Redde liv med AI‑forsterket støydemping

AI kan gjøre mange ting. Nå er vi stort sett klar over dens evner og potensial. Likevel, når vi hører om å redde liv med AI‑forsterket støydemping, blir vi naturligvis underholdt! Men det er ikke lenger en sak om fantasi eller spekulativ virkelighet. Den nyeste forskningen viser et nytt AI-basert støydempingssystem for effektiv gjenkjenning av ofre ved hjelp av UAV-er. Systemet viser seg spesielt nyttig ved naturkatastrofer. 

AI‑forsterket støydemping: Forbedring av UAV‑ers verdiforslag

Ukjente luftfartøy (UAV) har bevist sin verdi ved å vise resultater i søk‑ og redningsoppdrag, som blir kritiske og vanskelige å gjennomføre effektivt etter store naturkatastrofer som jordskjelv. I kjølvannet av slike katastrofer er en av de mest åpenbare ettervirkningene av et jordskjelv mengden av rusk som genereres.

Imidlertid genererer UAV‑er, med sine propeller, en betydelig mengde lyd. Denne lyden, ofte oppfattet som støy, drukner dessverre ut menneskelige lyder som kan komme fra under rusk, og som ber om hjelp. Ved å adressere dette problemet, hjelper den vitenskapelige innovasjonen vi diskuterer her effektivt med å dempe UAV‑støyen og forsterke menneskelige lyder. Fundamentet i denne løsningen er en svært kraftig AI‑modell kjent som GANer eller Generative Adversarial Networks. 

Klikk her for en liste over de fem beste dronedelselskapene å investere i.

Hvordan fungerer GANer?

AI‑modellen som GAN‑er bruker kan lære en rekke datatyper med presisjon. Denne egenskapen ble utnyttet av forskerne/utviklerne for at modellen nøyaktig skulle lære de ulike typene av UAV‑propelllyddata. 

Etter at den har lært disse lydene, kan den lærte modellen generere en lignende lyd som UAV‑propellene. Denne lyden ble kalt pseudo‑UAV‑lyden. 

Den endelige løsningen var å trekke fra denne pseudo‑UAV‑lyden fra den faktiske lyden som ble fanget av de innebygde mikrofonene i UAV‑en. Resultatet var at operatøren tydelig og korrekt kunne høre og gjenkjenne menneskelige lyder fra omgivelsene.  

Teknikken og utviklingsmekanismen mottok mye ros fra det vitenskapelige fellesskapet. Den hadde flere fordeler sammenlignet med tradisjonelle støydempingssystemer. 

For eksempel kunne den effektivt dempe UAV‑støy innenfor et smalt frekvensområde mye mer nøyaktig. Den viste seg også å være smidig nok til å tilpasse seg UAV‑støyens variasjoner i sanntid. 

Videre viste testing av løsningen imponerende resultater ved at den betydelig kunne forbedre nivået på menneskelige lyder. Når vi oppsummerer fordelene med den nye løsningen og hvorfor den kan være en gave for fremtidige søk‑ og redningsoppdrag, har professor Chinthaka Premachandra fra Institutt for elektronisk ingeniørvitenskap ved School of Engineering ved Shibaura Institute of Technology følgende å si:

“Å dempe UAV‑propellstøy fra lydblandingen samtidig som man forbedrer hørbarheten av menneskelige stemmer, utgjør et formidabelt forskningsproblem. Den variable intensiteten av UAV‑støy, som fluktuerer uforutsigbart med ulike flybevegelser, kompliserer utviklingen av et signalbehandlingsfilter som effektivt kan fjerne UAV‑lyden fra blandingen. Vårt system bruker AI til å effektivt gjenkjenne propelllyd og løse disse problemene.”

En betydelig mengde forskning har blitt utført innen støydemping. En av de mest bemerkelsesverdige forskningsprosjektene kom fra Loughborough University. Kalt Sonobex, adresserte denne løsningen fra universitetet helsefarene som miljøstøy medfører for oss, inkludert tinnitus og hørselstap, lavt blodtrykk og kardiovaskulære sykdommer. Den fører også til kognitiv svekkelse hos barn og forstyrrer vår søvn, mentale og sosiale velvære. 

Klikk her for å lære alt om investering i kunstig intelligens.

Sonobex: Støyavbrytende strukturer for urbane miljøer

Sonobex tar tak i en av de sentrale utfordringene som de fleste løsninger for miljøstøyavbrytning møter: hvordan redusere uten å hindre fri luft- og lysstrøm i rommet. Forskningen undersøkte akustiske metamaterialer, spesielt soniske krystaller, for å lage effektive støydempere ved å arrangere dem i rader av sylindriske stenger. 

Forskerne kunne se at det var mulig å variere frekvensområdet som ble blokkert med denne metoden. Denne oppdagelsen førte til større anvendelighet av løsningen. Støydemperne kunne brukes i bygg, industri, transport og kraftproduksjon.

Siden avstanden var justerbar, kunne man tillate nok plass mellom de to barrierene for å lette luft- og lysstrømmen. Strømmen skapte også mulighet for luftkjøling av utstyret.

Ofte fremstår arkitektoniske løsninger som en hindring for å oppnå estetisk overlegenhet. Denne løsningen er fri for det i den forstand at den kan produseres fra en rekke materialer. 

Arkitektene kunne utforske ulike alternativer. For eksempel kunne støydemperen brukes som vindusdekor. Det kom som en betydelig merverdi ettersom vindbelastning ofte skapte problemer for konvensjonelle solide støydempere. De krevde betydelig støtte. Hullene i dette systemet og vindpermeabilitetsfaktoren bidro til å redusere dette problemet. 

Løsningen beviste sin verdi utover laboratoriet ved å bli funksjonell, kostnadseffektiv, miljøvennlig og egnet for helse og velvære. 

Faktisk mottok Sonobex mange priser i løpet av sin innovasjonsperiode. Den fikk forskningsmidler fra East Midlands Development Agency, Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC), Innovate UK og Royal Academy of Engineering.

Praktisk anvendelse av innovasjonen i virkelige situasjoner ble tydelig demonstrert da det i januar 2017 ble kjøpt opp av det nederlandske ingeniør- og produksjonsselskapet Merford. Som et bevis på produktets troverdighet sikret Sonobex ISO 9001:2005 kvalitetssikringssertifisering, noe som ytterligere styrket markedsposisjonen. Som et bevis på økende aksept og effektivitet, blir Sonobex sine NoiseTrap akustiske paneler nå brukt i økende grad på ulike steder over hele Europa.

Ifølge Joost Vertooren, direktør for bedriftsutvikling i Merford:

“Sonobex leverte akkurat det Merford – med mer enn seksti års erfaring innen støykontroll – lette etter.”

Selskaper som Merford, som er aktive innen lyd- og støydempingsbransjen, er kontinuerlig på jakt etter løsninger som Sonobex. Nå ser vi på slike selskap- og forretningsledede støydempings- og avbrytingsprodukter i de kommende segmentene. 

#1. ThinkLabs’ ThinkBox: Et stetoskop som kan lytte til lyder i det mest støyende miljøet 

Stetoskop er avgjørende for å diagnostisere en pasient på rett tidspunkt på den mest tids- og ressurs‑effektive måten. Imidlertid, i høy‑støy miljøer, i et midlertidig behandlingssenter på en slagmark, for eksempel, eller på et fly, blir det vanskelig for den medisinske fagpersonen å høre pasientens kroppslige lyder. 

ThinkLabs, en velkjent produsent av stetoskoper, løste dette problemet ved å omforme stetoskopteknologien på en høyt avansert måte. Enheten, blant andre funksjoner, kommer med en filtreringsteknologi som involverer fem forskjellige filtre. Den kan effektivt filtrere ut visse lyder og kun la de nødvendige lydene høres. 

Ifølge Charles Harding, en biomedisinsk ingeniør involvert i prosjektet: 

“Av de fem filtrene er det to hjertefiltre, som isolerer kun hjerteslag; to lungefiltre, som fokuserer på inn- og utåndingslyder; og et bredbåndsfilter, som gjør det mulig for medisinsk personell å ta opp lyder for sekundærdiagnoser samt opplæring.”

Bredbåndsfilteret tjener tre formål: telemedisin, teleovervåkning og telementoring. Gjennom stetoskopet er det mulig å ta opp lyden og sende den til en annen medisinsk fagperson for å få deres hjelp eller råd. Enheten har hjulpet luftfartsmedisinske fagpersoner i Forsvarsdepartementet med å behandle sårede krigførere mer effektivt. Basert i Centennial, Colorado, USA, er Thinklabs et privat selskap etablert i 1991 av Clive Smith. Selskapets estimerte årlige inntekt er rundt US$16 millioner.

#2. Qualcomms proprietære ekkokansellerings- og støydempingsteknologi

Qualcomms cVc Echo Cancelling‑ og støydempingsteknologi viser seg effektiv når man foretar en tale‑samtale ved bruk av et Bluetooth‑stereo‑headset eller ørepropper. Den overfører krystallklar stemme gjennom sin klare stemmefangst (CVC)‑teknologi ved å nøytralisere omgivelsesstøy, veistøy og støy generert av folk som snakker i nærheten. 

Qualcomms cVc‑teknologi er en samling av algoritmer som arbeider på overførings‑ og mottaks‑siden av tale‑samtaler og leverer optimal talekvalitet uavhengig av mottakerens plassering. Dens ekkokansellerende egenskap sikrer at akustisk ekko reduseres for en mer naturlig to‑veis samtale.

Løsningen sikrer også en jevn talekvalitet, og overkommer utfordringer med pakkefall og bit‑feil‑maskering. Den sørger for at svekket RF‑tilkobling ikke påvirker talekvaliteten. Den har flere andre funksjoner som forbedrer brukeropplevelsen, inkludert automatisk forsterkningskontroll, send/motta‑equalizere, komfortstøy‑egenskaper, hyling‑kontroll, ikke‑lineær prosessering, adaptive equalizere, blanding av hjelpestrømmer, frekvens‑forsterket tale‑integrasjon, og mye mer. 

I henhold til de nyeste tilgjengelige finansielle dataene tjente Qualcomm (QCOM ) US$9,9 milliarder i GAAP‑inntekt i kvartalet som avsluttet 24. desember 2023. GAAP‑EPS var US$2,46. 

#3. Silentiums aktive støykontrollteknologi (ANC) 

Silentium er kjent som en høykvalitets‑innovatør innen forskning på aktiv støykontroll. Deres løsninger kan kutte opptil 90 % av en lyd, uavhengig av kilde, enten det er en ovn‑hette, et ventilasjonsanlegg, en bilmotor eller et bråkete tog. 

Den aktive støykontrollteknologien utviklet av Silentium er en disruptiv lydstyringsløsning. Algoritmene kan adaptivt følge endringer i støyspekteret i sanntid. 

Den endelige løsningen er liten i størrelse, lav kostnad, og svært effektiv for lav‑/middels‑frekvensstøy. Den er i stand til å levere vellykkede kommersielle løsninger på tvers av mange anvendelser, inkludert hjem, kontor og industrielle arbeidsplasser. Den kan imøtekomme behovene til både bil‑ og transportindustrien. 

Løsningen er unik i sin leveringsmekanisme ved at den kan redusere aktiv støy enten fra kilden eller ved å skape personlige stille soner. Disse sonene kalles stille bobler. 

I henhold til den nyeste tilgjengelige informasjonen skalerer Silentium kontinuerlig opp utviklings‑ og utrullingsnivåene for sin Active Acoustics‑programvare. 

Selskapet avsluttet sin Series D‑finansieringsrunde med totalt rundt US$63 millioner. Av dette kom US$63 millioner, hvorav US$20 millioner var en del av den utvidede Series D‑runden, ledet av Menora Mivtachmin og Meitav Dash. 

Den globale elektronikklederen Molex var også en av investorene. Mens han snakket om investeringsinnstrømningen, sa Yoel Noar, administrerende direktør i Silentium: 

“Vi ønsker nye partnere velkommen som deler samme lidenskap for akustikk og ser verdien i å forbedre personvern og velvære gjennom personlige lydsoner. Med denne nye investeringen vil vi skalere opp utviklingen og utrullingen av våre Active Acoustics‑programvareløsninger for kjøretøysprodusenter og leverandører – spesielt ettersom NVH‑kravene utvikler seg i den nye æraen av elektrisk og autonom mobilitet.”

Stoppe støyplagen

Det europeiske miljøbyrået (EEA) har anerkjent støykontaminering som et stort problem, både for menneskers helse og miljøet. EEAs rapport om miljøstøy viser at tjue prosent av Europas befolkning er utsatt for langvarige støynivåer som er skadelige for helsen. 

Dette tilsvarer mer enn 100 millioner mennesker på kontinentet. Rapporten sier at langvarig støyeksponering kan føre til en rekke helseeffekter, inkludert negative effekter på kardiovaskulære og metabolske systemer. 

I følge anslag er miljøstøy ansvarlig for 48 000 nye tilfeller av iskemi hvert år, samt 12 000 for tidlig dødsfall. Den fører også til så mange som 22 millioner mennesker som lider av kronisk høy irritasjon og ytterligere 6,5 millioner fra kronisk høy søvnforstyrrelse. Det er overraskende å finne at 12 500 skolebarn lider av lesevansker på skolen som følge av flystøy. 

Ifølge studier utført av Verdens helseorganisasjon er støy den nest største miljøårsaken til helseproblemer, tett etter luftforurensning. 

Å beskytte befolkningen vår mot de skadelige effektene av støykontaminering er en nødvendighet vi ikke kan neglisere. Det er et presserende behov for å styrke støydempingsforskning ved å skape synergier med andre utviklende teknologiparadigmer som AI. Den gode nyheten er at betydelige innsats allerede tas i den retningen.