سماعات رأس مانعة للضوضاء تسمعك ما تريده بذكاء

توفر واحة من الصمت وسط الضجيج

عزز الباحثون سماعات إلغاء الضوضاء بشبكة عصبية تعتمد على الهاتف الذكي لتحديد الأصوات المحيطة والحفاظ عليها مع تصفية كل شيء آخر (شاترستوك)
عزز الباحثون سماعات إلغاء الضوضاء بشبكة عصبية تعتمد على الهاتف الذكي لتحديد الأصوات المحيطة والحفاظ عليها مع تصفية كل شيء آخر (شاترستوك)
TT

سماعات رأس مانعة للضوضاء تسمعك ما تريده بذكاء

عزز الباحثون سماعات إلغاء الضوضاء بشبكة عصبية تعتمد على الهاتف الذكي لتحديد الأصوات المحيطة والحفاظ عليها مع تصفية كل شيء آخر (شاترستوك)
عزز الباحثون سماعات إلغاء الضوضاء بشبكة عصبية تعتمد على الهاتف الذكي لتحديد الأصوات المحيطة والحفاظ عليها مع تصفية كل شيء آخر (شاترستوك)

توفر سماعات الرأس المانعة للضوضاء واحة من الصمت وسط ضجيج الحياة اليومية. تم تصميم هذه الأجهزة لحجب الضوضاء المحيطة ما يوفر للمستخدمين أجواء هادئة للعمل أو الاسترخاء. لكن تقنية إلغاء الضوضاء التقليدية لا تفرق في كثير من الأحيان بين الضوضاء الخلفية والأصوات المهمة، مما قد يؤدي إلى فصل المستخدمين عن بيئاتهم سمعياً.

يحاول شيام غولاكوتا، وهو باحث من جامعة واشنطن وأحد رواد دمج الذكاء الاصطناعي مع معالجة الصوت، إحداث تغيير في تجربتنا مع الصوت. طور فريق غولاكوتا نظاماً مبتكراً لا يقلل الضوضاء فحسب، بل يختار أيضاً بذكاء الأصوات التي يسمح بمرورها عبر السماعات.

ويوضح غولاكوتا التطبيق العملي لنظامه من خلال سيناريو بسيط. يقول إنه «يجب عليك تخيّل أنك في حديقة تستمتع بتغريد الطيور الهادئ، ولكنك منزعج بسبب محادثة عالية في مكان قريب. تسمح تقنيتنا لسماعات الرأس بعزل أصوات الطيور وتحسينها مع التقليل من الثرثرة المزعجة».

تولد سماعات الرأس موجات صوتية تكون سلبية (أو معكوسة) تماما للضوضاء الواردة وتسمى هذه العملية «التدخل المدمر» (شاترستوك)

طريقة التعرف على الصوت

يستخدم هذا النظام المتقدم شبكة عصبية تعتمد على الهاتف الذكي قادرة على التعرف على 20 صوتاً بيئياً مختلفاً، مثل المنبهات، وبكاء الأطفال، وأبواق السيارات، وصفارات الإنذار، وزقزقة العصافير. يمكن للمستخدمين تحديد الأصوات التي يرغبون في التركيز عليها، ويقوم النظام ديناميكياً بتصفية وتضخيم هذه الأصوات المحددة في الوقت الفعلي، مما يؤدي بشكل فعال إلى كتم جميع الضوضاء غير المرغوب فيها.

ويوضح غولاكوتا أن التحدي الذي واجه فريق العمل هو ابتكار طريقة للتعرف بدقة على الأصوات المختلفة في البيئة ثم عزل الأصوات المرغوبة عن الضوضاء. وذكر أنه كان من المهم أن يتم تسليم الأصوات المعالجة دون تأخير لضمان توافقها مع الإشارات البصرية في البيئة.

تعالج الخوارزميات المتقدمة الأصوات الخارجية في الوقت الفعلي وتنتج إشارات مضادة للضوضاء (شاترستوك)

خوارزمية لفهم الكلام

ركز فريق غولاكوتا بشكل خاص على تعزيز فهم الكلام في البيئات الصاخبة. يمكن للخوارزمية الخاصة بهم تحديد صوت متحدث معين وسط ضجيج الخلفية، مما يتيح إجراء محادثات أكثر وضوحاً وتركيزاً. تعتبر هذه الميزة مفيدة بشكل خاص في الأماكن المزدحمة حيث قد يكون التركيز على محادثة واحدة أمراً صعباً.

ومع تقدم المشروع، يتصور غولاكوتا فئة جديدة من أجهزة السمع الذكية تسمى بالأجهزة السمعية التي لا تحمي المستخدمين من الضوضاء فحسب، بل تعزز أيضاً تفاعلهم السمعي مع العالم. ويعد الباحث الأميركي أنه على وشك إنشاء أجهزة سمعية مستقبلية يمكنها زيادة قدرات السمع البشرية وتحسين نوعية الحياة بشكل كبير من خلال تكامل الذكاء الاصطناعي المتقدم.

حقائق

1920 العام الذي نشأت فيه

فكرة استخدام الموجات الصوتية لإلغاء الضوضاء إذ وضع عالم فيزياء بريطاني يُدعى هيو ألكسندر ماكدونالد نظرية حول إمكانية إلغاء الضوضاء النشطة. ويعود الفضل للدكتور لورانس جيروم فوغل الذي أنشأ، في الخمسينات من القرن الماضي، نظام إلغاء الضوضاء النشط المصمم لسماعات الطيران. ولم يصبح النموذج تجارياً إلا في الثمانيات.

لا تمثل مبادرة فريق البحث الأميركي هذه قفزة كبيرة في تكنولوجيا الصوت فحسب، بل تقدم أيضاً لمحة عن المستقبل حيث تتكامل التكنولوجيا بسلاسة مع الإدراك البشري لتعزيز حياتنا اليومية. ومع استمرار الفريق في تحسين التكنولوجيا وتوسيعها، فإن التطبيقات المحتملة في مختلف البيئات الصاخبة تجعل هذا الحل القائم على الذكاء الاصطناعي يغير قواعد اللعبة في الأجهزة الصوتية الشخصية.


مقالات ذات صلة

الهيكل العظمي «للروبوتات المستقبلية» التي تعمل بالطاقة العضلية

تكنولوجيا تُلهم عضلات الإنسان مطوري حركات الروبوتات ما يدفعهم لاستكشاف تصميمها وطريقة عملها آملاً في تطبيقها على روبوتاتهم (شاترستوك)

الهيكل العظمي «للروبوتات المستقبلية» التي تعمل بالطاقة العضلية

طوّر مهندسون زنبركاً جديداً يزيد عمل العضلات الطبيعية إلى الحد الأقصى يمكن أن يكون بمثابة «الهيكل العظمي» للروبوتات المستقبلية التي تعمل بالطاقة العضلية.

نسيم رمضان (لندن)
تكنولوجيا أطلقت الشركة في الأصل القدرة على إخفاء علامة تبويب الإعجابات كميزة لمشتركي «X Premium» العام الماضي (شاترستوك)

«إكس» تبدأ ميزة إخفاء الإعجابات الخاصة لحماية تفضيلات المستخدمين

«إكس» تعلن بدء إخفاء إعجابات المستخدمين تلقائياً هذا الأسبوع بهدف السماح لهم بالتفاعل مع المنشورات دون خوف من التدقيق العام، وفق تعبيرها.

نسيم رمضان (لندن)
تكنولوجيا ستعمل «Apple Intelligence» مع طرازات «iPhone 15 Pro» و«iPhone 15 Pro Max» المزودة بشريحة «A17 Pro» (أ.ب)

ما الأجهزة التي ستعمل مع نظام الذكاء الاصطناعي الجديد من «أبل»؟

ما الذي تستلزمه تكنولوجيا «إنتليجنس» الجديدة من «أبل» لتعمل على مختلف الأجهزة؟

نسيم رمضان (لندن)
تكنولوجيا «أبل آيباد» (10.2 بوصة... الجيل التاسع... 2021)

أفضل الأجهزة اللوحية لعام 2024

خيارات متنوعة للمنزل والعمل والدراسة


الهيكل العظمي «للروبوتات المستقبلية» التي تعمل بالطاقة العضلية

تُلهم عضلات الإنسان مطوري حركات الروبوتات ما يدفعهم لاستكشاف تصميمها وطريقة عملها آملاً في تطبيقها على روبوتاتهم (شاترستوك)
تُلهم عضلات الإنسان مطوري حركات الروبوتات ما يدفعهم لاستكشاف تصميمها وطريقة عملها آملاً في تطبيقها على روبوتاتهم (شاترستوك)
TT

الهيكل العظمي «للروبوتات المستقبلية» التي تعمل بالطاقة العضلية

تُلهم عضلات الإنسان مطوري حركات الروبوتات ما يدفعهم لاستكشاف تصميمها وطريقة عملها آملاً في تطبيقها على روبوتاتهم (شاترستوك)
تُلهم عضلات الإنسان مطوري حركات الروبوتات ما يدفعهم لاستكشاف تصميمها وطريقة عملها آملاً في تطبيقها على روبوتاتهم (شاترستوك)

العضلات هي المحركات الطبيعية المثالية، تحول الطاقة إلى حركة بقوة ودقة لا مثيل لهما. على عكس المحركات الاصطناعية، يمكن للألياف العضلية أن تشفى من التلف، وتنمو بشكل أقوى مع ممارسة الرياضة. هذه الخصائص الفريدة تجعل العضلات الطبيعية خياراً جذاباً لتشغيل الروبوتات، ما يدفع المهندسين لاستكشاف تصميمات بشكل حيوي. ومع ذلك، لم يكن هناك نهج موحد لتسخير قوة العضلات بشكل فعّال في الأنظمة الروبوتية، حتى الآن.

طوّر مهندسو «MIT» جهازاً يشبه الزنبرك يُعرف باسم الثني مصمماً لتحسين أداء الأنسجة العضلية في الروبوتات (معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا)

ابتكار جديد في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا

قام مهندسو معهد «MIT» بتطوير جهاز يشبه الزنبرك، يُعرف باسم الثني، مصمم ليكون بمثابة وحدة هيكلية أساسية للروبوتات التي تعمل بالطاقة العضلية. يهدف هذا الانثناء المبتكر إلى تحسين أداء الأنسجة العضلية المرتبطة بها، وتعظيم قدراتها الحركية. تعمل الثنية مثل ضغط الساق المضبوط بدقة، ما يضمن قدرة العضلات على ممارسة نطاق حركتها الكامل بطريقة يمكن التحكم فيها، ويمكن التنبؤ بها. يمكن أن يمهد هذا التقدم الطريق أمام روبوتات هجينة حيوية أكثر كفاءة وتنوعاً.

التحدي المتمثل في تنشيط العضلات

عندما تُترك الأنسجة العضلية لتتقلص من تلقاء نفسها، خاصة في طبق زجاجي مخبري، فإنها تميل إلى التحرك بشكل متقطع وغير متوقع. هذه العشوائية في الحركة تجعل من الصعب تسخير إمكاناتها الكاملة للمهام الميكانيكية. تقليدياً، قام المهندسون بربط أربطة عضلية بين وظيفتين مرنتين لتوليد الحركة. ومع ذلك، غالباً ما تؤدي هذه الإعدادات إلى حركة محدودة وغير متناسقة بسبب التباين في كيفية تفاعل العضلات مع القوائم.

كان الفريق في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، بقيادة ريتو رامان، أستاذ التطوير الوظيفي في التصميم الهندسي، يهدف إلى تصميم هيكل عظمي يمكنه تسخير قوة تقلص العضلات بشكل أكثر كفاءة، ويمكن التنبؤ بها. وكان السؤال الرئيسي الذي سعوا للإجابة عليه يتعلق بكيفية تصميم هيكل عظمي يزيد من القوة التي تولدها الأنسجة العضلية.

غالباً ما تتحرك أنسجة العضلات بشكل غير منتظم عندما تنقبض من تلقاء نفسها ما يجعل من الصعب تسخير إمكاناتها الكاملة للمهام الميكانيكية (شاترستوك)

تصميم الانثناء في العضلات

لمواجهة هذا التحدي، أخذ الباحثون في الاعتبار الاتجاهات الطبيعية التي تتحرك فيها العضلات. وجدوا أن العضلة يجب أن تكون قادرة على السحب في اتجاه محدد. قادهم هذا إلى مفهوم الثني الذي يكون ناعماً ومرناً في اتجاه واحد، ولكنه جامد في جميع الاتجاهات الأخرى. رأى الباحثون أن الثنيات عبارة عن أجهزة تشبه الزنبرك مصنوعة من حزم متوازية يمكنها التمدد بدقة نانومترية. ومن خلال ضبط سُمك ونابض الزنبرك، يمكن ضبط صلابة الانثناء بدقة.

إنشاء المرونة المثالية

صَمم الفريق ثنية تبلغ صلابة الأنسجة العضلية فيها 1/100. يرتكز هذا الهيكل المصغر الذي يشبه آلة الأكورديون على أعمدة صغيرة في زواياه، التي يتم وضعها بالقرب من أعمدة إضافية مثبتة على القاعدة. يتم لفّ العصابات العضلية، التي تنمو من خلايا الفئران، حول هذه الأعمدة. عندما تنقبض العضلة، فإنها تسحب الأعمدة معاً بطريقة يمكن التحكم فيها، وذلك بفضل تصميم الانثناء.

لقد كانت النتائج مبهرة حيث سمحت الثنية للأشرطة العضلية بالتقلص في المقام الأول على طول الاتجاه المطلوب، ما أدى إلى تقريب الأعمدة بعضها من بعض 5 مرات، مقارنة بالتصميمات السابقة. يضمن هذا الانكماش المركّز تحويل قوة العضلات بكفاءة إلى حركة.

تضمن الثنية أن تتمكن العضلات من ممارسة نطاق حركتها الكامل بطريقة يمكن التحكم فيها ويمكن التنبؤ بها (شاترستوك)

قياس أداء العضلات

تتيح الثنية أيضاً قياساً دقيقاً لأداء العضلات وقدرتها على التحمل. ومن خلال تغيير وتيرة تقلصات العضلات، لاحظ الباحثون أن العضلات تتعب بسرعة أكبر عند الترددات الأعلى، ما يقلل من قوة السحب. وتعدّ هذه الرؤية حاسمة لفهم ديناميكيات العضلات، ويمكن أن تساعد في تطوير الروبوتات الحيوية الهجينة عالية التحمل.

التطبيقات المستقبلية

يعمل الباحثون الآن على الجمع بين الثنيات لإنشاء روبوتات معقدة ومفصلية مدعومة بعضلات طبيعية. أحد التطبيقات المثيرة للاهتمام هو مجال الروبوتات الجراحية، حيث يمكن للروبوتات التي تعمل بالطاقة العضلية إجراء عمليات جراحية طفيفة التوغل داخل الجسم. إن القدرة على التكيف والقوة والكفاءة للمشغلات البيولوجية تجعلها مناسبة بشكل خاص للتطبيقات الروبوتية صغيرة الحجم.

يفتح هذا الابتكار إمكانات جديدة لإنشاء روبوتات ليست قوية ودقيقة فحسب، بل قادرة أيضاً على الشفاء والتقوية بمرور الوقت.