疫中心和高齡健康研究中心,將陽明大學打造成研究型大學,並在國際間嶄露頭角。另一方面,為了培育年輕人才,他選擇停下個人研究,建立起由資深教師帶領年輕教師的「師徒制」,鼓勵經驗傳承,「組織要永續發展,有賴於年輕人才的成長。」像是他自己儘管平常公務繁忙,仍活躍於社群,默默留心學生的大小事;他並邀請學生前往校長宿舍,定期舉辦「與校長有約」活動,這讓學生與他之間「零距離」,大至職涯規劃、小至生活瑣事,都樂於與他分享。

最重要的是,梁院士相當看重全人教育,因此廣泛開設人文講座、藝術文化等通識課程,尤其陽明大學以醫科見長,「所謂視病如親,醫護人員在專業之外,更需要具備人文素養,才能真正關懷病患。」

梁院士於頒獎典禮現場發表感言。
梁院士於頒獎典禮現場發表感言。
圖/ 數位時代

2017年,梁院士接下國家衛生研究院院長一職。這時,他又迅速轉換角色,每週檢視國際文獻、提供數十件政策建言,充分發揮國衛院的智庫功能。新冠肺炎爆發期間,他再度臨危受命,擔任中央流行疫情指揮中心研發組組長,帶領國衛院在15天內,完成公克級瑞德西韋合成,並與阿斯特捷利康(AstraZeneca)簽約,預採購1千萬劑疫苗,達成防疫、安定民心的任務。

不斷跨界,帶著使命感堅定前行

一輩子都在「跨領域」的梁院士,堅信創新不僅來自技術,也來自跨域合作帶來的新思維。他在美國求學、教書時,不是發表完論文就沒事了,他還持續思考,自己的研究能如何被用在臨床,因此他積極參與思覺失調症、強迫症研究等多項計畫,與基因學家、精神科和流行病學醫師腦力激盪、挑戰彼此。但梁院士特別提醒莘莘學子們,「跨領域」固然重要,大學時期仍應先在一個領域「站穩腳跟」,如此才能擁有與不同領域對話、欣賞的紮實基礎。

在產官學界耕耘逾40年,梁院士絲毫未停下前進的腳步。如今,他仍在杏壇作育英才,也深入業界,期望將研究成果更直接應用在藥物,以造福病患,「這是我一直鼓勵學生進入藥廠的原因!因為他們對人類的貢獻,可能比發表文章更直接。」近來,他心心念念的最大任務,是以自身人脈連結資源,為臺東大學爭取設立護理系,填補偏鄉地區的醫護缺口。

賴總統親自頒發「2025年總統科學獎」殊榮予梁院士。
賴總統親自頒發「2025年總統科學獎」殊榮予梁院士。
圖/ 數位時代

每一個統計數字背後,都承載著真實的生命重量;每一次跨領域的嘗試,都可能為人類帶來新的希望曙光。梁院士在統計學的精準座標中,繪製出一幅幅影響深遠的生命藍圖,持續為臺灣乃至全球的健康與福祉努力。

梁賡義 院士
專長:生物統計、流行病學
現職:逢甲大學春雨講座教授
成就:研發「廣義估計方程式」,讓全球臨床醫師得以正確評估許多如癌症、心臟血管及糖尿病等新藥的療效,造福嘉惠全球數以千萬計的病患;橫跨產官學界,為臺灣貢獻所長

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