Redde Liv med AI-Forbedret Støjundertrykkelse

AI kan gøre mange ting. På nuværende tidspunkt er vi ret godt klar over dens kapaciteter og potentiale. Alligevel, når vi hører om at redde liv med AI-forbedret støjundertrykkelse, bliver vi naturligvis underholdt! Men det er ikke længere et spørgsmål om fantasi eller spekulativ virkelighed. Den seneste forskning viser et nyt AI-baseret støjundertrykkelsessystem for effektiv oftdetektion ved UAV’er. Systemet viser sig især nyttigt i tilfælde af naturkatastrofer. 

AI-Forbedret Støjundertrykkelse: Forbedring af UAV’ernes Værditilbud

Udenbemannede luftfartøjer (UAV’er) har bevist deres værdi ved at vise resultater i søge- og redningsmissioner, som bliver kritiske og svære at udføre effektivt efter store naturkatastrofer som jordskælv. I kølvandet på sådanne katastrofer er en af de mest åbenlyse eftervirkninger af et jordskælv den store mængde murbrokker, der genereres.

Dog genererer UAV’erne, med deres propeller, en betydelig mængde lyd. Denne lyd, ofte opfattet som støj, drukner desværre menneskelige lyde, der kan komme fra under murbrokkerne, og som beder om hjælp. Ved at adressere dette problem hjælper den videnskabelige innovation, vi diskuterer her, effektivt med at undertrykke UAV-lyden og forstærke menneskelige lyde. Grundstenen i denne løsning er en virkelig kraftfuld AI-model kendt som GANs eller Generative Adversarial Networks. 

Klik her for en liste over de fem bedste dronevirksomheder at investere i.

Hvordan fungerer GANs?

AI-modellen, som GANs bruger, kan lære en række datatyper med præcision. Denne egenskab ved modellen blev udnyttet af forskerne/udviklerne, så modellen nøjagtigt kan lære de forskellige typer af UAV-propelllyddata. 

Efter at den har lært disse lyde, kunne den lærte model generere en lignende lyd som UAV-propellernes. Denne lyd blev kaldt den pseudo-UAV-lyd. 

Den endelige løsning var at trække denne pseudo-UAV-lyd fra den faktiske lyd, der blev opfanget af de ombordværende mikrofoner i UAV’en. Resultatet var, at operatøren tydeligt og korrekt kunne høre og genkende menneskelige lyde fra omgivelserne.  

Teknikken og dens udviklingsmekanisme modtog stor ros fra det videnskabelige samfund. Den havde flere fordele i forhold til traditionelle støjundertrykkelsessystemer. 

For eksempel kunne den effektivt undertrykke UAV-støj inden for et smalt frekvensområde meget mere præcist. Den viste sig også at være smidig nok til at tilpasse sig UAV-støjsfluktuationer i realtid. 

Desuden viste test af løsningen imponerende resultater i den forstand, at den væsentligt kunne forbedre menneskelige lydniveauer. Når vi opsummerer fordelene ved den nye løsning og hvorfor den kan være en gave til fremtidige søge- og redningsmissioner, har professor Chinthaka Premachandra fra Afdelingen for Elektronisk Ingeniørkunst på School of Engineering i Shibaura Institute of Technology følgende at sige:

“At undertrykke UAV-propelllyden fra lydblandingen, mens man forstærker hørligheden af menneskelige stemmer, udgør et formidabelt forskningsproblem. Den variable intensitet af UAV-støj, som uforudsigeligt fluktuerer med forskellige flyvebevægelser, komplicerer udviklingen af et signalbehandlingsfilter, der effektivt kan fjerne UAV-lyd fra blandingen. Vores system bruger AI til effektivt at genkende propelllyd og løse disse udfordringer.”

En betydelig mængde forskning er blevet udført inden for støjundertrykkelse. En af de mest bemærkelsesværdige forskningsprojekter kom fra Loughborough University. Navngivet Sonobex, adresserer denne løsning fra universitetet de sundhedsrisici, som miljøstøj påfører os, herunder tinnitus og høretab, lavt blodtryk og hjerte-kar-sygdomme. Det fører også til kognitiv svækkelse hos børn og forstyrrer vores søvn, mentale og sociale velvære. 

Klik her for at lære alt om investering i kunstig intelligens.

Sonobex: Støjannullerende strukturer for bymiljøer

Sonobex tackler en af de centrale udfordringer, som de fleste miljøstøjannullerende løsninger står over for: hvordan man kan reducere støj uden at forhindre fri luft- og lysgennemstrømning i rummet. Forskningen udforskede akustiske metamaterialer, især soniske krystaller, for at skabe effektive støjbarrierer ved at arrangere dem i arrays af cylindriske stænger. 

Forskerne kunne se, at det var muligt at variere det frekvensområde, der blokeres af denne metode. Denne opdagelse førte til større anvendelighed af løsningen. Støjbarriererne kunne bruges i byggeri, industri, transport og energiproduktion.

Da afstanden var justerbar, kunne man tillade tilstrækkelig plads mellem de to barrierer for at lette luft- og lysgennemstrømning. Strømmen skabte også mulighed for luftkøling af udstyret.

Ofte fremstår arkitektoniske løsninger som en hindring for at opnå æstetisk overlegenhed. Denne løsning er fri for det i den forstand, at den kan fremstilles af en række materialer. 

Arkitekterne kunne udforske diverse muligheder. For eksempel kunne støjundertrykkeren bruges som vinduesdække. Det kom som en betydelig værditilføjelse, da vindbelastning ofte udgjorde et problem for konventionelle solide støjbarrierer, som krævede betydelig støtte. Hullerne i dette system og den vindgennemtrængelighed hjalp med at reducere dette problem. 

Løsningen beviste sin værdi ud over laboratoriemiljøet ved at blive funktionel, omkostningseffektiv, miljøvenlig og egnet for ens sundhed og velvære. 

Faktisk modtog Sonobex mange priser i løbet af sin innovationslevetid. Den modtog forskningsmidler fra East Midlands Development Agency, Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC), Innovate UK og Royal Academy of Engineering.

Praktiskheden af innovationen til virkelige anvendelser blev tydeligt demonstreret, da det i januar 2017 blev erhvervet af det hollandske ingeniør- og produktionsfirma Merford. Som et bevis på produktets troværdighed sikrede Sonobex ISO 9001:2005 kvalitetscertificering, hvilket yderligere styrkede dets markedsposition. Som et vidnesbyrd om den stigende accept og effektivitet anvendes Sonobex’ NoiseTrap akustikpaneler nu i stigende grad på forskellige steder i hele Europa.

Ifølge Joost Vertooren, Direktør for Corporate Development, Merford:

“Sonobex leverede præcis det, som Merford – med mere end tres årtiers erfaring inden for støjkontrol – søgte efter.”

Virksomheder som Merford, der er aktive inden for lyd- og støjreduktion, er konstant på udkig efter løsninger som Sonobex. Nu ser vi på sådanne virksomhedsledede støjundertrykkelses- og annulleringsprodukter i de kommende segmenter. 

#1. ThinkLabs’ ThinkBox: Et stetoskop, der kan lytte til lyde i det mest støjende miljø 

Stetoskop er afgørende for at diagnosticere en patient på det rette tidspunkt på den mest tids- og ressourceeffektive måde. Men i højstøjende miljøer, som f.eks. et midlertidigt behandlingscenter på en slagmark eller i et fly, bliver det svært for den medicinske fagperson at høre patientens kropslyde. 

ThinkLabs, en velkendt producent af stetoskoper, løste dette problem ved at genbruge stetoskopteknologien på en højt avanceret måde. Enheden, blandt andre funktioner, kommer med en filtreringsteknologi, der involverer fem forskellige filtre. Den kan effektivt filtrere visse lyde ud og kun lade de nødvendige lyde passere. 

Ifølge Charles Harding, en biomedicinsk ingeniør involveret i projektet: 

“Af de fem filtre er der to hjertefiltre, som isolerer kun hjertelyde; to lungefiltre, som målretter indåndings- og udåndingslyd; og et bredbåndsfilter, som giver medicinske hold mulighed for at optage lyde til second opinion-diagnostik samt træning.”

Bredbåndsfilteret tjener tre formål: telemedicin, teleovervågning og fjernundervisning. Gennem stetoskopet er det muligt at optage lyden og sende den til en anden medicinsk fagperson for at få assistance eller rådgivning. Enheden har hjulpet Department of Defense’s aeromedicinske fagfolk med at behandle sårede krigere mere effektivt. 

Baseret i Centennial, Colorado, USA, er Thinklabs en privat virksomhed grundlagt i 1991 af Clive Smith. Virksomhedens anslåede årlige omsætning er omkring US$16 million.

#2. Qualcomm Proprietary Echo Canceling and Noise Suppression Technology

Qualcomms cVc Echo Cancelling and Noise Suppression Technology viser sig effektiv, når man foretager et stemmeopkald via et Bluetooth Stereo Headset eller ørepropper. Den transmitterer krystalklar stemme gennem sin klare stemmeoptagelse (CVC) teknologi ved at neutralisere omgivende støj, vejstøj og støj genereret af folk, der taler i nærheden. 

Qualcomms cVc-teknologi er en suite af algoritmer, der arbejder på transmissions- og modtagelsesvejen for stemmeopkald og leverer optimal stemmekvalitet uanset modtagerens placering. Dens ekkoannullerende egenskab sikrer, at den akustiske ekko reduceres for en mere naturlig tovejssamtale.

Løsningen sikrer også en konsistent stemmekvalitet, og overvinder udfordringer som pakketab og bitfejlkompensation. Den sikrer, at kompromitteret RF-forbindelse ikke påvirker stemmekvaliteten. Den har flere andre funktioner, der forbedrer brugeroplevelsen, herunder automatisk gainkontrol, send/receive equalizers, komfortstøj-egenskaber, hylenkontrol, ikke-lineær behandlingskapacitet, adaptive equalizers, auxiliary stream mixing, frekvensforstærket taleintegrabilitet og meget mere. 

Ifølge de seneste tilgængelige finansielle data tjente Qualcomm (QCOM )  US$9.9 billion i GAAP-omsætning i kvartalet, der sluttede den 24. december 2023. GAAP EPS var US$2.46. 

#3. Silentium’s Active Noise Control Technology (ANC) 

Silentium er kendt som en high-end innovator inden for forskning i aktiv støjannulleringsteknologi. Dens løsninger er i stand til at fjerne op til 90 % af en lyd, uanset kilde, hvad enten det er en ovnshætte, ventilationssystem, bilmotor eller et støjende tog. 

Den aktive støjkontrolteknologi udviklet af Silentium er en disruptiv lydstyringsløsning. Dens algoritmer kan adaptivt følge ændringer i støjspektret i realtid. 

Den endelige løsning er lille i størrelse, lavpris og yderst effektiv for lav-/mellem-frekvensstøj. Den er i stand til at producere succesfulde kommercielle løsninger på tværs af mange anvendelser, herunder hjem, kontor og industrielle arbejdspladser. Den kan imødekomme behovene i både bil- og transportindustrien. 

Løsningen er unik i sin leveringsmekanisme, idet den kan reducere aktiv støj enten fra kilden eller ved at skabe personlige stillezoner. Disse zoner kaldes Quiet bubbles. 

Ifølge de seneste tilgængelige oplysninger skalerer Silentium løbende udviklings- og udrulningsniveauerne af sin Active Acoustics-software. 

Virksomheden afsluttede sin Series D-finansieringsrunde med omkring US$63 million i alt. Af dette US$63 million, kom US$20 million som en del af den udvidede Series D-runde, som blev ledet af Menora Mivtachmin og Meitav Dash. 

Den globale elektronikleder Molex var også en af de involverede investorer. Mens han talte om investeringsindstrømningen, sagde Yoel Noar, CEO for Silentium,: 

“Vi byder nye partnere velkommen, som deler den samme passion for akustik og ser værdien i at forbedre privatliv og velvære gennem personlige lydzoner. Med denne nye investering vil vi skalere udviklingen og udrulningen af vores Active Acoustics-softwareløsninger for bilproducenter og leverandører – især efterhånden som NVH-kravene udvikler sig i den nye æra af elektrisk og autonom mobilitet.”

Stoppe Støjens Trussel

Det Europæiske Miljøagentur (EEA) har anerkendt støjforurening som et stort problem, både for menneskers sundhed og for miljøet. EEAs rapport om miljøstøj viser, at tyve procent af Europas befolkning udsættes for langvarige støjniveauer, der er skadelige for deres helbred. 

Dette svarer til mere end 100 millioner mennesker på kontinentet. Rapporten siger, at langvarig støjeksponering kan resultere i en række sundhedseffekter, herunder negative virkninger på de kardiovaskulære og metaboliske systemer. 

Ifølge estimater er miljøstøj ansvarlig for 48.000 nye tilfælde af iskæmisk hjertesygdom om året, samt 12.000 for tidlige dødsfald. Det fører også til, at op til 22 millioner mennesker lider af kronisk høj irritation, og yderligere 6,5 millioner lider af kronisk høj søvnforstyrrelse. Det er forbløffende at finde ud af, at 12.500 skolebørn lider af læseforstyrrelser i skolen som følge af flystøj. 

Ifølge studier udført af Verdenssundhedsorganisationen er støj den næststørste miljømæssige årsag til sundhedsproblemer, kun overgået af luftforurening. 

At beskytte vores befolkning mod de skadelige virkninger af støjforurening er en nødvendighed, vi vil benægte på egen fare. Der er et presserende behov for at styrke støjundertrykkelsesforskning ved at skabe synergier med andre udviklende teknologiske paradigmer som AI. Den gode nyhed er, at betydelige bestræbelser allerede er i gang i den retning.