編輯推薦：來自重慶大學等機關的研究人員報道了一種用于與機器通信的可穿戴式翻譯接口的防水聲傳感器(WAS)，具有一系列引人注目的功能，可高保真錄音、具有98%的語音識别準确率、并使用語音識别對智能汽車進行無線控制。代表着人工智能人機互動領域的一項裡程碑式的工作，并支援從基于觸摸的裝置到語音操作的電子系統的演變。
人工智能(AI)、物聯網(IoT)和智能家居的快速發展正在以有意義和根本性方式更新我們的生活方式，而這種變化的基石是人和機器之間強大而準确的交流。連接配接使用者和機器的人機界面是這種交流的結構化系統，可以包括語音或手勢，後者是目前廣泛采用的語言。與機器的交流和互動正在改變我們的生活方式。然而，開發一種同時具有防水、耐磨、高保真和高精度人機互動功能的聲學界面仍然是一個巨大的挑戰。
來自重慶大學的學者報道了一種用于與機器通信的可穿戴式翻譯接口的防水聲傳感器(WAS)。由于内部微粒的聲音響應能力，IS具有明顯的0.1-20 kHz的頻率響應範圍，幾乎覆寫了整個人體聽覺範圍。WAS對人體排汗穩定，顯示全方位響應，并顯示0.0001 kHz的出色頻率檢測分辨率。WAS具有一系列引人注目的功能，可以作為可穿戴的聲學人機界面和高保真的音樂錄制聽覺平台。此外，在人工智能算法的輔助下，基于WAS的聲學接口具有顯著的98%的語音識别準确率。最後，基于WAS的聲學接口示範了說話人驗證和身份識别，以便在高度安全的生物特征認證系統中實作，并使用語音識别對智能汽車進行無線控制。這種基于WAS的聲學接口代表着用于人機互動的高保真翻譯平台朝着包括物聯網、輔助技術和智能識别系統在内的實際應用的方向發展。相關文章以“A Personalized Acoustic Interfacefor Wearable Human–Machine Interaction”标題發表在Advanced Functional Materials。
論文連結：
https://doi.org/10.1002/adfm.202109430
圖1.WAS的設計、工作原理和頻率響應性能。a)作為可穿戴人機互動應用的聲敏腕帶的WAS示意圖。b)制作的可穿戴裝置的照片是。c)将制作好的可穿戴裝置的照片貼在出汗的手腕上，以便進行聲學傳感。d)WAS的原理圖設計。e)用于電信号産生的周期性接觸和分離過程中電荷轉移的勢阱模型。f)将該作品的最高響應頻率與其他報道的作品進行比較。
圖2.對WAS聲音的響應特性。a)在94dB的SPL下進行頻率響應測量。b)輸出電壓低于1 kHz，SPL為94dB；c)FFT處理後的頻譜。d)聲壓級對輸出電壓幅值等。e)電壓和f)頻率為1和1.0001 kHz的兩個單色聲波同時激勵下，經快速傅立葉變換處理後的頻譜。
圖3.作為音樂錄制高保真聽覺平台的基于WAS的聲敏腕帶及其防水示範。a)錄制著名古典音樂“匈牙利舞曲第5号”b)原始和記錄的聲波資訊和c)對應的聲譜圖。d)在運作前對句子“這是一個可穿戴的無線聲學人機界面”進行錄音。
圖4.基于WAS的說話人驗證系統和實時無線智能小車控制系統。a)基于WAS的說話人确認系統原理圖。b)示範基于WAS的說話人驗證系統的照片。c)從授權使用者處擷取的電壓信号和對應的短語“開門”的短時傅立葉變換頻譜圖。d)實時無線智能小車控制系統示意圖。e)示範基于WAS的智能汽車控制系統的照片。
在這項工作中，報道了一種可穿戴的、防水的聲學人機接口，它具有全方位的響應、寬的工作帶寬、自供電的工作方式和低成本的特點。與以前報道的先進聲傳感器(如電容式、壓阻式、壓電式和摩擦電式聲傳感器)相比，WAS是防水的，由于其内部微粒的聲音響應性，在0.1-20 kHz的工作頻率範圍内表現出顯著的增強，幾乎覆寫了整個人體聽覺範圍。此外，封閉式結構設計和防水PET膜使WAS具有優異的防水性，能夠穩定地抵禦人類排汗。此外，經濟上可行的材料和簡單的制造程式适應了WAS的大規模生産。（文：SSC）
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