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
Китайский аккумулятор для электромобиля выдержал наезд 36-тонного танка
Новости
Воспитанники детских домов изучат основы работы с нейросетями
Новости
Четвероногий робот из Цюриха научился играть в бадминтон с людьми
Новости
В MIT раскрыли механизм набора веса из-за жирной пищи и как обратить его вспять
Наука
60 000 лет рядом: ученые выяснили, кто стал первым паразитом человека
Наука
Ректора Университета Иннополис избрали членом-корреспондентом РАН
Иннополис
В Корее робопса научили паркуру и бегу по стенам: посмотрите, что он может
Новости
Древний череп «человека-муравья» нашли в Аргентине
Наука
На селфи марсохода попал неожиданный объект: его заметили не сразу
Космос
Посмотрите на двух морских коньков, которых застукали за «поцелуем» в океане
Наука
Почти 10 000 роутеров Asus тайно заразили: как проверить свой и защититься
Новости
Ракета будет доставлять товары с AliExpress за час по всему миру: ее испытали в Китае
Новости
В России пригрозили «душить» иностранные сервисы: кто в опасности
Новости
Boston Dynamics усовершенствовала систему восприятия гуманоидного робота Atlas
Новости
Наклейка на лоб анализирует мозговые волны и предсказывает переутомление
Наука
Посмотрите на робота-трансформера, который меняет форму прямо в полете
Новости
Китай отправил миссию за образцами горных пород с квазиспутника Земли
Космос
ИИ научился предсказывать успеваемость студентов по данным профиля в VK
Новости
Странная звезда Млечного Пути пульсирует каждые 44 минуты и это не объяснить
Космос
Этот OLED-экран сам издает звук: каждый пиксель работает как динамик
Новости