第四十屆語音信號處理國際會議 ICASSP2015 上,一篇題為《機器人聽覺:興起與展望》的論文提到:機器人用“耳朵”同時聽到幾件事,正是基于其聽覺能力,這也是改善人機互動與共生的重要因素。
機器人聽覺主要有三大功能:聲源定位、聲源分離、分離后的聲音識別。
其聽覺的關鍵在于對噪聲環境的實時處理和魯棒性,以及對各種機器人和硬件配置的高靈活性。通俗來講,要想讓機器人“聽見”,就需要麥克風陣列將聲音信號轉換為電信號,隨后經過對電信號進行處理,獲得聲音包含的信息。
當然,打造機器人聽覺,說起來容易做起來難。機器人的聽覺系統需要傳感、機械、控制等因素的協調配合,可謂涵蓋了多個學科,要想做到像人耳那樣(能聽辨出聲音類型、內容、來源、遠近、方位等)是一件困難的事情。
前不久,該團隊題為 《耳朵機器人:蝗蟲耳朵芯片生物混合平臺》的研究成果正式發表于《傳感器》雜志。
生物耳朵有何優勢?這項研究中,研究團隊選定的主角是蝗蟲。
原因在于,經過數億年的進化,昆蟲已經獲得了一些自然界中高效強大的感知器官,如果把這些感知器官視作傳感器,那么相比眾多人造傳感器,這種傳感器的優勢在于體積小、重量輕、功耗低、可適用于多變的環境。
尤其是在聽覺方面,昆蟲的聽覺傳感器經過多次進化,已經可以發揮場景分析、交流的功能,有著高度的多樣性,具體來看:形態上,其耳朵可以是近場敏感的觸角,也可以是遠場敏感的鼓膜。功能上,可以是窄帶過濾器(蚊子),也可以是寬帶傳感器(夜蛾)。神經處理上,可以只有一個神經元(夜蛾),也可以有數千個干預神經元(雄性蚊子耳朵有 15000 個神經元)。
而沙漠蝗蟲耳朵較為敏感,所涵蓋的頻率范圍廣,可以被作為一個很好的從神經系統讀取電生理信息的模型。四川噴霧干燥機設備廠家
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