Исследователи утверждают, что носимый «умный» чокер для распознавания речи может произвести переворот в области бесшумного речевого интерфейса (SSI) благодаря встроенной технологии сверхчувствительного текстильного датчика деформации.

В местах, где вербальная коммуникация затруднена, например, в местах с большим фоновым шумом или где у человека есть уже имеющиеся нарушения речи, системы SSI являются передовым решением, позволяющим вербальную коммуникацию без вокализации. Таким образом, это тип электронного чтения по губам с использованием взаимодействия человека и компьютера.

В новом исследовании, проведенном под руководством Кембриджского университета, структурированный слой графена наносится на интегрированный датчик деформации текстиля для надежного распознавания речи даже в шумной обстановке.

Носимое на шее умное ошейник улавливает микродвижения в горле, которые затем улавливаются датчиком деформации в виде электрического сигнала и передаются в компьютерные программные модели, вдохновленные мозгом, для обработки и распознавания речи. Он может улавливать даже беззвучно произнесенные слова и транслировать их, что может помочь человеку, который не может говорить после операции на гортани, например.

Уникальная структура умного чокера упорядочена через трещины на текстильных изделиях с графеновым покрытием. Структурированный слой графена значительно повышает чувствительность датчика деформации. Он может динамически реагировать на микродвижения горла, позволяя улавливать речевые сигналы с большим количеством информации. Затем эти сигналы обрабатываются вычислительно эффективной нейронной сетью с рекордной точностью декодирования речи 95,25%.

Результаты, опубликованные в журнале npj Flexible Electronics, предлагают многообещающее неинвазивное решение для практичных носимых систем SSI, открывающее путь для бесперебойной, естественной и бесшумной коммуникации в различных условиях.

Предлагаемая система SSI надежна и способна декодировать широкий спектр слов, быстро адаптируясь к новым пользователям и словарям. Технология была недавно представлена ​​в качестве живой демонстрации на конференции IEEE Biosensors 2024, привлекая внимание более 180 участников мероприятия.

Исследование проводилось под руководством доктора Луиджи Дж. Оккипинти, директора по исследованиям в области интеллектуальной электроники, биосистем и искусственного интеллекта, а также руководителя группы Оккипинти в отделе электротехники на инженерном факультете и в Кембриджском центре графена.

Доктор Оккипинти сказал: «Наш удобный в использовании умный чокер демонстрирует замечательную способность эффективно работать в реальных ситуациях с пользователями разного пола, географического и этнического происхождения , с новыми и потенциально неоднозначными словами разной длины и степени знакомства, а также с разной скоростью чтения.

«Наша система SSI работает с высокой точностью и вычислительной эффективностью, различая речь разных пользователей на фоне различных типов шума, вызванного несовершенством сенсора, внешней средой и/или движениями тела пользователя во время ношения устройства.

«Кроме того, метод изготовления нашей сверхчувствительной технологии текстильного датчика деформации является биосовместимым, простым, недорогим и масштабируемым. Он также адаптируется к длительному использованию и может выдерживать более 10 000 циклов растяжения-разжатия, сохраняя при этом стабильную и надежную электрическую функциональность.

«Проще говоря, синергия нашей конструкции датчика и оптимизации нейронной сети устанавливает новый стандарт в технологиях бесшумной речевой связи для носимых устройств, предлагая удобный интеллектуальный чокер с новаторским потенциалом».