Инженеры создали адаптивную искусственную улитку, которая улучшит работу слуховых аппаратов

В последние годы инженеры разработали много систем, вдохновленных биологией человека и животных. Точно воспроизводя сложные биологические процессы, они смогут надежно и эффективно решать проблемы реального мира.

Недавно инженеры разработали новый микроэлектромеханический датчик, вдохновленный улиткой, спиралевидной полостью во внутреннем ухе человека. Она производит нервные импульсы в ответ на звуковые колебания. Искусственная улитка, представленная в журнале Nature Electronics, обрабатывает звуки и обнаруживает отдельные сигналы в шумной обстановке более эффективно, чем простые микрофоны.

«Идея исследования заключалась в том, чтобы создать искусственные волосковые клетки, подобные волосковым клеткам во внутреннем ухе, которые отвечают за обнаружение звука в человеческом ухе», — рассказала Tech Xplore Клаудия Ленк, ведущий автор статьи.

Человеческое ухо и уши других млекопитающих работают совсем иначе, чем обычные микрофоны. Они фиксируют все тона (т. е. частоты) звукового сигнала одновременно. Громкие тона иногда маскирют более тихие. Уши, с другой стороны, содержат различные волосковые клетки, которые отвечают за обнаружение различных тонов (т. е. звуковых сигналов в разных частотных диапазонах).

Новая микроэлектромеханическая улитка (МЭМС) состоит из двух ключевых компонентов. Первый включает серию небольших кремниевых кантилеверов, предназначенных для работы в качестве искусственных волосковых клеток. Они обнаруживают звуковые сигналы из окружающей среды. Второй — это петля обратной связи, которая индивидуально настраивает свойства обнаружения каждого кантилевера.

Кантилеверы колеблются при воздействии звука, и это колебание измеряется встроенной системой считывания в виде электронного сигнала. Каждый кантилевер также содержит привод. Если подавать напряжение на привод, он заставляет кантилевер изгибаться или колебаться в зависимости от приложенного сигнала.

Оценка биоинспирированного (умного) датчика по сравнению со стандартным микрофоном. 
Предоставлено: Технический университет Ильменау/Майкл Райхель

Сигнал обратной связи, создаваемый петлей обратной связи искусственной улитки меняет способ обнаружения звука отдельным кантилевером, например, модулируя его усиление, чувствительность и ширину полосы. Работу кантилевера можно настроить так, чтобы оно было нелинейным. Это значит, оно будет меняться в зависимости от амплитуды улавливаемых звуков — более тихие звуки можно усилить, а более громкие — заглушить.

Читать далее:

Найдена уникальная звездная система: ее планеты противоречат известным моделям

Найден странный радиовсплеск: он ставит под сомнение то, что ученые о них знают

Посмотрите, как взорвалась самая большая за последние 10 лет сверхновая

На обложке: один датчик (консольный) улитки МЭМС (без обратной связи). Предоставлено: Технический университет Ильменау/Майкл Райхель

Подписывайтесь
на наши каналы в Telegram

«Хайтек»новостионлайн

«Хайтек»Dailyновости 3 раза в день

Первая полоса
Тайны древней звезды по соседству изучили, «подслушав ее песню»
Космос
Baidu делает ИИ для перевода звуков животных в человеческую речь
Наука
Оказалось, ИИ врет чаще при одном условии: как этого избежать
Новости
Суперкомпьютер Маска сжирает электричество как 300 000 домов: люди протестуют
Новости
Посмотрите, как робот стремительно отбивает подачи в настольном теннисе
Новости
Физики исполнили мечту алхимиков: свинец в коллайдере превратили в золото
Наука
Создано музыкальное приложение для реабилитации после инсульта
Наука
«Эффект аккордеона» превращает жесткий графен в эластичный материал
Наука
ИИ восстановил имя автора свитка, который пережил последний день Помпеи
Наука
Частный лунный модуль вышел на орбиту спутника после двух месяцев полета
Космос
Предок тираннозавра «иммигрировал» в Америку из Азии, считают ученые
Наука
Обновленный Gemini 2.5 Pro от Google возглавил рейтинг ИИ для разработчиков
Новости
Ученые решили проблему, которая мешала запуску термоядерных реакторов почти 70 лет
Наука
Китайское «супероружие» для подводных диверсий оказалось не таким, как считалось
Новости
Отключение мобильного интернета в Москве: какие последствия для бизнеса
Новости
Киберполиция назвала новые схемы мошенников: как они воруют аккаунты на «Госуслугах»
Новости
Хокинг предсказал гибель Земли: оказалось, НАСА сочло угрозу реальной
Наука
Создатель Ethereum признал свои ошибки и решил изменить криптовалюту
Новости
«Ред ОС 8» заработала на Arm-платформах — теперь и на «Байкале»
Новости
Компания Цукерберга использовала уязвимость подростков для рекламы
Новости