Sauver des vies grâce à la suppression du bruit améliorée par l’IA

AI peut faire de nombreuses choses. Aujourd’hui, nous sommes largement conscients de ses capacités et de son potentiel. Pourtant, quand nous entendons parler de sauver des vies grâce à la suppression du bruit améliorée par l’IA, nous ne pouvons nous empêcher d’être amusés ! Cependant, ce n’est plus une question d’imagination ou de réalité spéculative. Les dernières recherches montrent un nouveau système de suppression du bruit basé sur l’IA pour une détection efficace des victimes par les UAV. Le système s’avère particulièrement utile lors d’événements de catastrophes naturelles. 

Suppression du bruit améliorée par l’IA: Renforcer la proposition de valeur des UAVs

Les véhicules aériens sans pilote ont prouvé leur valeur en montrant des résultats lors de missions de recherche et de sauvetage, qui deviennent critiques et difficiles à accomplir efficacement après des catastrophes naturelles à grande échelle comme les tremblements de terre. À la suite de telles calamités, l’une des conséquences les plus évidentes d’un séisme est le volume de décombres générés.

Cependant, les UAV, avec leurs hélices, génèrent une quantité considérable de son. Ce son, souvent perçu comme du bruit, étouffe malheureusement les sons humains qui pourraient provenir sous les décombres, appelant à l’aide. En abordant ce problème, l’innovation scientifique dont nous discutons ici aide à supprimer efficacement ce bruit des UAV et à amplifier les sons humains. La pierre angulaire de cette solution est un modèle d’IA très puissant connu sous le nom de GANs ou Réseaux antagonistes génératifs. 

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Comment fonctionnent les GANs ?

Le modèle d’IA utilisé par les GANs peut apprendre une gamme de types de données avec précision. Cette propriété ou caractéristique du modèle a été exploitée par les chercheurs/développeurs pour que le modèle apprenne avec précision les différents types de données sonores des hélices de UAV. 

Après avoir appris ces sons, le modèle appris pouvait générer un son similaire à celui des hélices de UAV. Ce son était appelé le son pseudo-UAV. 

La solution finale consistait à soustraire ce son pseudo-UAV du son réel capturé par les microphones embarqués dans le UAV. Le résultat était que l’opérateur entendait clairement et correctement les sons humains provenant de l’environnement.  

La technique et son mécanisme de développement ont reçu de nombreux éloges de la communauté scientifique. Elle présentait plusieurs avantages par rapport au système traditionnel de suppression du bruit. 

Par exemple, elle pouvait supprimer efficacement le bruit du UAV dans une bande de fréquence étroite avec beaucoup plus de précision. Elle s’est également avérée suffisamment agile pour s’adapter aux fluctuations du bruit du UAV en temps réel. 

De plus, les tests de la solution ont montré des résultats impressionnants en ce qu’elle pouvait considérablement améliorer les niveaux sonores humains. En résumant les avantages de la nouvelle solution et pourquoi elle pourrait être un atout pour les futures missions de recherche et de sauvetage, le professeur Chinthaka Premachandra du Département de génie électronique à l’École d’ingénierie du Shibaura Institute of Technology a déclaré :

“Supprimer le bruit des hélices du UAV du mélange sonore tout en améliorant l’audibilité des voix humaines représente un problème de recherche redoutable. L’intensité variable du bruit du UAV, fluctuant de manière imprévisible avec différents mouvements de vol, complique le développement d’un filtre de traitement du signal capable d’éliminer efficacement le son du UAV du mélange. Notre système utilise l’IA pour reconnaître efficacement le son des hélices et résoudre ces problèmes.”

Une quantité importante de recherches a été menée dans le domaine de la suppression du bruit. L’une des recherches les plus notables parmi elles provient de l’Université de Loughborough. Nommée Sonobex, cette solution de l’université a abordé les risques pour la santé que le bruit environnemental pose, notamment les acouphènes et la perte auditive, l’hypertension, et les maladies cardiovasculaires. Il entraîne également une déficience cognitive chez les enfants et perturbe notre sommeil, notre bien-être mental et social. 

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Sonobex: Structures d’annulation du bruit pour les environnements urbains

Sonobex répond à l’un des défis fondamentaux que la plupart des solutions d’annulation du bruit environnemental rencontrent : comment réduire le bruit sans empêcher la libre circulation de l’air et de la lumière dans la pièce. La recherche a exploré les métamatériaux acoustiques, en particulier les cristaux soniques, pour créer des barrières anti-bruit efficaces en les disposant en réseaux de tiges cylindriques. 

Les chercheurs ont constaté qu’il était possible de varier la gamme de fréquences sonores bloquées par cette méthode. Cette découverte a conduit à une plus grande applicabilité de la solution. Les barrières sonores pourraient être utilisées dans la construction, l’industrie, le transport et la production d’énergie.

Étant donné que l’espacement était réglable, on pouvait laisser suffisamment d’espace entre les deux barrières pour faciliter le flux d’air et de lumière. Ce flux créait également la possibilité de refroidir l’équipement par air.

Souvent, les solutions architecturales apparaissent comme un obstacle à l’atteinte de la supériorité esthétique. Cette solution est dépourvue de cela dans la mesure où elle peut être fabriquée à partir d’une gamme de matériaux. 

Les architectes pouvaient explorer diverses options. Par exemple, le supresseur de bruit pouvait être utilisé comme revêtement de fenêtre. Cela constituait une valeur ajoutée importante car la charge du vent posait souvent problème aux barrières anti-bruit solides conventionnelles. Elles nécessitaient un soutien considérable. Les espaces dans ce système et le facteur de perméabilité au vent ont aidé à réduire ce problème. 

La solution a prouvé sa valeur au-delà du laboratoire en devenant fonctionnelle, rentable, respectueuse de l’environnement et adaptée à la santé et au bien-être. 

En fait, Sonobex a reçu de nombreux prix au cours de son cycle d’innovation. Elle a reçu des fonds de recherche de l’East Midlands Development Agency, de l’Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC), d’Innovate UK et de la Royal Academy of Engineering.

La praticité de l’innovation pour une application réelle a été clairement démontrée lorsqu’en janvier 2017, la société néerlandaise d’ingénierie et de fabrication Merford l’a acquise. Ajoutant à la crédibilité du produit, Sonobex a obtenu la certification d’assurance qualité ISO 9001:2005, consolidant davantage sa position sur le marché. En témoignage de son acceptation croissante et de son efficacité, les panneaux acoustiques NoiseTrap de Sonobex sont désormais de plus en plus utilisés sur divers sites à travers l’Europe.

Selon Joost Vertooren, Directeur du développement d’entreprise chez Merford:

“Sonobex offrait exactement ce que Merford – avec plus de soixante ans d’expérience dans le contrôle du bruit – recherchait.”

Des entreprises comme Merford, actives dans le domaine du son et de la réduction du bruit, recherchent continuellement des solutions comme Sonobex. Maintenant, nous examinons ces entreprises et les produits de suppression et d’annulation du bruit dirigés par les entreprises dans les sections suivantes. 

#1. ThinkLabs’ ThinkBox: Un stéthoscope qui peut écouter les sons dans l’environnement le plus bruyant 

Les stéthoscopes sont essentiels pour diagnostiquer un patient au bon moment de la manière la plus efficace en termes de temps et de ressources. Cependant, dans des environnements très bruyants, par exemple dans un centre de traitement de fortune sur un champ de bataille, ou dans un avion, il devient difficile pour le professionnel de santé d’entendre les sons corporels du patient. 

ThinkLabs, un fabricant bien connu de stéthoscopes, a résolu ce problème en réutilisant la technologie du stéthoscope de manière très avancée. L’appareil, parmi d’autres fonctionnalités, est équipé d’une technologie de filtrage comprenant cinq filtres différents. Il peut filtrer efficacement certains sons et ne laisser entendre que ce qui est nécessaire. 

Selon Charles Harding, ingénieur biomédical impliqué dans le projet: 

“Parmi les cinq filtres, il y a deux filtres cardiaques, qui isolent uniquement les sons du cœur ; deux filtres pulmonaires, qui ciblent les sons d’inspiration et d’expiration ; et un filtre à large bande, qui permet aux équipes médicales d’enregistrer des sons pour des diagnostics de seconde opinion ainsi que pour la formation.”

Le filtre à large bande sert à trois fins: télémédecine, télémonitoring et télémentorat. Grâce au stéthoscope, il est possible d’enregistrer le son et de l’envoyer à un autre professionnel de santé pour obtenir son assistance ou ses conseils. L’appareil aide les professionnels aérémédicaux du Département de la Défense à traiter plus efficacement les combattants blessés. 

Basée à Centennial, Colorado, États-Unis, Thinklabs est une entité privée fondée en 1991 par Clive Smith. Le chiffre d’affaires annuel estimé de l’entreprise est d’environ US$16 million.

#2. Technologie propriétaire d’annulation d’écho et de suppression du bruit de Qualcomm

La technologie d’annulation d’écho et de suppression du bruit cVc de Qualcomm (QCOM ) s’avère efficace lors d’un appel vocal avec un casque stéréo Bluetooth ou des écouteurs. Elle transmet une voix cristalline grâce à sa technologie de capture de voix claire (CVC) en neutralisant le bruit ambiant, le bruit de la route et le bruit généré par les personnes qui parlent à proximité. 

La technologie cVc de Qualcomm est un ensemble d’algorithmes qui fonctionnent sur le chemin de transmission et de réception des appels vocaux et offrent une qualité vocale optimale quel que soit l’emplacement du récepteur. Sa propriété d’annulation d’écho garantit que l’écho acoustique est réduit pour une conversation bidirectionnelle plus naturelle.

La solution assure également une qualité vocale constante, surmontant les défis de perte de paquets et de dissimulation d’erreurs de bits. Elle garantit que la connectivité RF compromise ne compromet pas la qualité vocale. Elle possède plusieurs autres fonctionnalités qui améliorent l’expérience utilisateur, notamment le contrôle automatique du gain, les égaliseurs d’envoi/réception, les propriétés de bruit de confort, le contrôle du sifflement, les capacités de traitement non linéaire, les égaliseurs adaptatifs, le mélange de flux auxiliaires, l’intégrabilité de la parole améliorée en fréquence, et bien plus encore. 

Selon les dernières données financières disponibles, Qualcomm a réalisé un chiffre d’affaires GAAP de US$9.9 billion au cours du trimestre se terminant le 24 décembre 2023. Le BPA GAAP s’élevait à US$2.46. 

#3. Technologie de contrôle actif du bruit (ANC) de Silentium 

Silentium est reconnu comme un innovateur haut de gamme dans le domaine de la recherche sur la technologie de réduction active du bruit. Ses solutions sont capables d’éliminer jusqu’à 90 % d’un son, quelle que soit sa source, qu’il s’agisse d’une hotte de four, d’un système de ventilation, d’un moteur de voiture ou d’un train bruyant. 

La technologie de contrôle actif du bruit développée par Silentium est une solution de gestion du son disruptive. Ses algorithmes peuvent suivre de manière adaptative les changements du spectre de bruit en temps réel. 

La solution finale est de petite taille, à faible coût et très efficace pour le bruit de basse/moyenne fréquence. Elle est capable de produire des solutions commerciales réussies dans de nombreuses applications, y compris le domicile, le bureau et les lieux de travail industriels. Elle peut répondre aux besoins des industries automobile et du transport. 

La solution est unique dans son mécanisme de diffusion dans la mesure où elle peut réduire le bruit actif soit à la source, soit en créant des zones personnelles de calme. Ces zones sont appelées bulles silencieuses. 

Selon les dernières informations disponibles, Silentium augmente continuellement les niveaux de développement et de déploiement de son logiciel Active Acoustics. 

L’entreprise a clôturé son tour de financement Series D à environ US$63 million au total. Sur ce montant, US$63 million, US$20 million sont venus dans le cadre de son tour Series D étendu, mené par Menora Mivtachmin et Meitav Dash. 

Le leader mondial de l’électronique Molex était également l’un des investisseurs impliqués. En parlant de cet afflux d’investissements, Yoel Noar, le PDG de Silentium, a déclaré: 

“Nous accueillons de nouveaux partenaires qui partagent la même passion pour l’acoustique et voient la valeur d’améliorer la confidentialité et le bien-être grâce à des espaces sonores personnels. Avec cet investissement, nous allons augmenter le développement et le déploiement de nos solutions logicielles Active Acoustics pour les constructeurs automobiles et les fournisseurs du secteur automobile – surtout à mesure que les exigences NVH évoluent dans la nouvelle ère de la mobilité électrique et autonome.”

Freiner la menace du bruit

L’Agence européenne pour l’environnement (EEA) a reconnu la pollution sonore comme un problème majeur, tant pour la santé humaine que pour l’environnement. Le rapport de l’EEA sur le bruit environnemental montre que vingt pour cent de la population européenne est exposée à des niveaux de bruit à long terme nocifs pour leur santé. 

Cela représente plus de 100 millions de personnes sur le continent. Le rapport indique que l’exposition au bruit à long terme peut entraîner une gamme d’effets sur la santé, y compris des effets négatifs sur les systèmes cardiovasculaire et métabolique. 

Selon les estimations, le bruit environnemental est responsable de 48 000 nouveaux cas de maladie cardiaque ischémique par an, ainsi que de 12 000 décès prématurés. Il conduit également à environ 22 millions de personnes souffrant d’irritation chronique élevée et à 6,5 millions d’autres personnes d’une perturbation chronique du sommeil. Il est étonnant de constater que 12 500 élèves souffrent d’un trouble de la lecture à l’école à cause du bruit des avions. 

Selon des études menées par l’Organisation mondiale de la santé, le bruit est la deuxième cause environnementale de problèmes de santé, juste après la pollution de l’air. 

Protéger notre population des effets nocifs de la pollution sonore est une nécessité que nous ne pouvons ignorer sous peine de péril. Il est urgent de renforcer la recherche sur la suppression du bruit en créant des synergies avec d’autres paradigmes technologiques en développement comme l’IA. La bonne nouvelle est que des efforts importants sont déjà entrepris dans cette direction.