【資料圖】

使用智能可穿戴人工喉進(jìn)行無聲語音交互。清華大學(xué)供圖

中國青年報客戶端北京3月30日電（中青報·中青網(wǎng)記者 葉雨婷 通訊員 彭文）一枚硬幣大小的石墨烯片就能幫助語言障礙者重獲新“聲”。今天記者從清華大學(xué)獲悉，清華大學(xué)集成電路學(xué)院任天令教授團(tuán)隊第一次將被稱為“黑金”的石墨烯轉(zhuǎn)換成具有“收發(fā)一體”的可穿戴智能人工喉設(shè)備。該成果發(fā)表在《自然》雜志人工智能子刊《自然·機(jī)器智能》上。

石墨烯是從石墨材料中剝離出來、由碳原子組成的只有一層原子厚度的二維晶體，具有極高的電子遷移率、優(yōu)秀的機(jī)械強(qiáng)度、優(yōu)秀的導(dǎo)熱性，對低頻的肌肉運動、中頻食管振動和高頻聲波信息有很高的靈敏度，同時也具有抗噪聲的語音感知能力。

2017年，任天令團(tuán)隊創(chuàng)新性地提出了一種基于石墨烯的收發(fā)同體的集成聲學(xué)器件：利用壓阻效應(yīng)來接收信號，并基于熱聲效應(yīng)發(fā)射聲音，從而巧妙地實現(xiàn)了單器件的聲音收發(fā)同體。在器件制備工藝上，團(tuán)隊采用獨特的激光直寫技術(shù)，能夠直接將成本低廉的大面積聚酰亞胺薄膜快速轉(zhuǎn)化為圖形化的多孔石墨烯材料。

石墨烯智能人工喉一方面具有高熱導(dǎo)率和低熱容率，能夠通過熱聲效應(yīng)發(fā)出100Hz-40kHz的寬頻譜聲音；另一方面能夠分辨低吟、尖叫、咳嗽、吞咽、點頭等動作，并將這種“無含義聲音”轉(zhuǎn)換為頻率、強(qiáng)度可控的聲音，這無疑帶來了聲學(xué)器件的“全新革命”。

團(tuán)隊在不斷迭代時，研發(fā)出體積更小及功能更多的集成“人工喉”。這種膜片通過導(dǎo)線與一個僅2平方厘米大小的微控制器相連，后者可以放在口袋里，配有一個紐扣大小的電池，簡單又便捷。

據(jù)悉，新一代石墨烯人工喉可以基本恢復(fù)患者的語言交流能力，識別一名喉切除術(shù)患者模糊說出的日常詞匯，準(zhǔn)確率超過90%。甚至不同頻率的耳語，尖叫和咳嗽都可以被該設(shè)備記錄，編碼，并進(jìn)行分類，“解碼”出不同種類的聾啞人“語言”，經(jīng)過訓(xùn)練后，有望實現(xiàn)“吟詩作唱”的夢想。

“這是一款能夠讀懂人、代替人表達(dá)的智能芯片系統(tǒng)，” 任天令介紹，“也意味著一種新的交互方式?！?/p>

談及未來應(yīng)用，任天令表示，多年的研究工作積累讓“人工喉”的產(chǎn)品化、量產(chǎn)化很有機(jī)會實現(xiàn)，并根據(jù)不同需求情況，多領(lǐng)域、多學(xué)科深度合作，形成更高層面的智能系統(tǒng)。目前，該器件正在與聲紋識別、機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)結(jié)合，之后將在語音識別、家庭醫(yī)療等領(lǐng)域具有廣闊前景?！斑@在技術(shù)上已沒有難以逾越的障礙。”任天令表示。

來源：中國青年報客戶端