בינה מלאכותית
חוקר מפתח טכנולוגיה בהשראת ביו המבוססת על אוזן העטלף
רולף מולר, פרופסור להנדסת מכונות בווירג'יניה טק, שאב השראה מעטלפים לתכנן ולפתח טכנולוגיה חדשה בהשראת ביו שיכולה לקבוע את מיקום המקור של צליל. בניגוד לגישות קודמות, המבוססות לרוב על האוזן האנושית, מולר הסתכל על אוזנו של עטלף כדי לקבל את התובנה החדשה הראשונה לזיהוי מיקום הקול מזה 50 שנה.
"מזמן הערצתי עטלפים על יכולתם המדהימה לנווט בסביבות טבעיות מורכבות המבוססות על אולטרסאונד וחשדתי שהתנועתיות החריגה של אוזני החיה עשויה להיות קשורה לזה", אמר.
אל מולר הצטרף סטודנט לשעבר לדוקטורט והסופר הראשי Xiaoyan Yin. הממצאים פורסמו ב מחשב המודיעין.
עטלף מול אוזן אנושית
עטלפים מסתמכים על הד כדי לנווט בעת טיסה, והוא מאפשר להם לקבוע את המרחק של עצם על ידי האזנה להדים בזמן שהוא שולח צלילים. פיו או אפו של העטלף פולטים קריאות קוליות, שמקפיצות את הסביבה וחוזרות כהד. המכונה אפקט דופלר, הם יכולים גם לחלץ מידע מקולות הסביבה.
האפקט הזה שונה כשמדובר בבני אדם, כאשר שתי האוזניים שלנו מאפשרות לנו למצוא מיקום באמצעות נתוני קול שעוברים למוח לצורך עיבוד. על ידי שני מקלטים, אנו יכולים לזהות את כיוון הצלילים כאשר הם מכילים רק תדר אחד.
בשנת 1967, תגלית הדגימה כי אוזן אנושית אחת יכולה לזהות את מיקומם של צלילים אם יש תדרים שונים.
האוזן האנושית שימשה בעבר השראה לגישות שונות לזיהוי מיקום קול, שנשענו על מקלטי לחץ כמו מיקרופונים ויכולת לאסוף תדרים מרובים.
מולר ראה שיש אפשרויות גדולות יותר עם אוזני עטלף, שהן הרבה יותר צדדיות מאוזניים אנושיות. הצוות שלו יצא להשתמש בתדר בודד ובמקלט בודד במקום מרובה.
פיתוח הטכנולוגיה
אחד הצעדים הראשונים היה לשחזר את יכולתו של העטלף להזיז את אוזניו, דבר שהם עשו על ידי יצירת אוזן סינתטית רכה המחוברת לחוט ומנוע פשוט. מערכת זו תועדה כשהאוזן מרפרפת בכל פעם שהיא קיבלה צליל נכנס.
לעטלפים ששימשו השראה לטכנולוגיה החדשה יש אוזניים עם טרנספורמציה מלאה של גלי קול, המבוססת על צורת האוזן החיצונית. חלק זה של אוזנו של העטלף משתמש בתנועת האוזן כשהוא קולט צליל כדי ליצור צורות מרובות לקליטה, כאשר הצליל מתועל לתוך תעלת האוזן.
אחד האתגרים הגדולים ביותר איתם התמודד הצוות היה לחלץ נתונים קריאים וניתנים לפירוש מגלי הקול הנכנסים. כדי להשיג זאת, הם הציבו את האוזן מעל מיקרופון כדי ליצור מנגנון דומה לעטלף.
בגלל התנועות המהירות של האוזן החיצונית המתנופפת, נוצרו חתימות הסטת דופלר, ואלו קשורות לכיוון מקור הצליל. עם זאת, זה עדיין לא היה קל לפרש בגלל דפוסים מורכבים.
לאחר מכן הצוות פנה לעבר רשת עצבית עמוקה, והכשיר אותה לספק את כיוון המקור עם כל הד שהתקבל.
המערכת נבדקה כשהאוזן מותקנת על מתקן מסתובב, שכלל מצביע לייזר. לאחר מכן הונח רמקול בכיוונים שונים ביחס לאוזן, ונפלטו צלילים.
לאחר קביעת כיוון הקול, מחשב הבקרה סובב את המערכת כך שמצביע הלייזר פגע במטרה ברמקול, מה שהביא לאיתור המיקום תוך חצי מעלה. זה מרשים בהשוואה לתוצאות קודמות, שהוכיחו כי אוזניים אנושיות קובעות בדרך כלל את המיקום בטווח של 9 מעלות, והטכנולוגיה המתקדמת הצליחה לזהות אותו רק בטווח של 7.5 מעלות.
"היכולות הן לגמרי מעבר למה שנמצא כרגע בהישג יד הטכנולוגיה, ובכל זאת כל זה מושג בהרבה פחות מאמץ", אמר מולר. "התקווה שלנו היא להביא אוטונומיה אמינה ובעלת יכולת לסביבות חיצוניות מורכבות, כולל חקלאות מדויקת וייעור; מעקב סביבתי, כגון ניטור המגוון הביולוגי; כמו גם יישומים הקשורים להגנה וביטחון".
