Können KI-Hörgeräte endlich Störgeräusche durchdringen?

Michael Preuss war auf einem Flug nach Chicago, beugte sich auf seinem Sitz nach vorn und durchsuchte seine Tasche, als eine Flugbegleiterin neben ihm stehen blieb.

„Milch oder Zucker?“

Es war die Art beiläufiger Austausch, den die meisten Menschen fast sofort vergessen. Aber für Michael war es anders.

Er lebt seit seiner überstandenen Hirnhautentzündung im Alter von drei Jahren mit einer hochgradigen bis an Taubheit grenzenden Schwerhörigkeit. Und selbst mit Hörgeräten war dies die Art von Situation, in der er normalerweise nur raten konnte.

Er war nach vorn gebeugt. Sein Kopf war abgewandt. Er konnte das Gesicht der Flugbegleiterin nicht sehen. Er las nicht von den Lippen ab. Die Kabine war erfüllt vom vielschichtigen Lärm der Triebwerke, Passagiere, Wagen und Durchsagen.

Früher hätte diese Kombination die Worte vollständig verschluckt.

Diesmal hörte er klar genug, um zu antworten.

„Hey, das kann ich sonst nie“, dachte er.

Ich hörte Michaels Geschichte bei einem kürzlichen Besuch des globalen Hauptsitzes von Phonak in Stäfa, Schweiz, direkt außerhalb von Zurich. Sie blieb mir im Gedächtnis, weil sie den Kern dessen trifft, was Phonaks neueste KI-Technologie zur Sprachverbesserung erreichen soll.

Das Ziel ist nicht einfach, Hörgeräte etwas klarer oder etwas lauter klingen zu lassen. Es geht darum, Menschen in den Momenten Zugang zu Sprache zu ermöglichen, in denen Hörgeräte sie bislang im Stich gelassen haben.

Die Grenzen gerichteter Mikrofone

Nach Jahren der Bewertung von Hörgeräten und der Untersuchung ihrer Leistung in schwierigen Hörsituationen bin ich bei großen Versprechen rund um Sprache in Lärm vorsichtig geworden. Das Problem ist real und hat sich als hartnäckig schwer lösbar erwiesen.

Seit Jahrzehnten sind gerichtete Mikrofone und Beamforming-Technologie die wichtigsten Werkzeuge. Vereinfacht gesagt versucht das Hörgerät, sich auf Schall zu konzentrieren, der von vorne kommt, während es Schall aus anderen Richtungen reduziert. Das funktioniert in kontrollierten Situationen recht gut.

Aber das echte Leben ist nicht kontrolliert. Menschen drehen den Kopf. Sprecher bewegen sich. Schall prallt von Wänden, Tischen, Fenstern und Decken ab. Restaurants sind voller sich überlagernder Stimmen. Cafés sind voller klappernden Geschirrs, Espressomaschinen und Musik. Die Person, die Sie hören möchten, befindet sich möglicherweise nicht direkt vor Ihnen, und selbst wenn doch, bleibt sie möglicherweise nicht dort.

Während meines Besuchs im Phonak HQ erhielten wir eine Führung durch das „Real Life Lab“ des Unternehmens, einen Raum, der dazu konzipiert wurde, diese Situationen auf möglichst realistische Weise zu untersuchen (für eine kontrollierte Laborumgebung). Ingenieure nutzen Motion-Capture-Kameras, um zu verfolgen, wie sich Menschen bewegen, sich vorbeugen, drehen und ihre Stimme erheben, während sie versuchen zu kommunizieren. Forschende können den Raum mit simuliertem Café-Lärm von etwa 74 Dezibel füllen und so die Art von Umgebung schaffen, in der viele Hörgerät-Nutzer die größten Schwierigkeiten haben.

Im Wesentlichen zeigt das Labor die Lücke zwischen herkömmlichen Hörgerätetests und dem tatsächlichen menschlichen Verhalten. In chaotischen, bewegten, reflektierenden Umgebungen bringt herkömmliches Beamforming nur begrenzt etwas. Das Team von Phonak beschrieb den realistischen Nutzen konventioneller Richtmikrofonsysteme als etwa 5 bis 7 Dezibel Störschallunterdrückung – eine hypothetische Obergrenze dessen, was diese Technologie unter den besten Umständen leisten kann.

Das mag gering klingen, aber bei Sprach-in-Störgeräusch-Tests kann bereits 1 dB bedeutsam sein. Je nach Test- und Hörsituation kann eine SNR-Verbesserung von 1 dB in etwa einem Gewinn von 10 Prozentpunkten beim Sprachverstehen entsprechen.

Als die Ingenieure jedoch aus dem Beamforming nahezu alles herausgeholt hatten, erkannte die Branche, dass sie einen anderen Ansatz benötigte.

Phonak ging eine Wette ein, bevor die Hardware existierte

Der interessantere Teil der Geschichte ist, dass Phonak dieses Problem offenbar Jahre bevor es einen praktischen Weg zu seiner Lösung hatte, erkannt hat.

2019 begann Phonak, stärker in ein Team und eine Technologie zu investieren, die sich darauf konzentrierten, Deep Neural Networks (DNN) zur Bereinigung von Sprache in Lärm einzusetzen. Das Konzept war überzeugend: Statt Mikrofone einfach in eine Richtung auszurichten, konnte das System KI-basierte Verarbeitung nutzen, um Sprache intelligenter von Störgeräuschen zu trennen.

Das Problem waren Größe und Energieverbrauch.

Zu dieser Zeit erforderte die für DNN benötigte Verarbeitung weitaus mehr Rechenleistung, als man vernünftigerweise in ein winziges Gerät integrieren konnte, das den ganzen Tag hinter dem Ohr getragen wird. Ein Hörgerät unterliegt hochgradigen Einschränkungen. Es muss klein sein. Es muss leicht sein. Es muss mit einer winzigen Batterie betrieben werden. Es muss Schall in Echtzeit mit extrem geringer Verzögerung verarbeiten. Und es muss Schweiß, Feuchtigkeit, täglicher Handhabung und jahrelanger Nutzung standhalten.

Daher verbrachte Phonak mehr als vier Jahre damit, einen speziellen Chip für diese Aufgabe zu entwickeln.

Das ist die eigentliche Geschichte hinter Sphere. Es ist nicht nur „KI“ als Schlagwort. Es ist eine Wette auf maßgeschneiderte Hardware. Phonak musste Verarbeitung, die früher in eine deutlich größere Rechenumgebung gehörte, auf eine Hörgeräteplattform verkleinern, die den ganzen Tag getragen werden kann.

Michaels Flugzeuggeschichte ist ein eindrucksvolles Beispiel dafür, was Phonak zu lösen versucht. Er stand der Flugbegleiterin nicht gegenüber. Er las nicht von den Lippen ab. Er befand sich nicht in einem ruhigen Raum. Er war in einer lauten, realen Umgebung und hörte etwas, das er normalerweise verpasst hätte.

Test der Technologie im Labor

Natürlich ist eine Geschichte, so überzeugend sie auch sein mag, immer noch nur eine Anekdote. Der aussagekräftigere Test ist, ob die Technologie unter kontrollierten Laborbedingungen messbare Leistungsvorteile zeigt.

In unabhängigen Labortests von HearAdvisor erzielte Phonak Sphere mehrere Punkte über dem Durchschnitt für Rezept-Hörgeräte bei Sprache im Lärm. Das ist wichtig, weil Sprache im Lärm genau das Problem ist, für dessen Bewältigung Sphere entwickelt wurde.

Sphere unterscheidet sich von den meisten Hörgeräten, weil es einen dedizierten KI-Prozessor namens DEEPSONIC verwendet. Dieser Chip unterstützt Phonaks Spheric Speech Clarity System, das entwickelt wurde, um Sprache in besonders schwierigen Hörsituationen von Störgeräusch zu trennen. Einfach gesagt: Das Hörgerät verstärkt nicht nur den Ton oder richtet Mikrofone auf die sprechende Person. Wenn der DNN-gestützte Modus aktiv ist, nutzt es ein tiefes neuronales Netzwerk, um Sprache zu identifizieren und die Umgebungsgeräusche zu reduzieren.

Hier kam das interessanteste Laborergebnis ins Spiel. In den Standardtests von HearAdvisor zeigte Sphere bereits eine außergewöhnlich gute Leistung bei Störgeräusch (4.4 von 5 Punkten). Als jedoch in zusätzlichen Tests der dedizierte DNN-gestützte Modus zur Sprachverbesserung aktiviert wurde, übertraf seine Leistung bei Sprache im Lärm alles, was HearAdvisor bis dahin getestet hatte, und erreichte mit 4.7 von 5 Punkten einen Spitzenwert in der Rangliste.

Das beweist Michaels Erfahrung nicht, macht seine Geschichte jedoch plausibler: Wenn der DNN-gestützte Modus aktiv ist, scheint Sphere eine ungewöhnlich starke Sprachverständlichkeit bei Lärm in den schwierigen Umgebungen zu bieten, in denen Hörgeräte oft nicht ausreichen.

Der Durchbruch besteht nicht darin, dass Sphere jede Umgebung einfach macht. Kein Hörgerät kann das. Der Durchbruch besteht darin, dass das Gerät im richtigen Modus offenbar in der Lage ist, Nutzern in genau den Situationen besseren Zugang zu Sprache zu ermöglichen, in denen Hörgeräte traditionell Schwierigkeiten hatten: Restaurants, Flughäfen, Familientreffen, Besprechungen und lauten Reiseumgebungen.

Es gibt einen Kompromiss. Der Betrieb eines dedizierten AI-Chips benötigt Energie, und das erklärt mit, warum Sphere größer ist als viele moderne Receiver-in-Canal-Hörgeräte. Für die meisten Nutzer wird der energieintensivste DNN-Modus wahrscheinlich nicht den ganzen Tag laufen, da er für besonders schwierige Hörsituationen konzipiert ist. Menschen, die sehr lange Zeit in lauten, komplexen Umgebungen verbringen, könnten jedoch eine stärkere Auswirkung auf die Batterielaufzeit bemerken.

Der praktische Kompromiss: Größe, Passform und Komfort im Alltag

Die Audiologen auf dem Gipfel sprachen offen über die praktischen Herausforderungen, die sie in der Klinik sehen, insbesondere bei Patienten mit hochgradigerem Hörverlust.

Viele dieser Patienten benötigen individuell angepasste Ohrpassstücke („cShell“ im Phonak-Jargon), um Rückkopplungen zu verhindern und ausreichend verstärkten Schall ins Ohr zu übertragen. Diese Abformungen können entscheidend sein, um die beste Leistung aus einem Hörgerät herauszuholen, können aber auch praktische Frustrationen verursachen. Einige Kliniker beschrieben Zuverlässigkeitsprobleme mit den Kabeln, die an individuellen cShells befestigt sind. Andere merkten an, dass sperrigere Abformungen möglicherweise nicht ordentlich in neuere, kleinere Ladeetuis passen.

Dann ist da noch das Gerät selbst. Sphere’s größere Größe hängt mit demselben technischen Kompromiss zusammen, der seine KI-gestützte Sprachverarbeitung bei Lärm ermöglicht, aber einige Patienten tolerieren möglicherweise einfach nicht so viel Hardware hinter dem Ohr – insbesondere wenn sie kleinere Ohren haben, eine Brille tragen oder besonders empfindlich auf Passform und Komfort reagieren.

Die Laborergebnisse erzählen einen Teil der Geschichte. Die umfassendere HearingTracker-Produktbewertung kam zu einer ähnlichen praktischen Schlussfolgerung: Sphere schneidet in den meisten Kategorien außergewöhnlich gut ab, doch bei Design und Preis-Leistungs-Verhältnis werden die Kompromisse aufgrund der größeren Größe und der Premium-Preisgestaltung des Geräts am deutlichsten.

Das ist die unbequeme Realität. Ein Hörgerät kann technologisch hervorragend sein und dennoch nicht für jede Person die richtige Wahl sein.

In manchen Fällen entscheiden sich Fachkräfte möglicherweise weiterhin für ein älteres oder kleineres Gerät, weil die Anatomie, Fingerfertigkeit, Komfortbedürfnisse oder Präferenzen des Patienten die größere Option unpraktisch machen.

Das macht Sphere nicht zu einem schlechten Produkt. Es macht es zu einem sehr fortschrittlichen Produkt mit einem sehr realen Design-Kompromiss.

Die nächste Grenze: Den Kompromiss verkleinern

Der ermutigende Teil ist, dass Phonak für diese Probleme offenbar nicht blind ist.

Anders Rosengren, Sonovas Chief R&D Officer, sprach über eine 5- bis 7-jährige Entwicklungspipeline, die stark auf Energiemanagement ausgerichtet ist. Genau dort wird die nächste große Schlacht stattfinden. Wenn Phonak dieses Verarbeitungsniveau effizienter gestalten oder es mit besserer Batterietechnologie wie Festkörperbatterien kombinieren kann, könnte dieselbe Leistung beim Sprachverstehen in Lärm irgendwann in kleinere und flexiblere Designs passen.

Diese Richtung zeigt sich bereits im Ultra update. Einer der ursprünglichen Kritikpunkte an Sphere war die Akkulaufzeit im anspruchsvolleren Modus für laute Umgebungen. Die Ultra-Einführung verbesserte diese praktische Einschränkung, wobei Phonak angibt, dass Nutzer nun etwa 10 bis 11 Stunden im intensiven Sphere-Modus bleiben können, verglichen mit rund 7 Stunden vor dem Update. Für die anspruchsvollsten Nutzer kann das den Unterschied zwischen einem Hörgerät ausmachen, das vor Ende des Tages den Geist aufgibt, und einem, das bis zur Schlafenszeit durchhält.

Michael Preuss treibt die Entwicklungsteams auch aus einer zutiefst persönlichen Motivation heraus an. Er fordert Geräte und Zubehör, die dem realen Alltag standhalten, einschließlich Schweiß, Feuchtigkeit und anspruchsvoller Nutzung. Seine eigenen Erfahrungen bei Schweizer Trailrennen haben sein Interesse an einem besseren Feuchtigkeitsschutz für individuell angepasste Ohrpassstücke wie Phonaks cShells geprägt, die häufig eingesetzt werden, wenn Patienten eine sicherere akustische Abdichtung und mehr Leistung benötigen, als ein standardmäßiges Gummi-Schirmchen bieten kann.

Dies zeigt, dass einige der bedeutendsten Verbesserungen in der Hörversorgung nicht aus abstrakten Entwicklungszielen entstehen, sondern aus dem Feedback von Menschen, die jeden wachen Moment tatsächlich auf das Gerät angewiesen sind.

Das Wichtigste für Verbraucher

Phonak Sphere ist eines der bislang deutlichsten Beispiele dafür, wohin sich die Premium-Hörgerätetechnologie entwickelt.

Die Zukunft besteht nicht nur aus besseren Mikrofonen. Sie besteht aus leistungsfähigerer integrierter Verarbeitung. Sie besteht aus Hörgeräten, die mehr tun, als Klang zu verstärken und zu steuern. Sie besteht aus Geräten, die versuchen, Sprache auf intelligentere Weise und in Echtzeit von Lärm zu trennen.

Und in diesem Fall stützen die Labordaten diese Entwicklungsrichtung. Ultra Sphere erreichte in den Standardtests von HearAdvisor einen Gesamt-SoundScore von 4.58 von 5, mit besonders starken Ergebnissen in den Sprach-in-Lärm-Situationen, für die diese Technologie entwickelt wurde. Noch wichtiger für diese Geschichte ist, dass sein spezieller DNN-gestützter Modus in zusätzlichen Tests die stärkste Sprach-in-Lärm-Leistung erzielte, die HearAdvisor bislang gemessen hat.

Verbraucher sollten jedoch den Kompromiss verstehen: Sie erhalten möglicherweise eine spürbare Verbesserung in schwierigen Hörsituationen, müssen derzeit aber möglicherweise auch ein größeres Gerät, eine stärkere Abhängigkeit von der Batteriekapazität und potenzielle praktische Herausforderungen akzeptieren, wenn Sie maßgefertigte Otoplastiken benötigen.

Das ist die faire Darstellung. Sphere ist kein winziges Wundegerät, das jeden Kompromiss verschwinden lässt. Es ist ein leistungsstarkes neues Werkzeug, das Hörgeräte über die Grenzen der traditionellen Richtwirkung hinausführt.

Für die richtige Person, insbesondere für jemanden, der sich jahrelang in Lärm abgeschnitten gefühlt hat, kann sich dieser Kompromiss mehr als lohnen.

Fragen Sie einfach Michael Preuss.

Für ihn war der Durchbruch kein Datenblatt. Es war eine Frage einer Flugbegleiterin, die er von einem Sitz entfernt hörte, in einem Moment, in dem er niemals erwartet hätte, sie zu hören.