Rädda liv med AI-förstärkt brusreducering

AI kan göra många saker. Vid det här laget är vi ganska medvetna om dess kapacitet och potential. Ändå, när vi hör om att rädda liv med AI-förstärkt brusreducering, blir vi naturligtvis förvånade! Men det är inte längre en fråga om fantasi eller spekulativ verklighet. Den senaste forskningen visar ett nytt AI-baserat brusreduceringssystem för effektiv identifiering av offer med drönare. Systemet visar sig särskilt användbart vid naturkatastrofer. 

AI-förstärkt brusreducering: Förbättra UAV:ernas värdeerbjudande

Obemannade luftfarkoster har bevisat sitt värde genom att visa resultat i sök- och räddningsuppdrag, vilka blir kritiska och svåra att utföra effektivt efter storskaliga naturkatastrofer som jordbävningar. Efter sådana katastrofer är en av de mest uppenbara följderna av en jordbävning mängden spillror som bildas. 

Dock genererar drönare, med sina propellrar, en betydande mängd ljud. Detta ljud, ofta uppfattat som brus, dränker tyvärr mänskliga ljud som kan komma från under spillrorna och ropa på hjälp. Genom att ta itu med detta problem hjälper den vetenskapliga innovationen vi diskuterar här att effektivt undertrycka drönarbruset och förstärka mänskliga ljud. Grundstenen i denna lösning är en mycket kraftfull AI-modell känd som GANs eller Generativa Adversariella Nätverk. 

Klicka här för en lista över de fem bästa drönarföretagen att investera i.

Hur fungerar GANs?

AI-modellen som GANs använder kan lära sig en rad datatyper med precision. Denna egenskap hos modellen utnyttjades av forskarna/utvecklarna för att modellen exakt skulle lära sig de olika typerna av drönarpropellerljud. 

Efter att den har lärt sig dessa ljud kan den inlärda modellen generera ett liknande ljud som drönarpropellrarna. Detta ljud kallades pseudo‑UAV‑ljud. 

Den slutgiltiga lösningen var att subtrahera detta pseudo‑UAV‑ljud från det faktiska ljudet som fångas av drönarens ombordmikrofoner. Resultatet blev att operatören tydligt och korrekt hörde och kunde känna igen mänskliga ljud från omgivningen.  

Tekniken och dess utvecklingsmekanism fick mycket beröm från den vetenskapliga gemenskapen. Den hade flera fördelar jämfört med traditionella brusreduceringssystem. 

Till exempel kunde den effektivt undertrycka drönarbrus inom ett smalt frekvensområde mycket mer exakt. Den visade sig också vara tillräckligt smidig för att anpassa sig till drönarbrusets fluktuationer i realtid. 

Dessutom visade tester av lösningen imponerande resultat genom att den avsevärt kunde förbättra mänskliga ljudnivåer. När fördelarna med den nya lösningen sammanfattades och varför den kan vara en välsignelse för framtida sök‑ och räddningsuppdrag, sade professor Chinthaka Premachandra från Institutionen för elektronikteknik vid School of Engineering på Shibaura Institute of Technology följande: 

“Att undertrycka drönarpropellerbruset från ljudblandningen samtidigt som man förbättrar hörbarheten av mänskliga röster är ett formidabelt forskningsproblem. Den variabla intensiteten av drönarbrus, som fluktuerar oförutsägbart med olika flygmanövrar, komplicerar utvecklingen av ett signalbehandlingsfilter som effektivt kan ta bort drönarljudet från blandningen. Vårt system använder AI för att effektivt känna igen propellerljud och lösa dessa problem.”

En betydande mängd forskning har utförts inom området brusreducering. En av de mest anmärkningsvärda studierna kom från Loughborough University. Lösningen, kallad Sonobex, adresserade de hälsorisker som miljöbrus medför, inklusive tinnitus och hörselnedsättning, lågt blodtryck och hjärt‑ och kärlsjukdomar. Den leder också till kognitiv försämring hos barn och stör vår sömn, mentala och sociala välbefinnande. 

Klicka här för att lära dig allt om investeringar i artificiell intelligens.

Sonobex: Brusdämpande strukturer för urbana miljöer

Sonobex tar itu med en av de grundläggande utmaningarna som de flesta miljöbrusdämpande lösningar står inför: hur man reducerar utan att hindra den fria flödet av luft och ljus i rummet. Forskningen undersökte akustiska metamaterial, särskilt soniska kristaller, för att skapa effektiva brusbarriärer genom att arrangera dem i rader av cylindriska stavar. 

Forskarna såg att det var möjligt att variera det frekvensområde som blockeras med denna metod. Detta fynd ledde till större tillämpbarhet av lösningen. Brusbarriärerna kan användas inom byggnation, industri, transport och kraftproduktion.

Eftersom avståndet var justerbart kunde man låta tillräckligt med utrymme mellan de två barriärerna för att underlätta luft- och ljusflöde. Flödet skapade också möjlighet för luftkylning av utrustningen.

Ofta framstår arkitektoniska lösningar som ett hinder för att uppnå estetisk överlägsenhet. Denna lösning är fri från det i den meningen att den kan tillverkas av en rad olika material.

Arkitekterna kunde utforska olika alternativ. Till exempel kunde brusdämparen användas som ett fönsteröverdrag. Det blev ett betydande mervärde eftersom vindbelastning ofta utgjorde ett problem för konventionella solida brusbarriärer, som krävde omfattande stöd. Luckorna i detta system och vindgenomsläppligheten hjälpte till att minska detta problem.

Lösningen bevisade sitt värde bortom laboratoriemiljön genom att bli funktionell, kostnadseffektiv, miljövänlig och lämplig för hälsa och välbefinnande.

Faktum är att Sonobex mottog många utmärkelser under sin innovationsperiod. Den fick forskningsmedel från East Midlands Development Agency, Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC), Innovate UK och Royal Academy of Engineering.

Praktiskheten i innovationen för verkliga tillämpningar visades tydligt när det i januari 2017 köptes upp av det nederländska ingenjörs‑ och tillverkningsföretaget Merford. För att stärka produktens trovärdighet säkrade Sonobex ISO 9001:2005‑certifieringen för kvalitetssäkring, vilket ytterligare befäste dess marknadsposition. Som ett bevis på dess växande acceptans och effektivitet används Sonobex NoiseTrap‑akustikpaneler i allt större utsträckning på olika platser i hela Europa.

Enligt Joost Vertooren, Director of Corporate Development på Merford:

“Sonobex erbjöd exakt det som Merford – med mer än sextio års erfarenhet av bruskontroll – letade efter.”

Företag som Merford, som är verksamma inom ljud‑ och brusreduceringsbranschen, söker kontinuerligt efter lösningar som Sonobex. Nu tittar vi på sådana företag och affärsledda brusreducerings‑ och avbokningsprodukter i de kommande segmenten. 

#1. ThinkLabs’ ThinkBox: Ett stetoskop som kan lyssna på ljud i den mest bullriga miljön 

Stetoskop är avgörande för att diagnostisera en patient vid rätt tid på det mest tids‑ och resurseffektiva sättet möjligt. Men i högbrusmiljöer, i ett provisoriskt behandlingscenter på ett slagfält till exempel, eller på ett flygplan, blir det svårt för den medicinska yrkespersonen att höra patientens kroppsljud. 

ThinkLabs, en välkänd tillverkare av stetoskop, löste detta problem genom att återanvända stetoskoptekniken på ett mycket avancerat sätt. Enheten, bland annat, har en filtreringsteknik som innefattar fem olika filter. Den kan effektivt filtrera bort vissa ljud och bara låta det som behövs höras. 

Enligt Charles Harding, en biomedicinsk ingenjör som var involverad i projektet: 

“Av de fem filtren finns två hjärtfilter som isolerar endast hjärtljud; två lungfilter som riktar in sig på in- och utandningsljud; och ett bredbandsfilter som låter medicinska team spela in ljud för sekundärdiagnoser samt utbildning.”

Bredbandsfiltret tjänar tre syften: telemedicin, teleövervakning och telementorskap. Genom stetoskopet är det möjligt att spela in ljudet och skicka det till en annan medicinsk professionell för att få deras hjälp eller råd. Enheten har hjälpt försvarsdepartementets aeromedicinska personal att mer effektivt behandla skadade krigare. Thinklabs, som är baserat i Centennial, Colorado, USA, är ett privat företag som grundades 1991 av Clive Smith. Företagets uppskattade årliga intäkt är omkring US$16 miljoner. 

#2. Qualcomm proprietär ekobekämpnings‑ och brusreduceringsteknik

Qualcomms cVc Echo Cancelling‑ och brusreduceringsteknik visar sig effektiv när man ringer med ett Bluetooth‑stereohörlurar eller öronsnäckor. Den överför kristallklart tal genom sin Clear Voice Capture (CVC)‑teknik genom att eliminera omgivningsbrus, vägbuller och ljud som genereras av personer som pratar i närheten. 

Qualcomms cVc‑teknik är en samling algoritmer som arbetar på överförings‑ och mottagningsvägen för samtal och levererar optimal röstkvalitet oavsett mottagarens plats. Dess ekobekämpande egenskap säkerställer att akustisk eko reduceras för en mer naturlig tvåvägskommunikation.

Lösningen säkerställer också en konsekvent röstkvalitet, övervinner utmaningar med paketförlust och bitfelkorrigering. Den ser till att komprometterad RF‑anslutning inte påverkar röstkvaliteten. Den har flera andra funktioner som förbättrar användarupplevelsen, inklusive automatisk förstärkningskontroll, sändnings‑/mottagnings‑equalizers, komfortbrus‑egenskaper, visselförstärkning, icke‑linjär bearbetningskapacitet, adaptiva equalizers, mixning av hjälpsströmmar, frekvensförstärkt talintegrering och mycket mer.

Enligt de senaste tillgängliga finansiella uppgifterna tjänade Qualcomm US$9,9 miljarder i GAAP‑intäkter under kvartalet som avslutades den 24 december 2023. GAAP‑EPS var US$2,46. 

#3. Silentiums aktiva brusreduceringsteknik (ANC) 

Silentium är känt som en högkvalitativ innovatör inom forskningsområdet för aktiv brusreducering. Dess lösningar kan reducera upp till 90 % av ett ljud, oavsett källa, vilket kan vara en köksfläkt, ett ventilationssystem, en bilmotor eller ett bullrigt tåg. 

Den aktiva brusreduceringsteknik som utvecklats av Silentium är en disruptiv ljudhanteringslösning. Dess algoritmer kan adaptivt följa förändringar i brusens spektrum i realtid. 

Den slutgiltiga lösningen är liten i storlek, låg kostnad och mycket effektiv för låga/mellanfrekventa ljud. Den kan leverera framgångsrika kommersiella lösningar inom många tillämpningar, inklusive hem, kontor och industriella arbetsplatser. Den kan tillgodose behoven i både bil- och transportindustrin. 

Lösningen är unik i sin leveransmekanism genom att den kan reducera aktivt brus antingen från källan eller genom att skapa personliga tystnadszoner. Dessa zoner kallas Quiet bubbles. 

Enligt den senaste tillgängliga informationen skalar Silentium kontinuerligt upp utvecklings- och utrullningsnivåerna för sin Active Acoustics‑programvara. 

Företaget avslutade sin Series D‑finansieringsrunda med totalt omkring US$63 miljoner. Av dessa US$63 miljoner kom US$20 miljoner som en del av den utökade Series D‑rundan, som leddes av Menora Mivtachmin och Meitav Dash. 

Den globala elektronikledaren Molex var också en av de involverade investerarna. När han talade om investeringsinflödet sade Yoel Noar, VD för Silentium: 

“Vi välkomnar nya partners som delar samma passion för akustik och ser värdet i att förbättra integritet och välbefinnande genom personliga ljudutrymmen. Med denna nya investering kommer vi att skala upp utvecklingen och utrullningen av våra Active Acoustics‑programvarulösningar för fordonstillverkare och leverantörer – särskilt eftersom NVH‑kraven utvecklas i den nya eran av elektrisk och autonom mobilitet.”

Att stoppa bullerplågan

Europeiska miljöbyrån (EEA) har erkänt bullerföroreningar som ett stort problem, både för människors hälsa och för miljön. EEA:s rapport om miljöbuller visar att tjugo procent av Europas befolkning utsätts för långvariga bullernivåer som är skadliga för deras hälsa. 

Det motsvarar mer än 100 miljoner människor på kontinenten. Rapporten säger att långvarig bullerexponering kan leda till en rad hälsoeffekter, inklusive negativa effekter på det kardiovaskulära och metabola systemet. 

Enligt uppskattningar är miljöbuller ansvarigt för 48 000 nya fall av ischemisk hjärtsjukdom per år, samt 12 000 förtida dödsfall. Det leder också till att så många som 22 miljoner människor lider av kronisk hög irritation och ytterligare 6,5 miljoner av kronisk sömnstörning. Det är häpnadsväckande att 12 500 skolbarn lider av lässvårigheter i skolan som ett resultat av flygplansbuller. 

Enligt studier utförda av Världshälsoorganisationen (WHO) är buller den näst största miljöorsaken till hälsoproblem, precis efter luftföroreningar. 

Att skydda vår befolkning från de skadliga effekterna av bullerföroreningar är en nödvändighet som vi inte får förneka, annars riskerar vi allvarliga konsekvenser. Det finns ett akut behov av att stärka forskningen om brusreducering genom att skapa synergier med andra framväxande teknologiska paradigm som AI. Den goda nyheten är att betydande insatser redan görs i den riktningen.