サステナビリティ

AI強化ノイズ抑制で命を救う

公開日 2024年3月14日

更新日 2026年6月2日

著者

Gaurav Roy

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AIは多くのことができます。現在、私たちはその能力と可能性についてほぼ把握しています。それでも、AI強化ノイズ抑制で命を救うという話を聞くと、驚かざるを得ません！しかし、これはもはや想像や推測の領域ではありません。最新の研究は、UAVによる効率的な被害者検出のための新しいAIベースのノイズ抑制システムです。自然災害の際に特に有用であることが証明されています。

AI強化ノイズ抑制：UAVの価値提案を高める

無人航空機（UAV）は、地震など大規模な自然災害後に検索・救助ミッションで重要かつ困難な作業を効率的に実施できることを実証しています。こうした災害の余波として最も顕著なのは、発生した瓦礫の量です。

しかし、UAVはプロペラの回転によりかなりの音を発生させます。この音はしばしばノイズとして認識され、瓦礫の下から助けを求める人間の声を埋もれさせてしまいます。この課題に対処するために、ここで議論する科学的イノベーションはUAVのノイズを効果的に抑制し、人間の音声を増幅します。その解決策の基盤となるのは、GAN（生成的敵対的ネットワーク）と呼ばれる非常に強力なAIモデルです。

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GANはどのように機能するのか？

GANが使用するAIモデルは、さまざまなデータタイプを高精度で学習できます。この特性を研究者・開発者は活用し、UAVプロペラ音データを正確に学習させました。

学習が完了すると、モデルはUAVプロペラ音に似た音を生成できます。この音は「疑似UAV音」と呼ばれます。

最終的な解決策は、疑似UAV音をUAVに搭載されたマイクで取得した実音から減算することです。その結果、オペレーターは周囲からの人間の声を明瞭に聞き取り、認識できるようになります。

この手法と開発メカニズムは科学界から高く評価されました。従来のノイズ抑制システムに比べ、いくつかの利点があります。

例えば、狭い周波数帯域内でUAVノイズをより正確に抑制でき、リアルタイムでUAVノイズの変動に適応できる柔軟性も備えています。

さらに、テスト結果は人間の音声レベルを大幅に向上させるという印象的な成果を示しました。新しい解決策が将来の検索・救助ミッションにとってどれほど有益かを総括すると、芝浦工業大学工学部電子工学科のチンタカ・プレマチャンドラ教授は次のように述べています：

「UAVプロペラ音を音の混合物から抑制しつつ、人間の声の可聴性を高めることは、非常に困難な研究課題です。UAVノイズは飛行動作に応じて予測不可能に変動するため、効果的に除去できる信号処理フィルタの開発は複雑です。我々のシステムはAIを活用してプロペラ音を正確に認識し、これらの課題に対処します。」

ノイズ抑制分野では多くの研究が行われてきました。その中でも特に注目すべきはローフバラ大学の研究です。Sonobexという名称のこのソリューションは、環境騒音がもたらす健康リスク（耳鳴りや難聴、血圧低下、心血管疾患、子どもの認知障害、睡眠障害、精神・社会的健康への影響）に対処しています。

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Sonobex：都市環境向けノイズキャンセル構造

Sonobexは、ほとんどの環境ノイズキャンセルソリューションが直面する核心的課題、すなわち「空気や光の自由な流れを妨げずに音を減衰させる」ことに取り組んでいます。研究では音響メタマテリアル、特にソニッククリスタルを用いて、円筒形ロッドの配列で効率的な遮音バリアを作成しました。

研究者は、この手法により遮断できる音の周波数帯域を可変にできることを確認しました。この発見により、ソリューションの適用範囲が拡大し、建設、産業、輸送、発電などで活用可能となります。

間隔が調整可能であるため、二つのバリア間に十分な空間を確保し、空気と光の流れを促進できます。この流れは機器の空冷にも役立ちます。

しばしば、建築的解決策は美的優位性の障壁となりますが、本ソリューションは様々な材料で製造できるため、その点で障壁がありません。

建築家は多様な選択肢を検討できます。例えば、ノイズ抑制装置を窓の覆いとして使用することが可能です。従来の固体遮音バリアは風荷重の問題があり、強固な支持が必要でしたが、本システムの隙間と風透過性がその問題を軽減します。

このソリューションは実験室を超えて、機能的でコスト効果が高く、環境に優しく、健康と福祉にも適合することが実証されました。

実際、Sonobexはそのイノベーション期間中に多数の賞を受賞し、イーストミッドランズ開発機構、エンジニアリング・フィジカルサイエンス研究会（EPSRC）、Innovate UK、王立工学アカデミーから研究資金を獲得しました。

実用化の実績として、2017年1月にオランダのエンジニアリング・製造会社Merfordが本技術を取得しました。さらに、SonobexはISO 9001:2005品質保証認証を取得し、市場での地位を強化しています。現在、SonobexのNoiseTrap音響パネルはヨーロッパ各地の現場で採用が拡大しています。

Merford社のコーポレート開発ディレクター、ジョースト・ヴェルトーレン氏は次のように述べています：

「60年以上にわたるノイズ制御の経験を持つMerfordが求めていたものが、まさにSonobexでした。」

Merfordのように音・騒音低減事業に従事する企業は、常にSonobexのようなソリューションを探しています。次のセクションでは、企業主導のノイズ抑制・キャンセル製品を取り上げます。

#1. ThinkLabsのThinkBox：最も騒がしい環境でも音を聞き取れる聴診器

聴診器は、患者を迅速かつ資源効率的に診断するために不可欠です。しかし、戦場の仮設治療センターや航空機内など、騒音が激しい環境では医療従事者が患者の体内音を聞き取ることが困難になります。

聴診器の有名メーカーであるThinkLabsは、この問題を解決しました。高度に進化した技術で聴診器を再利用し、5つの異なるフィルターを備えたフィルタリング技術を搭載しています。このデバイスは特定の音を効率的に除去し、必要な音だけを聞くことができます。

プロジェクトに関わったバイオメディカルエンジニア、チャールズ・ハーディング氏によれば：

「5つのフィルターのうち、2つは心音専用フィルターで心音のみを分離し、2つは肺音フィルターで吸息・呼気音を対象とし、1つのブロードバンドフィルターは医療チームが二次診断やトレーニングのために音を記録できるようにします。」

ブロードバンドフィルターは、遠隔医療、遠隔モニタリング、遠隔指導の3つの目的に利用されます。聴診器を通じて音を記録し、別の医療専門家に送って助言や支援を受けることが可能です。このデバイスは米国防総省の航空医療専門家が負傷した戦闘員をより効果的に治療するのに役立っています。ThinkLabsは米国コロラド州センテニアルに本拠を置く民間企業で、1991年にクライブ・スミスが設立しました。同社の推定年間売上はUS$16百万です。

#2. Qualcomm独自のエコーキャンセルおよびノイズ抑制技術

Qualcomm (QCOM ) のcVcエコーキャンセルおよびノイズ抑制技術は、Bluetoothステレオヘッドセットやイヤーバッドで音声通話を行う際に効果的です。クリアボイスキャプチャ（CVC）技術により、周囲の騒音、道路音、近くで話す人々の音声を除去し、結晶のようにクリアな音声を送信します。

cVc技術は、音声通話の送受信経路で動作するアルゴリズム群で構成され、受話者の位置に関係なく最適な音声品質を提供します。そのエコーキャンセル特性により、音響エコーが低減され、自然な双方向会話が実現します。

このソリューションは、パケットロスやビットエラー隠蔽といった課題を克服し、一貫した音声品質を保証します。RF接続が低下しても音声品質が損なわれません。自動ゲインコントロール、送受信イコライザー、快適ノイズ特性、ハウリング制御、非線形処理、適応イコライザー、補助ストリームミキシング、周波数強化音声統合など、多数の機能がユーザー体験を向上させます。

最新の財務データによると、Qualcommは2023年12月24日終了の四半期にUS$99億のGAAP収益を上げ、GAAP EPSはUS$2.46でした。

#3. Silentiumのアクティブノイズコントロール技術（ANC）

Silentiumは、アクティブノイズキャンセリング技術の研究分野で高級イノベーターとして知られています。そのソリューションは、オーブンフード、換気システム、車エンジン、騒音が激しい列車など、音源を問わず最大90％の音を除去できます。

Silentiumが開発したアクティブノイズコントロール技術は、破壊的な音管理ソリューションです。アルゴリズムはリアルタイムでノイズスペクトルの変化に適応的に追従します。

最終的なソリューションは小型で低コスト、低〜中周波数ノイズに対して高い効果を発揮します。家庭、オフィス、産業現場など多様な用途で商業的に成功した製品を提供でき、車載や輸送産業のニーズにも対応します。

この技術は、音源から直接ノイズを除去するか、個人用の静寂ゾーン（Quiet bubbles）を作り出すことでアクティブノイズを低減できる点が独自です。

最新情報によれば、Silentiumはアクティブアコースティクスソフトウェアの開発・展開を継続的に拡大しています。

同社はシリーズD資金調達ラウンドで総額約US$63百万を調達しました。そのうちUS$20百万は拡張シリーズDラウンドの一部で、Menora MivtachminとMeitav Dashが主導しました。US$63百万。

グローバルエレクトロニクスリーダーのMolexも投資家の一つです。投資流入について語ったSilentiumのCEO、ヨエル・ノア氏は次のように述べました：

「音響に情熱を持ち、個人用サウンドスペースによるプライバシーとウェルビーイングの向上に価値を見出す新たなパートナーを歓迎します。この新しい投資により、電動・自律走行モビリティの新時代におけるNVH要件の進化に合わせ、車両メーカーや自動車部品サプライヤ向けにアクティブアコースティクスソフトウェアソリューションの開発・展開を拡大します。」