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研究 | 基于石墨烯的可穿戴應(yīng)變傳感器可以檢測和播報無聲的話語

研究 | 基于石墨烯的可穿戴應(yīng)變傳感器可以檢測和播報無聲的話語

  • 分類:新聞資訊
  • 作者:
  • 來源:
  • 發(fā)布時間:2024-09-14
  • 訪問量:

【概要描述】研究人員表示,得益于嵌入式超靈敏紡織應(yīng)變傳感器技術(shù),用于語音識別的可穿戴“智能”項圈有可能重新定義靜音語音接口(SSI)領(lǐng)域。

研究 | 基于石墨烯的可穿戴應(yīng)變傳感器可以檢測和播報無聲的話語

【概要描述】研究人員表示,得益于嵌入式超靈敏紡織應(yīng)變傳感器技術(shù),用于語音識別的可穿戴“智能”項圈有可能重新定義靜音語音接口(SSI)領(lǐng)域。

  • 分類:新聞資訊
  • 作者:
  • 來源:
  • 發(fā)布時間:2024-09-14
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研究人員表示,得益于嵌入式超靈敏紡織應(yīng)變傳感器技術(shù),用于語音識別的可穿戴“智能”項圈有可能重新定義靜音語音接口(SSI)領(lǐng)域。
 

當(dāng)口頭交流受到阻礙時,例如在背景噪音很大的地方或個人存在言語障礙的地方,SSI 系統(tǒng)是一種先進(jìn)的解決方案,無需發(fā)聲即可進(jìn)行口頭交流。因此,它是一種使用人機(jī)交互的電子唇讀技術(shù)。

 

在由劍橋大學(xué)牽頭的一項新研究中,上層結(jié)構(gòu)化石墨烯層被應(yīng)用于集成紡織應(yīng)變傳感器,即使在嘈雜的環(huán)境中也能實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大的語音識別性能。


這款智能頸鏈戴在脖子上,可以捕捉喉嚨的微動,然后應(yīng)變傳感器會將其作為電信號接收,并輸入大腦啟發(fā)的計算機(jī)軟件模型進(jìn)行處理和語音識別。它甚至可以捕捉無聲的口語并廣播出來,這可以幫助喉部手術(shù)后無法說話的人。

可穿戴 SSI 概述,具有超靈敏應(yīng)變傳感器和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),可實(shí)現(xiàn)高效的語音識別。圖片來源:劍橋大學(xué)

這款智能頸圈的獨(dú)特結(jié)構(gòu)特征是石墨烯涂層紡織品上的裂縫有序排列。結(jié)構(gòu)化的石墨烯層顯著提高了應(yīng)變傳感器的靈敏度。它可以動態(tài)響應(yīng)喉嚨的微動作,從而能夠捕捉信息豐富的語音信號。然后,這些信號通過計算效率高的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行處理,語音解碼準(zhǔn)確率創(chuàng)下了 95.25% 的記錄。

 

研究結(jié)果發(fā)表在《npj 柔性電子學(xué)》(npj Flexible Electronics)雜志上,為實(shí)用的可穿戴 SSI 系統(tǒng)提供了一種有前景的非侵入式解決方案,為在不同環(huán)境中實(shí)現(xiàn)無縫、自然、安靜的通信鋪平了道路。

 

這個 SSI 系統(tǒng)非常強(qiáng)大,能夠解碼各種單詞,同時能夠快速適應(yīng)新用戶和詞匯。該技術(shù)最近在 IEEE Biosensors 2024 會議上進(jìn)行了現(xiàn)場演示,吸引了 180 多名與會者的關(guān)注。

 

該研究由智能電子、生物系統(tǒng)和人工智能研究主任、工程系和劍橋石墨烯中心電氣工程部 Occhipinti 小組負(fù)責(zé)人 Luigi G. Occhipinti 博士領(lǐng)導(dǎo)。

 

Occhipinti 博士表示:“我們的用戶友好型智能頸圈在現(xiàn)實(shí)場景中表現(xiàn)出卓越的效率,能夠幫助不同性別、地域和種族背景的用戶以不同的長度和熟悉程度,以及不同的閱讀速度閱讀不同的新詞和可能存在歧義的單詞。

 

“我們的 SSI 系統(tǒng)具有很高的精度和計算效率,能夠區(qū)分不同用戶的語音和由傳感器缺陷、外部環(huán)境和/或用戶佩戴設(shè)備時自身身體運(yùn)動引起的不同類型的噪音。

 

“此外,我們的超靈敏紡織應(yīng)變傳感器技術(shù)的制造方法具有生物相容性、簡單、低成本和可擴(kuò)展性。它還可以長時間使用,可承受超過 10,000 次拉伸-釋放循環(huán),同時保持穩(wěn)定可靠的電氣功能。

 

“簡而言之,我們的傳感器設(shè)計和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的協(xié)同作用為可穿戴靜音語音通信技術(shù)樹立了新標(biāo)準(zhǔn),提供了一種具有突破性潛力的舒適智能項圈。”

 

信息來源:21dB聲學(xué)人

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