Mini-Mikrofon erkennt Stimmen in der Ferne
Innovatives System von KAIST-Wissenschaftlern ist dem menschlichen Ohr nachempfunden
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Keon Jae Lee und die Werkstoffe der Zukunft (Bild: kaist.ac.kr/en) |
Daejeon (pte002/15.06.2021/06:05)
Menschen können auch entfernte Stimmen problemlos Personen zuordnen, wenn sie nur laut genug sind. Mikrofone sind dazu meist nicht in der Lage, es sei denn, sie sind aufwändig konstruiert und sperrig. Mikrofone in Smartphones können es ganz und gar nicht. Doch das ändert sich. Keon Jae Lee, Professor für Materialwissenschaften am Korea Advanced Institute of Science and Technology https://www.kaist.ac.kr/en/ (KAIST) in Daejeon hat mit seinem Team ein winziges Mikrofon gebaut, das dem Hörorgan des Menschen nachempfunden ist.
Als Empfänger dient eine ultradünne piezoelektrische Membran, die der Basilarmembran im menschlichen Ohr entspricht. Diese Gewebestruktur befindet sich in der Hörschnecke (Cochlea). Die durch Schall hervorgerufenen Bewegungen der Membran wandelt das Corti-Organ in elektrische Signale um, die ins Gehirn geleitet werden und dort als Schall interpretiert werden.
[b]Stimmerkennung aus weiter Ferne[/b]
Im Jahr 2018 präsentierte Professor Lee das erste Konzept eines flexiblen piezoelektrischen Akustiksensors, inspiriert von der Tatsache, dass Menschen weit entfernte Stimmen mithilfe einer multiresonanten Trapezmembran mit 20.000 Haarzellen genau erkennen können. Seitdem hat das Team den Sensor kontinuierlich verkleinert. Schlüsselelement ist die hochempfindliche piezoelektrischen Membran. Sie wandelt, wie die Basilarmembran und das Corti-Organ, Schwingungen in elektrische Signale um, die von einer winzigen Elektronik in Schall umgewandelt werden.
[b]Biometrische Authentifizierung[/b]
Das Forschungsteam setzte eine ultradünne piezoelektrische Membran mit hoher Empfindlichkeit ein. Simulationsstudien hatten zuvor gezeigt, dass diese den gesamten Sprachfrequenzbereich abdeckt. Darauf aufbauend entwickelte das Team den miniaturisierten akustischen Sensor, der in kommerzielle Smartphones und in smarte Lautsprecher mit KI-Technologie eingebaut werden. Zu den bekannteren Anwendungen gehört Amazons Alexa, die zu auf maschinellem Lernen basierende biometrische Authentifizierung und Sprachverarbeitung fähig ist.
[b]Passend zum Wolverine Project[/b]
Der neue Sensor ist deutlich empfindlicher als ein Kondensatormikrofon. Er erkennt nach relativ wenigen Trainingseinheiten Auch weit entfernt sprechende Personen. Die Fehlerquote sank nach 150 Trainingseinheiten um 56, nach 2800 Einheiten auf 75 Prozent. Das Mikrofon passe bestens zu dem Wolverine Project, das die Google-Mutter Alphabet entwickelt. Es zielt darauf ab, mit einem tragbaren Gerät Menschen in einer Menge auf Grund ihrer Stimme zu identifizieren.
(Ende)
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