الذكاء الاصطناعي
هل فقاعات الصوت هي الخطوة التالية للأجهزة المانعة للضوضاء؟
أضف Securities.io إلى مصادرك المفضلة على Google
من سوق سماعات الرأس من المتوقع أن ينمو بوتيرة ثابتة معتدلة من 2024 إلى 2029. حقق السوق إيرادات عالمية قدرها US$18.0 مليار في 2024. سيتوسع بمعدل يقارب 2.4٪ خلال السنوات الخمس القادمة. في 2024، يمثل كل منها حوالي 0.2 قطعة في سوق سماعات الرأس في 2024.
على مر السنين، تطور هدف سماعات الرأس. ومع ذلك، ظل الهدف الأساسي هو نفسه: إلغاء الضوضاء. والآن، يحصل هذا الهدف لسماعات الرأس كأجهزة مانعة للضوضاء على دفعة جديدة من خلال تبني الذكاء الاصطناعي.
سماعات الرأس الذكية تخلق فقاعة صوتية فعّالة على مسافة قليلة من الأقدام
فريق من باحثي جامعة واشنطن توصل إلى حل سماعات فريد. لقد طوروا نموذجًا أوليًا يساعد المستمعين على إنشاء ‘فقاعة صوتية’. تجمع خوارزميات الذكاء الاصطناعي مع نموذج السماعات لتنتج حلاً يسمح للمرتدين بسماع الأشخاص يتحدثون داخل فقاعة ذات نصف قطر قابل للبرمجة يتراوح بين 3 إلى 6 أقدام.
المصدر: University of Washington
الجهاز قادر على خفض الأصوات والضوضاء خارج الفقاعة بمتوسط 49 ديسيبل.
أثناء شرح القدرات الفريدة التي قد يجلبها الحل، قال المؤلف الرئيسي شايام جولاكوتا، أستاذ جامعة واشنطن في كلية بول ج. ألين لعلوم الحاسوب والهندسة، ما يلي:
“يمكن لنظام الذكاء الاصطناعي الخاص بنا تعلم المسافة لكل مصدر صوت في الغرفة ومعالجة ذلك في الوقت الفعلي، خلال 8 مللي ثانية، على جهاز السمع نفسه.”
كان الباحثون حذرين بشأن جعل الحل واقعيًا، عمليًا، وممكنًا. أنشأوا النموذج الأولي باستخدام سماعات متوفرة تجاريًا حولنا. أولاً، قاموا بتركيب ستة ميكروفونات صغيرة عبر عصابة الرأس لتمكين شبكة الفريق العصبية من تتبع الأصوات المختلفة التي تصل إلى كل ميكروفون. تعمل الشبكة العصبية على حاسوب مدمج صغير مثبت على السماعات.
بمجرد تشغيل هذا النظام بالكامل تم وضعه في العمل، يقوم بقمع الأصوات القادمة من خارج الفقاعة ثم يعيد تشغيلها ويزيدها قليلاً داخل الفقاعة.
يتطلب تدريب النظام القائم على الذكاء الاصطناعي تفكيرًا مبتكرًا. ابتكر الباحثون حلاً ذكيًا، حيث وضعوا السماعات على رأس تمثال، وقامت منصة روبوتية بتدوير الرأس بينما كان مكبر صوت متحرك يُصدر أصواتًا من مسافات مختلفة.
بجانب نظام التمثال، جمع الفريق بيانات من مستخدمين بشريين في 22 بيئة داخلية مختلفة، بما في ذلك المكاتب والمساحات السكنية. كان الهدف تدريب النظام لإنشاء فقاعات صوتية في بيئات مختلفة. لم يكن لديهم مجموعة بيانات صوتية قائمة على المسافة متاحة بسهولة تم جمعها في العالم الحقيقي، ولهذا السبب أثبت الحل الذكي فعاليته.
شرحًا لماذا نجحت الطريقة والتجربة، أشار الباحثون إلى سببين أساسيين. السبب الأول هو أن رأس المرتدي يمكنه عكس الأصوات، مما يساعد الشبكة العصبية على تمييز الأصوات من مسافات مختلفة. الثاني، أن خوارزمية الذكاء الاصطناعي يمكنها مقارنة الأصوات المختلفة ذات الترددات المتنوعة بكفاءة لتحديد مسافة أي مصدر صوت.
في شرح الاختراق الذي يمكن أن يحققه هذا البحث، قال جولاكوتا:
“هل نحتاج إلى مسافة كبيرة لإنشاء هذه ‘الفقاعة الصوتية’؟ ما أظهرناه هنا هو أننا لا نحتاج ذلك. تمكنا من القيام بذلك باستخدام فقط الميكروفونات على السماعات وفي الوقت الحقيقي، وهو أمر مفاجئ إلى حد ما.”
قريبًا، سيعمل الباحثون على ضمان أن التقنية تعمل بسلاسة على سماعات الأذن المساعدة وسماعات الأذن المانعة للضوضاء. في الوقت الحالي، يعرف النظام فقط كيفية العمل في الأماكن الداخلية، والحصول على صوت تدريب نظيف ليس صعبًا. سيتطلب النجاح المستقبلي من الباحثين تطوير استراتيجية جديدة لتحديد موضع الميكروفونات.
السماعات هي منتجات تشارك فيها العديد من الشركات التقنية الرائدة عالميًا في الإنتاج. كما نرى أعلاه، يتم تجربة واختبار الحلول بانتظام من قبل أقسام البحث والتطوير في هذه الشركات. بينما إنشاء فقاعة صوتية مدعومة بالذكاء الاصطناعي هو إنجاز فريد، توجد حلول تستفيد من الذكاء الاصطناعي لإلغاء الضوضاء. في الفقرات التالية، نناقش بعض هذه الحلول التجارية المتاحة من قادة السوق.
انقر هنا لتعرف عن الحرير الذي يمكنه مكافحة تهديد الضوضاء.
1. Sony
هنا، سنتحدث عن حل محدد من سوني يمثل جهود البحث والتطوير للشركة في هذا المجال. الحل هو سماعة سوني اللاسلكية الملغية للضوضاء ستيريو، MDR-ZX780DC.
وظيفة إلغاء الضوضاء في هذا الحل تتضمن دائرة إلغاء الضوضاء التي تستشعر الضوضاء الخارجية عبر ميكروفونات مدمجة وتُرسل إشارة إلغاء معاكسة مساوية لسماعة الرأس.
المستخدم حر في اختيار وظيفة إلغاء الضوضاء. كل ما يحتاجه المستخدم هو الضغط مع الاستمرار على زر الطاقة لمدة حوالي ثانيتين عندما تكون السماعة مغلقة لتشغيل السماعة. عندما يتم تشغيل وظيفة إلغاء الضوضاء، يضيء المؤشر (الأخضر)، وتُضبط وضعية إلغاء الضوضاء إلى NC Mode B.
الآن، دعونا نلقي نظرة محددة على استخدام الذكاء الاصطناعي في هذه السماعات. هنا، إلغاء الضوضاء بالذكاء الاصطناعي هو وظيفة تختار تلقائيًا أحد أوضاع إلغاء الضوضاء لتوفير أكثر وضعية فعّالة من خلال تحليل مكونات الصوت المحيطة على الفور.
خلال 3 ثوانٍ، يبدأ سماعة الرأس الملغية للضوضاء المدعومة بالذكاء الاصطناعي في تحليل مكونات الصوت المحيطة. أثناء تشغيل وضع التحليل، يبقى مستوى الصوت من السماعات منخفضًا، ويستمر المؤشر في وميض الضوء الأخضر.
حافظ الحل على مرونته من خلال تقديم ثلاثة أنواع من أوضاع إلغاء الضوضاء:
- NC Mode A
- NC Mode B
- NC Mode C
الوضع الأول يقلل الضوضاء التي تحتوي على كمية كبيرة من الأصوات المتوسطة إلى منخفضة التردد، بينما يقلل NC Mode B بشكل فعال كمية كبيرة من الأصوات ذات التردد الفائق المنخفض. NC Mode B فعال في تقليل الضوضاء الخلفية التي تُسمع أساسًا في الحافلة أو القطار.
أخيرًا، NC Mode C مخصص لتقليل الضوضاء القادمة من نطاق واسع من الأصوات الهادئة نسبيًا. هذا الوضع جيد لتقليل الضوضاء الخلفية الموجودة في بيئة المكتب، مثل تلك الصادرة عن الحواسيب، وآلات النسخ، إلخ.
SONY مخطط السعر
في 14 مايو 2024، نشرت مجموعة سوني النتائج المالية الموحدة للسنة المالية المنتهية في 31 مارس 2024. بلغت مبيعات FY23 الموحدة 13 تريليون 20.8 مليار ين، وهو رقم قياسي جديد. كان الدخل التشغيلي الموحد 1 تريليون 208.8 مليار ين، وصافي الدخل 970.6 مليار ين، وEBITDA المعدل الموحد 1 تريليون 818.0 مليار ين.
2. Apple
شركة أخرى حققت تقدمًا كبيرًا في هذا المجال هي أبل.AirPods Pro2 تأتي بقدرة إلغاء ضوضاء نشط تصل إلى ضعف ما كانت عليه لتوفير صوت تكيفي يضبط التحكم في الضوضاء وفقًا لبيئة المرتدي. علاوة على ذلك، توفر جودة صوت غامرة مع صوت مكاني مخصص.
الأداء الصوتي المتقدم لمنتج أبل يستمد قوته من شريحة H2 الداخلية التي تعمل مع السائق والمضخم لإنشاء صوت واضح وعالي الدقة. يعمل الحل على خوارزميات حسابية لتقديم إلغاء الضوضاء، صوت ثلاثي الأبعاد متطور، عمر بطارية فعال، وتأخير صوت لا يُلاحظ من الطرف إلى الطرف.
إحدى الميزات الفريدة لشريحة H2 هي خوارزمية التكيف، التي يمكنها معالجة الصوت بسرعة أكبر وضبط الصوت في اللحظة الدقيقة التي يُسمع فيها.
الحل يحتوي على ميكروفون مواجه للداخل متوافق مع خوارزميات تعزيز الصوت للتعرف على صوت المستخدم وتوضيحه. النتيجة هي مكالمات هاتف وفيديو طبيعية تمامًا.
تعمل شريحة H2 بالتزامن مع سائق ومضخم مخصصين لتقليل تشوهات التشغيل. ما يسمعه المستخدم – بدوره – هو باس عميق وصوت عالي واضح عبر مجموعة من مستويات الصوت.
معايير إلغاء الضوضاء التي حققتها أبل تم إنجازها بشكل ملحوظ. تُخفض الضوضاء حتى 2X مع إلغاء ضوضاء نشط بمستوى احترافي. يمكن للسائق والخوارزميات الصوتية إزالة المزيد من الضوضاء غير المرغوب فيها.
وضع الشفافية في AirPods من أبل يستفيد من قدرة شريحة H2 على تقليل شدة الضوضاء العالية، بما في ذلك تلك الناتجة عن صفارات الإنذار أو الأدوات الكهربائية. يمكنه تقليل الضوضاء بمعدل 48,000 مرة في الثانية.
ميزة عزل الصوت يمكنها تحسين جودة المكالمات الهاتفية في الظروف الصاخبة أو العاصفة. يمكن للصوت الحسابي المتقدم تقليل الضوضية الخلفية مع عزل وتوضيح صوت المتحدث للمستمع.
ميزة حجم الصوت المخصصة المدفوعة بالتعلم الآلي يمكنها فهم تفضيلات الاستماع في بيئات مختلفة – وتكييف الأصوات بناءً على أنماط المستخدم مع مرور الوقت.
بشكل عام، حل إلغاء الضوضاء من أبل موجه لجعل صوت الجهاز وجودة الصوت أكثر تخصيصًا. وهو يعتمد إلى حد كبير على الذكاء الاصطناعي وتعلم الآلة.
AAPL مخطط السعر
في 31 أكتوبر 2024، أعلنت أبل عن النتائج المالية للربع الرابع من عامها المالي 2024 المنتهي في 28 سبتمبر 2024. سجلت الشركة إيرادات ربع سنوية قدرها $94.9 مليار، بزيادة 6٪ على أساس سنوي، وربحية مخففة للسهم الواحد $0.97.
3. Bose
أخيرًا، سننظر إلى الشركة التي أصبحت مرادفة لجودة الصوت الفاخرة: Bose!
في أغسطس 2024، عقدت Bose شراكة مع Bragi، رائد سماعات الذكاء الاصطناعي. الهدف كان تقديم حلول صوتية قابلة للترخيص ومفتوحة للماركات، وتبسيط عملية بناء منتجات صوتية عالية الجودة للعلامات التجارية العالمية.
كان هناك ثلاثة أهداف لهذه الشراكة: الأول هو إلغاء الضوضاء. تشتهر Bose بتقنية ANC التي تعني إلغاء الضوضاء النشط. يمكنها القضاء على الضوضاء غير المرغوب فيها، مما يضمن تجربة استماع غير متقطعة، سواء في بيئة حضرية صاخبة أو أثناء رحلة طويلة.
الثاني كان جانب الصوت الغامر. في هذا، يمكن لحل المنتج تقديم مساحة صوتية أوسع وأكثر اتساعًا، مما ينتج تجربة استماع متعددة الأبعاد.
أخيرًا، يمكن لطيف تكنولوجيا الصوت بالذكاء الاصطناعي من Bose تحسين وضوح الصوت مع تواصل واضح ونقي في البيئات الصاخبة. النتيجة تجعل الصوت مثاليًا لتطبيقات الاتصالات، المؤتمرات، وأكثر.
أثناء الحديث عن الشراكة، قال نيكولاس سميث، كبير استراتيجيي في Bose، ما يلي:
“من خلال الشراكة مع Bragi، نوسع تأثير Bose في سوق الصوت القابل للارتداء، مقدمين تجاربنا الصوتية المشهورة لمزيد من الناس حول العالم.”
من ناحية أخرى، قال نيكولاي هفيد، الرئيس التنفيذي في Bragi:
“دمج تقنيات الصوت المتقدمة من Bose مع Bragi سيمكن العلامات التجارية من تقديم تجارب صوتية لا مثيل لها وتوفير ميزة تنافسية لسماعات الرأس.”
في نوفمبر 2024، أطلقت Bose خط منتجاتها، Ultra Open Earbuds، التي تشغل صوتًا خاصًا مع السماح للضوضاء الخارجية بالبقاء لتبقي المستخدمين على وعي.
بشكل عام، تزدهر ابتكارات Bose في مجال إلغاء الضوضاء بفضل استخدامها للميكروفونات داخل وخارج أغطية الأذن لمراقبة الأصوات حول المرتدي وإنتاج إشارة معاكسة على الفور لإلغائها. مع إلغاء الضوضاء القابل للتعديل، يمكن للمستخدم التحكم في مقدار – أو قلة – الضوضاء الخارجية التي يسمعها.
مستقبل أجهزة إلغاء الضوضاء
مع تزايد الضجيج والضوضاء في عالمنا الحضري الحديث، يصبح إلغاء الضوضاء أمرًا سيتطور في صناعة الصوت. مع وضع أهميته في الاعتبار، يسعى التقنيويون حول العالم باستمرار لجعلها أكثر تطورًا. وما هو أفضل من تبني الذكاء الاصطناعي لجعلها أكثر تطورًا؟
في مايو 2024، أفاد MIT Technology Review عن نظام ذكاء اصطناعي تجريبي لسماعات إلغاء الضوضاء. هدف النظام إلى حل أحد عيوب هذه الأجهزة: ميلها إلى خفض الأصوات بشكل غير انتقائي. جاء الحل في شكل ميزة تسمى الاستماع إلى الكلام المستهدف. تمكن هذه الميزة المستخدمين من اختيار شخص يبقى صوته مسموعًا حتى عندما يتم إلغاء جميع الأصوات الأخرى. لتفعيل نظام الاستماع إلى الكلام المستهدف، يضغط المرتدي على زر في السماعات لعدة ثوانٍ بينما يواجه الشخص الذي يرغب في التركيز عليه.
استخدام الفقاعات لإلغاء الضوضاء هو شيء قامت به شركات متخصصة مثل Silentium أيضًا منذ فترة. طورت Silentium عائلة Quiet Bubble™، مفهوم في Silentium لتقليل الضوضاء المزعجة بغض النظر عن مصادرها.
لتحقيق هدفها، تقوم الشركة بدمج الخصائص الفيزيائية لمجالات الضوضاء غير المرغوب فيها في منطقة هادئة مرغوبة. يتم ذلك عبر خوارزمية متعددة القنوات تسمح بالتحكم في حقل الصوت الناتج عن مجموعة من مكبرات الصوت.
تنطبق حلول Silentium على مجموعة من السيناريوهات. هناك فقاعة هادئة عامة، ومسند رأس نشط لإنشاء منطقة هادئة، وسماعة رأس نشطة. الشركة قادرة على تصميم وبناء منتج ANC مخصص تمامًا لاحتياجات المستخدم. يمكنها بناء مناطق هادئة داخل القطارات المزدحمة ومحطات المطارات للركاب لاستخدامها كمكان للسلام والخصوصية النسبية.
بشكل عام، إلغاء الضوضاء – عبر الفقاعات وأكثر – يكتسب زخماً عبر الصناعات، بما في ذلك الأدوات والأجهزة المستخدمة في المنزل، حلول السيارات، المعدات الصناعية المولدة للضوضاء، النقل، وأكثر. إنه الخطوة التالية إلى الأمام!
انقر هنا للحصول على 5 ملحقات ضرورية للمكتب المنزلي.
(AAPL )
