3-D-gedrucktes Gerät hilft Computern, das Cocktailparty-Problem zu lösen

Forscher für künstliche Intelligenz haben lange darum gekämpft, dass Computer eine für Menschen einfache Aufgabe erfüllen: die Sprache einer Person herausgreifen, wenn mehrere Personen in der Nähe gleichzeitig sprechen.

Es heißt dasCocktailparty-Problem’. Typische Lösungsansätze waren entweder Systeme mit mehreren Mikrofonen, die Lautsprecher anhand ihrer Position in einem Raum unterscheiden, oder komplexe Algorithmen für künstliche Intelligenz, die versuchen, verschiedene Stimmen in einer Aufnahme zu trennen.

Aber die neueste Erfindung, die in dieser Woche beschrieben wurde Verfahren der Nationalen Akademie der Wissenschaftenist ein einfaches 3D-gedrucktes Gerät, das den Ursprung eines Klangs lokalisieren kann, ohne dass eine hochentwickelte Elektronik erforderlich ist.

Das Gerät ist dick Plastikscheibe, ungefähr so ​​breit wie eine Pizza. Öffnungen um den Randkanal ertönen durch 36 Passagen in Richtung eines Mikrofons in der Mitte. Jede Passage verändert den Klang auf subtile Weise, wenn er sich in Richtung Zentrum bewegt – ungefähr so, als würde ein Equalizer mit unterschiedlichen Einstellungen den Klang in jedem Slice beeinflussen, erklärt der leitende Autor Steven Cummer, Elektroingenieur an der Duke University in Durham, North Carolina .

Wasserflaschenmelodien

Die Art und Weise, wie die Festplatte funktioniert, ist einfach, sagt er. Wenn Sie über eine Flasche sprechen, die teilweise mit Wasser gefüllt ist, schwingt die Luft im Inneren mit dem Klang der Stimme mit und dämpft bestimmte Frequenzen, abhängig von der Wassermenge in der Flasche. In der Kunststoffscheibe sind die Innereien jedes Sektors mit einer wabenförmigen Struktur strukturiert, in die jede sechseckige Zelle auf eine andere Höhe geschnitten ist. Das Ergebnis, sagt Cummer, ist wie eine Reihe von Flaschen, die mit unterschiedlichen Mengen Wasser gefüllt sind.

Das menschliche Ohr kann nicht unterscheiden, wie sich der Klang durch verschiedene Passagen verändert, sagt der Hauptautor Yangbo Xie, ebenfalls bei Duke. Das Team hat jedoch einen Algorithmus geschrieben, der durch Analyse jedes Klangs fast immer erkennen kann, aus welcher Richtung er stammt.

Das Gerät ist ein „akustisches Metamaterial“: eine Struktur mit kleineren Merkmalen, die die durch sie hindurchtretenden Schallwellen beeinflussen soll. Bruce Drinkwater, Maschinenbauingenieur an der Universität von Bristol, Großbritannien, nennt die Idee „eine wirklich schöne“. Er sagt, dass die Masse des Geräts eine Einschränkung seiner praktischen Verwendung darstellen könnte und dass diese Version nur bei relativ hohen Frequenzen funktioniert. Er fügt jedoch hinzu, dass “es in Zukunft viel Raum geben könnte, um das Design für die Größe zu optimieren.”

Dieser Artikel wurde mit Genehmigung reproduziert und war erstmals veröffentlicht am 10. August 2015.

.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *