Suara halus, dengan melodi yang lancar dan lembut yang mengalir melalui kekunci, dan ketukan lembut untuk memukul, mengisi makmal di Hospital Pemulihan Kanak-kanak Belanda Bloorview, Toronto. Dimungkinkan oleh sensor yang boleh dipakai pada hujung jari dan dada kanak-kanak yang mengesan nadi, pernafasan, suhu dan peluh, dan algoritma yang menafsirkan data itu sebagai bunyi, output elektronik tidak dapat dilayari. Tetapi perubahan dalam tempo, melodi dan unsur-unsur muzik lain sebaliknya memberikan pandangan tentang emosi kanak-kanak itu.
Ini adalah biomusic, antara muka emosi yang menjejaki isyarat fisiologi yang berkaitan dengan keadaan emosi dan menterjemahkannya ke dalam muzik. Dicipta oleh pasukan di Holland Bloorview, yang diketuai oleh jurutera bioperubatan Stefanie Blain-Moraes dan Elaine Biddiss, tujuannya adalah untuk menawarkan cara komunikasi tambahan kepada orang yang tidak dapat menyatakan keadaan emosi mereka dengan mudah, termasuk tetapi tidak terhad kepada kanak-kanak dengan spektrum autisme gangguan atau dengan kecacatan intelektual dan pelbagai yang mendalam. Dalam kajian pada tahun 2016 di Frontiers in Neuroscience, Biddiss dan coauthorsnya merekodkan biomusic 15 kanak-kanak di sekitar usia 10 - kedua-dua kanak-kanak dengan gangguan spektrum autisme dan biasanya membina kanak-kanak - dalam situasi keresahan dan tidak menggalakkan dan memainkannya kembali orang dewasa untuk melihat sama ada mereka boleh membezakannya. Mereka boleh. (Di bahagian bawah kajian, anda boleh memuat dan mendengar biomusik.)
"Ini adalah anak-anak yang mungkin tidak dapat berkomunikasi melalui laluan tradisional, yang membuat perkara menjadi sedikit sukar bagi penjaga mereka, " kata Stephanie Cheung, calon PhD di makmal Biddiss dan penulis utama kajian. "Ideanya adalah untuk menggunakan ini sebagai cara untuk penjaga mendengarkan bagaimana isyarat itu berubah, dan dengan cara itu untuk menentukan perasaan orang yang mereka berkomunikasi."
Walaupun kajian Biddiss menggunakan bunyi atmosfera, ia tidak perlu menjadi jenis muzik tertentu, kata Blain-Moraes, pembantu profesor terapi fizikal dan pekerjaan yang menjalankan Makmal Teknologi Interaksi dan Keperibadian Biasignal di Universiti McGill. Seorang bekas pelajar sarjana dengan Biddiss di Holland Bloorview yang membantu mencipta sistem asal, Blain-Moraes sedang berusaha untuk terus mengembangkan teknologi. Antara pengubahsuaiannya adalah pilihan untuk menggunakan "kulit bunyi" yang berbeza yang memakai bunyi bising yang dapat dilihat oleh pengguna. Matlamatnya bukan untuk mereka bentuk teknologi untuk satu kumpulan.
"Kami banyak melihat apa yang kami panggil reka bentuk resonan, " katanya. "Kami tidak cuba untuk merekabentuk untuk keadaan, kami ingin merancang untuk keperluan, dan selalunya mereka perlu menyesuaikan diri dengan keadaan." Ini boleh menjadi pengasuh yang mahukan lebih banyak maklumat dari pesakitnya, atau seorang ibu yang ingin cara alternatif untuk memantau bayi di bilik lain. Ia boleh memohon kepada individu yang ingin mengesan keadaan emosinya sendiri, atau seseorang yang mempunyai ibu bapa yang penuaan yang kurang mampu untuk menyatakan dirinya.
Dalam keadaan asal, teknologi itu memaparkan sensor fingertip yang mengesan kadar jantung, suhu kulit dan aktiviti elektrod (peluh). Ini dinyatakan, masing-masing, dalam pukulan, kunci dan melodi muzik. Susu dada tambahan dilacak pengembangan dada, yang disepadukan ke dalam muzik sebagai sejenis bunyi yang menyengat. Setiap ciri fisiologi ini berubah apabila seseorang berasa cemas: Perspirasi, denyutan jantung dan pernafasan semua meningkat, sementara kontrak saluran darah, membuat suhu kulit berkurang.
Tetapi, masih terdapat banyak rintangan untuk diatasi, teknologi dan sebaliknya. Sebaik-baiknya, sistem kurang menonjol. Blain-Moraes melaksanakan kaedah untuk menganggarkan pernafasan berdasarkan jumlah darah dalam jari, untuk menggantikan tali dada, dan meletakkan sensor lain dalam FitBit seperti gelang lengan. Memasang semuanya ke dalam produk pengguna seperti Apple Watch, sementara tidak dapat dibayangkan, akan memerlukan sensor lebih kecil, lebih baik daripada yang kita ada sekarang.
"Terdapat perbezaan penting yang perlu anda buat antara perubahan dalam badan anda yang berlaku untuk mengekalkan homeostasis dan perubahan dalam badan anda yang khusus untuk keadaan emosi dan mental, " kata Blain-Moraes. "Anda memerlukan sensor yang cukup sensitif untuk dapat mengambil perubahan ini - dan mereka cenderung menjadi skala yang lebih kecil dan lebih cepat - yang berkaitan dengan keadaan fisiologi, mental dan emosi."
Kemudian, terdapat cabaran saintifik. Mengesan kecemasan seolah-olah bekerja, berbanding dengan keadaan santai. Tetapi bagaimanakah tarif teknologi apabila membandingkan kecemasan hingga kegembiraan, dua negara yang mempunyai banyak isyarat fisiologi yang sama, apatah lagi emosi yang kompleks dan bertindih? Menggunakan konteks situasi boleh membantu, tetapi prosesnya lebih rumit oleh pengguna - kanak-kanak dengan gangguan spektrum autisme tidak selalu menunjukkan isyarat fisiologi yang sama, kadang-kadang memperlihatkan peningkatan kadar denyutan jantung dalam keadaan tidak bermasalah, menunjukkan julat sempit aktiviti elektrodermal dan tindak balas suhu kulit yang berbeza.
"Biomusic dan teknologi sonifikasi adalah pendekatan yang menarik untuk menyampaikan keadaan emosi, " kata Miriam Lense, psikolog klinikal dan pengajar penyelidikan di Pusat Perubatan Universiti Vanderbilt dalam Program Muzik, Minda dan Masyarakat. "Masih dapat dilihat sejauh mana teknologi ini dapat membezakan negeri-negeri yang mempunyai output fisiologi yang bertindih-contohnya, keseronokan dan kebimbangan melibatkan keghairahan yang meningkat - serta keadaan bercampur dan berubah-ubah. Dalam populasi yang berlainan dan bagi individu yang berlainan, mungkin ada perbezaan dalam keadaan bagaimana manifestasi fisiologi. "
Akhirnya, dan paling bermasalah, terdapat dilema etika. Apa yang dilakukan oleh biomusic ialah penyiaran maklumat yang sangat peribadi - keadaan emosi seseorang - secara terbuka. Dalam banyak kes penggunaan, orang yang berkenaan tidak mempunyai keupayaan untuk berkomunikasi persetujuan. Dan apabila seseorang tidak dapat mengesahkan ketepatan maklumat itu - katakan, bahawa mereka sebenarnya merasa cemas - orang itu mungkin tidak dapat membetulkan salah faham.
"Ia seperti banyak isu etika, tidak ada yang betul atau tidak ada yang salah, " kata Biddiss. "Ia sama-sama dianggap salah untuk menafikan seseorang jalur komunikasi dengan mereka yang tersayang."
Dalam senario yang paling teruk, ini boleh bermain dalam gelung maklum balas biomusic yang memalukan. Sekali, semasa syarahan, Blain-Moraes memakai sistem biomusic. Apabila dia ditanya soalan yang sukar, biomusik semakin bertambah, menyebabkan semua orang ketawa, yang membuatnya malu, sehingga ia semakin bertambah, dan semua orang lebih tertarik - dan sebagainya.
Walaupun isu ini, biomusic sedang berkembang sebagai teknologi. Ia mudah untuk mentafsir dan tidak memerlukan perhatian yang tidak berbelah bahagi, visual. Pasukan Blain-Moraes di McGill sedang berusaha ke arah aplikasi, dengan sensor pendamping. Mereka dalam peringkat penyelidikan dan reka bentuk, katanya, berkongsi prototaip dengan penjaga dan pesakit dengan demensia atau autisme untuk memastikan ia adalah proses penyertaan. Dalam kajian sebelumnya dalam Komunikasi dan Komunikasi Alternatif oleh Blain-Moraes, Biddiss, dan beberapa yang lain, ibu bapa dan penjaga melihat biomusic sebagai alat yang kuat dan positif, memanggilnya menyegarkan dan memanfaatkan.
"Ini benar-benar dimaksudkan untuk menjadi alat di mana-mana, yang boleh digunakan untuk membuat orang lebih menyedari emosi mereka, " kata Blain-Moraes.
