الاستدامة
إنقاذ الأرواح باستخدام تقليل الضوضاء المدعوم بالذكاء الاصطناعي
يمكن للذكاء الاصطناعي أن يقوم بالعديد من الأشياء. بحلول الآن، نحن على دراية كبيرة بقدراته وإمكاناته. ومع ذلك، عندما نسمع عن إنقاذ الأرواح باستخدام تقليل الضوضاء المدعوم بالذكاء الاصطناعي، لا بد أن نشعر بالدهشة! ومع ذلك، لم يعد الأمر مجرد خيال أو واقع افتراضي. تُظهر الأبحاث الأخيرة نظامًا جديدًا نظام تقليل الضوضاء القائم على الذكاء الاصطناعي لاكتشاف الضحايا بكفاءة بواسطة الطائرات بدون طيار. يثبت النظام فائدته بشكل خاص في حالات الكوارث الطبيعية.
تقليل الضوضاء المدعوم بالذكاء الاصطناعي: تعزيز قيمة الطائرات بدون طيار
لقد أثبتت الطائرات بدون طيار قيمتها من خلال إظهار نتائجها في عمليات البحث والإنقاذ، والتي تصبح حاسمة وصعبة الإنجاز بكفاءة بعد الكوارث الطبيعية واسعة النطاق مثل الزلازل. في أعقاب مثل هذه الكوارث، أحد أبرز الآثار المترتبة على الزلزال هو حجم الأنقاض المتولد.
ومع ذلك، تُنتج الطائرات بدون طيار، بمراوحها، كمية كبيرة من الصوت. هذا الصوت، الذي يُنظر إليه غالبًا كضوضاء، يغمر للأسف الأصوات البشرية التي قد تأتي من تحت الأنقاض وتطلب المساعدة. من خلال معالجة هذه المشكلة، تساعد الابتكار العلمي الذي نناقشه هنا على كبح ضوضاء الطائرات بدون طيار بفعالية وتعزيز الأصوات البشرية. الركيزة الأساسية لهذا الحل هي نموذج ذكاء اصطناعي قوي يُعرف باسم GANs أو الشبكات التوليدية الخصمية.
انقر هنا للحصول على قائمة بأفضل خمس شركات طائرات بدون طيار للاستثمار فيها.
كيف تعمل GANs؟
يمكن لنموذج الذكاء الاصطناعي الذي تستخدمه GANs أن يتعلم مجموعة من أنواع البيانات بدقة. تم استغلال هذه الخاصية أو الميزة من قبل الباحثين/المطورين لتعلم النموذج بدقة الأنواع المختلفة لبيانات صوت مراوح الطائرات بدون طيار.
بعد أن يتعلم هذه الأصوات، يمكن للنموذج المتعلم أن يولد صوتًا مشابهًا لصوت مراوح الطائرات بدون طيار. يُطلق على هذا الصوت اسم الصوت الزائف للطائرة بدون طيار.
كان الحل النهائي هو طرح هذا الصوت الزائف للطائرة بدون طيار من الصوت الفعلي الملتقط بواسطة الميكروفونات الموجودة على متن الطائرة. النتيجة كانت تمكّن المشغل من سماع الأصوات البشرية المحيطة بوضوح وبشكل صحيح والتعرف عليها.
حظيت التقنية وآلية تطويرها بإشادة كبيرة من المجتمع العلمي. وكانت لها عدة مزايا مقارنةً بنظام تقليل الضوضاء التقليدي.
على سبيل المثال، يمكنه كبح ضوضاء الطائرات بدون طيار بكفاءة ضمن نطاق تردد ضيق بدقة أكبر. كما تبين أنه مرن بما يكفي للتكيف مع تقلبات ضوضاء الطائرات بدون طيار في الوقت الفعلي.
علاوة على ذلك، أظهرت اختبارات الحل نتائج مثيرة للإعجاب من حيث قدرته على تعزيز مستويات الصوت البشري بشكل ملحوظ. بينما نلخص فوائد الحل الجديد ولماذا يمكن أن يكون نعمة لمهام البحث والإنقاذ المستقبلية، صرّح البروفيسور تشينثاكا بريماشاندرا من قسم الهندسة الإلكترونية بمدرسة الهندسة في معهد شيبورا للتكنولوجيا بما يلي:
“إن كبح ضوضاء مراوح الطائرات بدون طيار من مزيج الأصوات مع تعزيز وضوح أصوات البشر يمثل مشكلة بحثية هائلة. إن شدة ضوضاء الطائرات بدون طيار المتغيرة، التي تتقلب بشكل غير متوقع مع حركات الطيران المختلفة، تعقّد تطوير مرشح معالجة إشارة قادر على إزالة صوت الطائرة بدون طيار بفعالية من المزيج. يستخدم نظامنا الذكاء الاصطناعي للتعرف بفعالية على صوت المروحة ومعالجة هذه القضايا.”
تم إجراء كمية كبيرة من الأبحاث في مجال تقليل الضوضاء. واحدة من أبرز الأبحاث جاءت من جامعة لوفبورغ. تم تسمية هذا الحل بـ Sonobex، وقد عالج هذا الحل المخاطر الصحية التي يسببها الضوضاء البيئية لنا، بما في ذلك طنين الأذن وفقدان السمع، انخفاض ضغط الدم، وأمراض القلب والأوعية الدموية. كما يؤدي إلى ضعف الإدراك لدى الأطفال ويعطل نومنا وصحتنا العقلية والاجتماعية.
انقر هنا لتتعرف على كل ما يتعلق بالاستثمار في الذكاء الاصطناعي.
Sonobex: هياكل إلغاء الضوضاء للبيئات الحضرية
يتصدى Sonobex لأحد التحديات الأساسية التي تواجه معظم حلول إلغاء الضوضاء البيئية: كيفية التقليل دون حجب تدفق الهواء والضوء بحرية في الغرفة. استكشفت الأبحاث المواد الميتا الصوتية، وخاصة البلورات الصوتية، لإنشاء حواجز ضوضاء فعّالة من خلال ترتيبها في صفوف من القضبان الأسطوانية.
رأى الباحثون أنه من الممكن تعديل نطاق التردد الصوتي المحجوب بهذه الطريقة. أدى هذا الاكتشاف إلى توسيع قابلية تطبيق الحل. يمكن استخدام حواجز الصوت في البناء، الصناعة، النقل، وتوليد الطاقة.
نظرًا لأن التباعد كان قابلًا للتعديل، يمكن ترك مساحة كافية بين الحاجزين لتسهيل تدفق الهواء والضوء. كما يتيح هذا التدفق إمكانية تبريد المعدات بالهواء.
غالبًا ما تُعد الحلول المعمارية عائقًا أمام تحقيق التفوق الجمالي. هذا الحل خالٍ من ذلك بمعنى أنه يمكن تصنيعه من مجموعة متنوعة من المواد.
يمكن للمعماريين استكشاف خيارات متنوعة. على سبيل المثال، يمكن استخدام مُقلل الضوضاء كغطاء للنافذة. كان ذلك إضافة قيمة كبيرة حيث إن حمل الرياح غالبًا ما كان يسبب مشاكل للحواجز الصلبة التقليدية، والتي تتطلب دعمًا كبيرًا. ساعدت الفجوات في هذا النظام وعامل نفاذية الرياح على تقليل هذه المشكلة.
أثبت الحل قيمته خارج المختبر من خلال كونه عمليًا، منخفض التكلفة، صديقًا للبيئة، ومناسبًا لصحة ورفاهية الإنسان.
في الواقع، حصل Sonobex على العديد من الجوائز خلال مسار ابتكاره. تلقى تمويلًا بحثيًا من وكالة تطوير إيست ميدلاندز، ومجلس البحوث الهندسية والعلوم الفيزيائية (EPSRC)، وإنوفيت يو كي، والأكاديمية الملكية للهندسة.
تم توضيح جدوى الابتكار للتطبيق الواقعي بوضوح عندما قامت شركة الهندسة والتصنيع الهولندية Merford بشرائه في يناير 2017. لتعزيز مصداقية المنتج، حصل Sonobex على شهادة ضمان الجودة ISO 9001:2005، مما عزز موقعه في السوق. كدليل على قبوله المتزايد وفعاليته، تُستخدم الآن ألواح الصوت NoiseTrap من Sonobex بشكل متزايد في مواقع مختلفة عبر أوروبا.
وفقًا لجوست فيرتورن، مدير تطوير الشركات في Merford:
“قدّم Sonobex بالضبط ما كانت Merford – التي لديها أكثر من ستين عامًا من الخبرة في التحكم بالضوضاء – تبحث عنه.”
الشركات مثل Merford التي تنشط في مجال الصوت وتقليل الضوضاء تبحث باستمرار عن حلول مثل Sonobex. الآن، سنستعرض منتجات تقليل وإلغاء الضوضاء التي تقودها الشركات في الفئات القادمة.
#1. ThinkLabs’ ThinkBox: سماعة طبية يمكنها الاستماع إلى الأصوات في أكثر البيئات صخبًا
تُعد السماعات الطبية ضرورية لتشخيص المريض في الوقت المناسب بأكثر الطرق كفاءة من حيث الوقت والموارد. ومع ذلك، في بيئات ذات ضوضاء عالية، مثل مركز علاج مؤقت في ساحة معركة، أو على متن طائرة، يصبح من الصعب على المتخصص الطبي سماع أصوات جسم المريض.
قامت ThinkLabs، الشركة المعروفة المصنعة للسماعات الطبية، بحل هذه المشكلة من خلال إعادة توظيف تقنية السماعة بطريقة متقدمة للغاية. يأتي الجهاز، إلى جانب ميزات أخرى، بتقنية ترشيح تشمل خمسة فلاتر مختلفة. يمكنه ترشيح أصوات معينة بكفاءة وترك ما يلزم سماعه فقط.
وفقًا لتشارلز هاردينغ، مهندس الطب الحيوي المشارك في المشروع:
“من بين الفلاتر الخمسة، هناك فلتران للقلب يعملان على عزل أصوات القلب فقط؛ فلتران للرئتين يستهدفان أصوات الشهيق والزفير؛ وفلتر واسع النطاق يتيح للفرق الطبية تسجيل الأصوات للحصول على تشخيصات رأي ثاني وكذلك للتدريب.”
يخدم الفلتر واسع النطاق ثلاثة أغراض: الطب عن بُعد، المراقبة عن بُعد، والإرشاد عن بُعد. من خلال السماعة، يمكن تسجيل الصوت وإرساله إلى متخصص طبي آخر للحصول على مساعدته أو نصيحته. يساعد الجهاز المتخصصين الطبيين في وزارة الدفاع على علاج الجرحى من المقاتلين بشكل أكثر فعالية. تقع Thinklabs في سينتنيل، كولورادو، الولايات المتحدة، وهي كيان خاص تأسست عام 1991 على يد كليف سميث. يُقدّر إيراد الشركة السنوي بحوالي US$16 million.
#2. Qualcomm تقنية إلغاء الصدى وتخفيف الضوضاء المملوكة
تثبت تقنية إلغاء الصدى وتخفيف الضوضاء cVc من Qualcomm فعاليتها عند إجراء مكالمة صوتية باستخدام سماعة رأس ستيريو بلوتوث أو سماعات الأذن. تنقل صوتًا واضحًا تمامًا من خلال تقنية التقاط الصوت النقي (CVC) عن طريق إلغاء الضوضاء المحيطة، وضوضاء الطريق، والضوضاء الناتجة عن حديث الأشخاص القريبين.
تقنية cVc من Qualcomm هي مجموعة من الخوارزميات التي تعمل على مسار الإرسال والاستقبال للمكالمات الصوتية وتوفر جودة صوت مثالية بغض النظر عن موقع المتلقي. تضمن خاصية إلغاء الصدى تقليل الصدى الصوتي للحصول على محادثة ثنائية الاتجاه أكثر طبيعية.
كما يضمن الحل جودة صوت ثابتة، متغلبًا على تحديات فقدان الحزم وإخفاء أخطاء البت. يضمن أن عدم استقرار الاتصال اللاسلكي لا يؤثر على جودة الصوت. يحتوي على عدة ميزات أخرى تعزز تجربة المستخدم، بما في ذلك التحكم التلقائي في الكسب، معادلات الإرسال/الاستقبال، خصائص الضوضاء المريحة، التحكم في الصراخ، قدرات المعالجة غير الخطية، المعادلات التكيفية، خلط تدفقات إضافية، تكامل الكلام المعزز بالتردد، وغيرها الكثير.
وفقًا لأحدث البيانات المالية المتاحة، حققت Qualcomm US$9.9 billion في إيرادات GAAP في الربع المنتهي في 24 ديسمبر 2023. وكان ربح السهم وفقًا لمبادئ المحاسبة المقبولة عمومًا (GAAP) 2.46 دولارًا أمريكيًا.
#3. Silentium تقنية التحكم النشط في الضوضاء (ANC)
تُعرف Silentium بأنها مبتكرة رائدة في مجال أبحاث تقنية إلغاء الضوضاء النشط. حلولها قادرة على خفض الصوت حتى 90٪، بغض النظر عن مصدره، سواء كان غطاء فرن، نظام تهوية، محرك سيارة، أو قطار صاخب.
تقنية التحكم النشط في الضوضاء التي طورتها Silentium هي حل ثوري لإدارة الصوت. يمكن لخوارزمياتها متابعة تغيرات طيف الضوضاء بشكل تكيفي وفي الوقت الفعلي.
الحل النهائي صغير الحجم، منخفض التكلفة، وفعال للغاية للضوضاء منخفضة/متوسطة التردد. يمكنه إنتاج حلول تجارية ناجحة عبر العديد من التطبيقات، بما في ذلك المنزل، المكتب، وأماكن العمل الصناعية. يلبي احتياجات كل من صناعات السيارات والنقل.
الحل فريد في آلية توصيله من حيث أنه يمكنه خفض الضوضاء النشطة إما من المصدر أو بإنشاء مناطق شخصية من الهدوء. تُسمى هذه المناطق بـ “فقاعات الهدوء”.
وفقًا لأحدث المعلومات المتاحة، تواصل Silentium توسيع مستويات تطوير وإطلاق برنامجها Active Acoustics.
أغلقت الشركة جولتها التمويلية من السلسلة D بحوالي US$63 million، جاء 20 مليون دولار كجزء من جولتها الموسعة من السلسلة D، التي قادتها Menora Mivtachmin وMeitav Dash.
كانت شركة الإلكترونيات العالمية Molex أيضًا أحد المستثمرين المشاركين. أثناء حديثه عن تدفق الاستثمارات، قال يوئيل نوار، الرئيس التنفيذي لشركة Silentium:
“نرحب بشركاء جدد يشاركوننا الشغف نفسه بمجال الصوتيات ويرون القيمة في تعزيز الخصوصية والرفاهية من خلال مساحات صوت شخصية. مع هذه الاستثمارات الجديدة، سنوسع تطوير وإطلاق حلول برنامج Active Acoustics لمصنعي المركبات وموردي السيارات – خاصةً مع تطور متطلبات NVH في عصر التنقل الكهربائي والذاتي.”
إيقاف خطر الضوضاء
اعترفت الوكالة الأوروبية للبيئة (EEA) بأن تلوث الضوضاء يمثل مشكلة كبيرة، لكل من صحة الإنسان والبيئة. تُظهر تقرير الوكالة الأوروبية للبيئة حول الضوضاء البيئية أن عشرين بالمئة من سكان أوروبا يتعرضون لمستويات ضوضاء طويلة الأمد تضر بصحتهم.
هذا يترجم إلى أكثر من 100 مليون شخص في القارة. يذكر التقرير أن التعرض الطويل الأمد للضوضاء يمكن أن يؤدي إلى مجموعة من الآثار الصحية، بما في ذلك التأثيرات السلبية على الجهاز القلبي الوعائي والتمثيل الغذائي.
وفقًا للتقديرات، يتسبب الضوضاء البيئية في 48,000 حالة جديدة من أمراض القلب الإقفارية سنويًا، بالإضافة إلى 12,000 حالة وفاة مبكرة. كما يؤدي إلى معاناة ما يصل إلى 22 مليون شخص من الانزعاج المزمن العالي و6.5 مليون آخرين من اضطراب النوم المزمن العالي. ومن المدهش أن 12,500 طفلًا في المدارس يعانون من ضعف القراءة في المدرسة نتيجة ضوضاء الطائرات.
وفقًا للدراسات التي أجرتها منظمة الصحة العالمية، تُعد الضوضاء السبب البيئي الثاني الأكبر للمشكلات الصحية، وتأتي في المرتبة الثانية بعد تلوث الهواء.
إن حماية سكاننا من الآثار الضارة لتلوث الضوضاء ضرورة لا يمكن إغفالها وإلا سنعرض أنفسنا للخطر. هناك حاجة ملحة لتعزيز أبحاث تقليل الضوضاء من خلال إنشاء تآزر مع نماذج تكنولوجية متطورة أخرى مثل الذكاء الاصطناعي. الخبر السار هو أن جهودًا كبيرة تُبذل بالفعل في هذا الاتجاه.
