Διάσωση Ζωών με την Ενισχυμένη με AI Καταστολή Θορύβου

Η AI μπορεί να κάνει πολλά πράγματα. Μέχρι τώρα, γνωρίζουμε καλά τις δυνατότητες και το δυναμικό της. Ωστόσο, όταν ακούμε για τη διάσωση ζωών με την ενισχυμένη με AI καταστολή θορύβου, τείνουμε να νιώθουμε διασκεδαστικά! Ωστόσο, δεν αποτελεί πλέον θέμα φαντασίας ή υποθετικής πραγματικότητας. Η πιο πρόσφατη έρευνα δείχνει ένα νέο σύστημα καταστολής θορύβου βασισμένο στην AI για αποτελεσματική ανίχνευση θυμάτων από UAVs. Το σύστημα αποδεικνύεται ιδιαίτερα χρήσιμο σε περιπτώσεις φυσικών καταστροφών. 

Καταστολή Θορύβου με AI: Ενίσχυση της Αξιακής Πρότασης των UAVs

Τα μη επανδρωμένα εναέρια οχήματα (UAVs) έχουν αποδείξει την αξία τους παρουσιάζοντας αποτελέσματα σε αποστολές έρευνας και διάσωσης, που γίνονται κρίσιμες και δύσκολες να εκτελεστούν αποτελεσματικά μετά από μεγάλες φυσικές καταστροφές όπως σεισμοί. Μετά από τέτοιες καταστροφές, ένα από τα πιο προφανή επακόλουθα ενός σεισμού είναι ο όγκος των ερειπίων που παράγονται.

Ωστόσο, τα UAVs, με τις προπέλες τους, παράγουν σημαντικό ποσό ήχου. Αυτός ο ήχος, που συχνά θεωρείται θόρυβος, δυστυχώς καλύπτει τους ανθρώπινους ήχους που μπορεί να προέρχονται από κάτω από τα ερείπια, ζητώντας βοήθεια. Αντιμετωπίζοντας αυτό το ζήτημα, η επιστημονική καινοτομία που συζητάμε εδώ βοηθά στην αποτελεσματική καταστολή αυτού του θορύβου των UAVs και στην ενίσχυση των ανθρώπινων ήχων. Η βάση αυτής της λύσης είναι ένα πραγματικά ισχυρό μοντέλο AI γνωστό ως GANs ή Generative Adversarial Networks. 

Κάντε κλικ εδώ για μια λίστα με τις πέντε καλύτερες εταιρείες drone για επένδυση.

Πώς λειτουργούν τα GANs;

Το μοντέλο AI που χρησιμοποιούν τα GANs μπορεί να μάθει μια σειρά τύπων δεδομένων με ακρίβεια. Αυτή η ιδιότητα ή χαρακτηριστικό του μοντέλου αξιοποιήθηκε από τους ερευνητές/προγραμματιστές ώστε το μοντέλο να μάθει με ακρίβεια τα διάφορα είδη ήχου των προπελών UAV. 

Αφού μάθει αυτούς τους ήχους, το εκπαιδευμένο μοντέλο μπορεί να δημιουργήσει έναν παρόμοιο ήχο με αυτόν των προπελών UAV. Αυτός ο ήχος ονομάστηκε ψευδο-UAV ήχος. 

Η τελική λύση ήταν να αφαιρεθεί αυτός ο ψευδο-UAV ήχος από τον πραγματικό ήχο που καταγράφηκε από τα ενσωματωμένα μικρόφωνα του UAV. Το αποτέλεσμα ήταν ο χειριστής να ακούει καθαρά και σωστά τους ανθρώπινους ήχους που προέρχονται από το περιβάλλον.  

Η τεχνική και ο μηχανισμός ανάπτυξής της έλαβαν πολλά επαίνους από την επιστημονική κοινότητα. Παρείχαν αρκετά πλεονεκτήματα σε σχέση με τα παραδοσιακά συστήματα καταστολής θορύβου. 

Για παράδειγμα, μπορούσε να καταστέλλει αποτελεσματικά τον θόρυβο των UAV εντός ενός στενού φάσματος συχνοτήτων με πολύ μεγαλύτερη ακρίβεια. Επίσης αποδείχθηκε αρκετά ευέλικτο ώστε να προσαρμόζεται στις διακυμάνσεις του θορύβου των UAV σε πραγματικό χρόνο. 

Επιπλέον, οι δοκιμές της λύσης έδειξαν εντυπωσιακά αποτελέσματα, καθώς μπορούσε να ενισχύσει σημαντικά τα επίπεδα των ανθρώπινων ήχων. Συνοψίζοντας τα οφέλη της νέας λύσης και γιατί μπορεί να αποτελέσει ευλογία για μελλοντικές αποστολές έρευνας και διάσωσης, ο καθηγητής Chinthaka Premachandra από το Τμήμα Ηλεκτρονικής Μηχανικής του Σχολείου Μηχανικής του Shibaura Institute of Technology έχει το εξής να πει:

«Η καταστολή του θορύβου των προπελών UAV από το μίγμα ήχου, ενώ ενισχύεται η ακουστική των ανθρώπινων φωνών, αποτελεί ένα εξαιρετικά δύσκολο ερευνητικό πρόβλημα. Η μεταβλητή ένταση του θορύβου UAV, που κυμαίνεται απρόβλεπτα με διαφορετικές κινήσεις πτήσης, περιπλέκει την ανάπτυξη ενός φίλτρου επεξεργασίας σήματος ικανό να αφαιρέσει αποτελεσματικά τον ήχο UAV από το μίγμα. Το σύστημά μας χρησιμοποιεί AI για την αποτελεσματική αναγνώριση του ήχου των προπελών και την αντιμετώπιση αυτών των προβλημάτων.»

Έχει διεξαχθεί σημαντική έρευνα στον τομέα της καταστολής θορύβου. Μία από τις πιο αξιοσημείωτες έρευνες προέρχεται από το Πανεπιστήμιο Loughborough. Η λύση, ονομαζόμενη Sonobex, αντιμετωπίζει τους κινδύνους για την υγεία που προκαλεί ο περιβαλλοντικός θόρυβος, όπως η ίλιγγος και η απώλεια ακοής, η χαμηλή αρτηριακή πίεση και οι καρδιαγγειακές παθήσεις. Επίσης οδηγεί σε γνωστική εξασθένιση στα παιδιά και διαταράσσει τον ύπνο, την ψυχική και κοινωνική ευημερία. 

Κάντε κλικ εδώ για να μάθετε τα πάντα σχετικά με την επένδυση στην τεχνητή νοημοσύνη.

Sonobex: Δομές Καταστολής Θορύβου για Αστικές Περιοχές

Το Sonobex αντιμετωπίζει μία από τις βασικές προκλήσεις που αντιμετωπίζουν τα περισσότερα συστήματα καταστολής περιβαλλοντικού θορύβου: πώς να μειωθεί χωρίς να εμποδίζεται η ελεύθερη ροή αέρα και φωτός στο χώρο. Η έρευνα εξερεύνησε ακουστικά μεταϋλικά, ειδικά ηχητικούς κρυστάλλους, για τη δημιουργία αποδοτικών φραγμάτων θορύβου με τη διάταξη τους σε σειρές κυλινδρικών ραβδιών. 

Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι ήταν δυνατόν να ποικίλει το φάσμα συχνοτήτων ήχου που μπλοκαριζόταν με αυτή τη μέθοδο. Αυτό το εύρημα οδήγησε σε μεγαλύτερη εφαρμοσιμότητα της λύσης. Τα φράγματα ήχου θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν σε κατασκευές, βιομηχανία, μεταφορές και παραγωγή ενέργειας.

Δεδομένου ότι η απόσταση ήταν ρυθμιζόμενη, μπορούσε να επιτραπεί επαρκής χώρος μεταξύ των δύο φραγμάτων για τη διευκόλυνση της ροής αέρα και φωτός. Η ροή επίσης δημιουργούσε δυνατότητα ψύξης του εξοπλισμού με αέρα.

Συχνά, οι αρχιτεκτονικές λύσεις εμφανίζονται ως εμπόδιο στην επίτευξη αισθητικής υπεροχής. Αυτή η λύση είναι ελεύθερη από αυτό, καθώς μπορεί να κατασκευαστεί από μια σειρά υλικών. 

Οι αρχιτέκτονες μπορούν να εξερευνήσουν διάφορες επιλογές. Για παράδειγμα, ο κατασβήτης θορύβου θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί ως κάλυμμα παραθύρου. Αυτό προσέθεσε σημαντική αξία, καθώς η φορτίωση από τον άνεμο συχνά προκαλούσε προβλήματα για τα συμβατικά στερεά φράγματα θορύβου. Απαιτούσαν σημαντική στήριξη. Τα κενά σε αυτό το σύστημα και ο παράγοντας διαπερατότητας του αέρα βοήθησαν στη μείωση αυτού του προβλήματος. 

Η λύση απέδειξε την αξία της πέρα από το εργαστηριακό περιβάλλον, καθιστώντας την λειτουργική, οικονομικά αποδοτική, φιλική προς το περιβάλλον και κατάλληλη για την υγεία και την ευημερία του χρήστη. 

Στην πραγματικότητα, το Sonobex έλαβε πολλά βραβεία κατά τη διάρκεια του κύκλου καινοτομίας του. Έλαβε ερευνητικά κονδύλια από το East Midlands Development Agency, το Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC), το Innovate UK και τη Royal Academy of Engineering.

Η πρακτικότητα της καινοτομίας για εφαρμογές στην πραγματική ζωή αποδείχθηκε σαφώς όταν, τον Ιανουάριο του 2017, η ολλανδική εταιρεία Engineering and Manufacturing Merford την απέκτησε. Προσθέτοντας στην αξιοπιστία του προϊόντος, το Sonobex εξασφάλισε την πιστοποίηση ISO 9001:2005 για διασφάλιση ποιότητας, ενισχύοντας περαιτέρω τη θέση του στην αγορά. Ως απόδειξη της αυξανόμενης αποδοχής και αποτελεσματικότητάς του, τα ηχητικά πάνελ NoiseTrap του Sonobex βρίσκουν αυξανόμενη χρήση σε διάφορους χώρους στην Ευρώπη.

Σύμφωνα με τον Joost Vertooren, Διευθυντή Εταιρικής Ανάπτυξης της Merford:

«Το Sonobex προσέφερε ακριβώς αυτό που η Merford – με πάνω από εξήντα χρόνια εμπειρίας στον έλεγχο θορύβου – έψαχνε.»

Εταιρείες όπως η Merford που δραστηριοποιούνται στον χώρο του ήχου και της μείωσης θορύβου αναζητούν συνεχώς λύσεις όπως το Sonobex. Τώρα, θα εξετάσουμε τέτοια προϊόντα καταστολής και ακύρωσης θορύβου που προέρχονται από εταιρείες και επιχειρήσεις στα επόμενα τμήματα. 

#1. ThinkLabs’ ThinkBox: Στεθοσκόπιο που Μπορεί να Ακούσει Ήχους στο Πιο Θορυβώδες Περιβάλλον 

Τα στεθοσκόπια είναι ζωτικής σημασίας για τη διάγνωση ενός ασθενούς τη σωστή στιγμή με τον πιο αποδοτικό σε χρόνο και πόρους τρόπο. Ωστόσο, σε περιβάλλοντα υψηλού θορύβου, όπως ένα προσωρινό κέντρο θεραπείας σε πεδίο μάχης ή σε αεροπλάνο, γίνεται δύσκολο για τον ιατρικό επαγγελματία να ακούσει τους σωματικούς ήχους του ασθενούς. 

Η ThinkLabs, γνωστή κατασκευάστρια στεθοσκοπίων, έλυσε αυτό το πρόβλημα επαναχρησιμοποιώντας την τεχνολογία στεθοσκοπίου με εξαιρετικά προχωρημένο τρόπο. Η συσκευή, μεταξύ άλλων χαρακτηριστικών, διαθέτει τεχνολογία φιλτραρίσματος που περιλαμβάνει πέντε διαφορετικά φίλτρα. Μπορεί να φιλτράρει αποτελεσματικά ορισμένους ήχους και να αφήνει μόνο αυτούς που απαιτούνται για ακρόαση. 

Σύμφωνα με τον Charles Harding, βιοϊατρικό μηχανικό που συμμετείχε στο έργο: 

«Από τα πέντε φίλτρα, υπάρχουν δύο φίλτρα καρδιάς, που απομονώνουν μόνο τους ήχους της καρδιάς· δύο φίλτρα πνευμόνων, που στοχεύουν στην κίνηση εισπνοής και εκπνοής του αέρα· και ένα ευρυζωνικό φίλτρο, που επιτρέπει στις ιατρικές ομάδες να καταγράφουν ήχους για διαγνώσεις δεύτερης γνώμης καθώς και για εκπαίδευση.»

Το ευρυζωνικό φίλτρο εξυπηρετεί τρεις σκοπούς: τηλεϊατρική, τηλεπαρακολούθηση και τηλεκαθοδήγηση. Μέσω του στεθοσκοπίου, είναι δυνατόν να καταγραφεί ο ήχος και να αποσταλεί σε άλλο ιατρικό επαγγελματία για βοήθεια ή συμβουλή. Η συσκευή έχει βοηθήσει τους αεροϊατρικούς επαγγελματίες του Υπουργείου Άμυνας να αντιμετωπίζουν πιο αποτελεσματικά τους τραυματισμένους στρατιώτες. Με έδρα το Centennial, Colorado, Ηνωμένες Πολιτείες, η Thinklabs είναι ιδιωτική εταιρεία που ιδρύθηκε το 1991 από τον Clive Smith. Τα ετήσια έσοδα της εταιρείας εκτιμώνται περίπου στα US$16 εκατομμύρια.

#2. Τεχνολογία Καταστολής Θορύβου και Ακύρωσης Ηχώ της Qualcomm

Η τεχνολογία cVc Echo Cancelling και Noise Suppression της Qualcomm (QCOM ) αποδεικνύεται αποτελεσματική κατά τη διάρκεια φωνητικών κλήσεων με χρήση Bluetooth στερεάς ακουστικής ή ακουστικών. Μεταδίδει κρυστάλλινη φωνή μέσω της τεχνολογίας clear voice capture (CVC) εξουδετερώνοντας τον περιβάλλοντα θόρυβο, τον θόρυβο του δρόμου και τον θόρυβο που παράγεται από ανθρώπους που μιλούν κοντά. 

Η τεχνολογία cVc της Qualcomm είναι μια σειρά αλγορίθμων που λειτουργούν στη διαδρομή μετάδοσης και λήψης φωνητικών κλήσεων και παρέχουν βέλτιστη ποιότητα φωνής ανεξαρτήτως της θέσης του παραλήπτη. Η ιδιότητα ακύρωσης ηχώ εξασφαλίζει ότι η ακουστική ηχώ μειώνεται για μια πιο φυσική διπλή συνομιλία.

Η λύση εξασφαλίζει επίσης σταθερή ποιότητα φωνής, ξεπερνώντας τις προκλήσεις της απώλειας πακέτων και της απόκρυψης σφαλμάτων bit. Εξασφαλίζει ότι η μειωμένη συνδεσιμότητα RF δεν επηρεάζει την ποιότητα φωνής. Διαθέτει αρκετά άλλα χαρακτηριστικά που βελτιώνουν την εμπειρία του χρήστη, συμπεριλαμβανομένων αυτόματων ελέγχων κέρδους, εξισορροπιστών αποστολής/λήψης, ιδιοτήτων θορύβου άνεσης, ελέγχου ουρλιαχτού, μη γραμμικής επεξεργασίας, προσαρμοστικών εξισορροπιστών, ανάμειξης βοηθητικών ροών, ενσωμάτωσης φωνής ενισχυμένης συχνότητας και πολλά άλλα.

Σύμφωνα με τα πιο πρόσφατα διαθέσιμα οικονομικά δεδομένα, η Qualcomm κέρδισε US$9.9 δισεκατομμύρια σε έσοδα GAAP για το τρίμηνο που έληξε στις 24 Δεκεμβρίου 2023. Το GAAP EPS ήταν US$2.46. 

#3. Η Τεχνολογία Ενεργού Έλεγχου Θορύβου (ANC) της Silentium 

Η Silentium είναι γνωστή ως κορυφαίος καινοτόμος στην έρευνα τεχνολογίας ενεργού ακύρωσης θορύβου. Οι λύσεις της είναι ικανές να εξαλείψουν έως και το 90% ενός ήχου, ανεξάρτητα από την πηγή του, είτε είναι η εξαγωγή από φούρνο, σύστημα εξαερισμού, κινητήρας αυτοκινήτου ή θορυβώδη τρένο. 

Η τεχνολογία Active Noise Control που ανέπτυξε η Silentium αποτελεί μια διασπαστική λύση διαχείρισης ήχου. Οι αλγόριθμοι της μπορούν να προσαρμόζονται δυναμικά στις αλλαγές του φάσματος θορύβου σε πραγματικό χρόνο. 

Η τελική λύση είναι μικρού μεγέθους, χαμηλού κόστους και εξαιρετικά αποτελεσματική για θόρυβο χαμηλής/μεσαίας συχνότητας. Είναι ικανή να παράγει επιτυχημένες εμπορικές λύσεις σε πολλές εφαρμογές, συμπεριλαμβανομένων του σπιτιού, του γραφείου και των βιομηχανικών χώρων εργασίας. Μπορεί να εξυπηρετήσει τις ανάγκες τόσο της αυτοκινητοβιομηχανίας όσο και του τομέα μεταφορών. 

Η λύση είναι μοναδική στον τρόπο παράδοσής της, καθώς μπορεί να μειώσει τον ενεργό θόρυβο είτε από την πηγή είτε δημιουργώντας προσωπικές ζώνες ησυχίας. Αυτές οι ζώνες ονομάζονται Quiet bubbles. 

Σύμφωνα με τις πιο πρόσφατες διαθέσιμες πληροφορίες, η Silentium αυξάνει συνεχώς τα επίπεδα ανάπτυξης και κυκλοφορίας του λογισμικού Active Acoustics. 

Η εταιρεία ολοκλήρωσε τον γύρο χρηματοδότησης Series D με συνολικό ποσό περίπου US$63 εκατομμύρια. Από αυτό το ποσό, US$63 million, US$20 million προήλθαν ως μέρος του εκτεταμένου γύρου Series D, που ηγήθηκε από τις Menora Mivtachmin και Meitav Dash. 

Ο παγκόσμιος ηγέτης στην ηλεκτρονική, Molex, ήταν επίσης ένας από τους επενδυτές. Κατά τη διάρκεια της ανακοίνωσης για τη ροή επενδύσεων, ο CEO της Silentium, Yoel Noar, δήλωσε: 

«Καλωσορίζουμε νέους συνεργάτες που μοιράζονται το ίδιο πάθος για την ακουστική και βλέπουν την αξία στην ενίσχυση της ιδιωτικότητας και της ευημερίας μέσω προσωπικών ηχητικών χώρων. Με αυτή τη νέα επένδυση, θα ενισχύσουμε την ανάπτυξη και την κυκλοφορία των λογισμικών Active Acoustics για κατασκευαστές οχημάτων και προμηθευτές αυτοκινητοβιομηχανίας – ιδιαίτερα καθώς οι απαιτήσεις NVH εξελίσσονται στη νέα εποχή της ηλεκτρικής και αυτόνομης κινητικότητας.»

Καταπολέμηση της Απειλής του Θορύβου

Ο Ευρωπαϊκός Οργανισμός Περιβάλλοντος (EEA) έχει αναγνωρίσει τη ρύπανση από θόρυβο ως σημαντικό πρόβλημα, τόσο για την ανθρώπινη υγεία όσο και για το περιβάλλον. Η έκθεση του EEA για τον περιβαλλοντικό θόρυβο δείχνει ότι το είκοσι τοις εκατό του πληθυσμού της Ευρώπης εκτίθεται σε μακροχρόνιες επιπέδες θορύβου που είναι επιβλαβή για την υγεία τους. 

Αυτό αντιστοιχεί σε περισσότερα από 100 εκατομμύρια ανθρώπους στην ήπειρο. Η έκθεση αναφέρει ότι η μακροχρόνια έκθεση σε θόρυβο μπορεί να προκαλέσει μια σειρά επιπτώσεων στην υγεία, συμπεριλαμβανομένων αρνητικών επιδράσεων στο καρδιαγγειακό και μεταβολικό σύστημα. 

Σύμφωνα με εκτιμήσεις, ο περιβαλλοντικός θόρυβος ευθύνεται για 48.000 νέες περιπτώσεις ισχαιμικής καρδιοπάθειας ετησίως, καθώς και για 12.000 πρόωρους θανάτους. Επίσης οδηγεί σε περίπου 22 εκατομμύρια ανθρώπους που υποφέρουν από χρόνια υψηλή ενόχληση και ακόμη 6,5 εκατομμύρια από χρόνια υψηλή διαταραχή ύπνου. Είναι εκπληκτικό να διαπιστώνεται ότι 12.500 μαθητές υποφέρουν από προβλήματα ανάγνωσης στο σχολείο ως αποτέλεσμα του θορύβου αεροπλάνων. 

Σύμφωνα με μελέτες που διεξήχθησαν από τον Παγκόσμιο Οργανισμό Υγείας, ο θόρυβος είναι η δεύτερη μεγαλύτερη περιβαλλοντική αιτία προβλημάτων υγείας, ακολουθώντας στενά τη ρύπανση του αέρα. 

Η προστασία του πληθυσμού μας από τις επιβλαβείς επιδράσεις της ηχορύπανσης είναι μια ανάγκη που δεν μπορούμε να αγνοήσουμε χωρίς κίνδυνο. Υπάρχει επείγουσα ανάγκη ενίσχυσης της έρευνας καταστολής θορύβου δημιουργώντας συνέργειες με άλλες αναπτυσσόμενες τεχνολογικές παραδείγματα όπως η AI. Τα καλά νέα είναι ότι ήδη λαμβάνονται σημαντικές προσπάθειες προς αυτή την κατεύθυνση.