Bio-inspiriertes Mikrofon zur Spracherkennung

Den Haarzellen des Innenohrs nachempfundene Biegebalken aus Silizium (Foto: tu-ilmenau.de)

Ilmenau (pte019/05.05.2023/11:30) - Ein neues Mikrofon von Ingenieuren der Technischen Universität Ilmenau ( https://tu-ilmenau.de ) auf Basis von Siliziumtechnologie nimmt Schall ähnlich wie das Ohr auf. Das könnte helfen, die Spracherkennung zur Steuerung einer Vielzahl von digitalen Anwendungen zu verbessern. Details wurden in "Nature Electronics" publiziert.

Innenohr nachgebildet

Die Forscher haben in ihrem neuen bio-inspirierten Mikrofon die Funktion des Innenohrs nachgebildet, denn das unterstützt beim Menschen das Hörverstehen, insbesondere in lauten Umgebungen. Im Unterschied zu herkömmlichen Mikrofonen zerlegt die Neuheit Geräusche schon vor der Umwandlung in ein elektrisches Signal.

Technologisches Herzstück sind den menschlichen Haarzellen nachempfundene Biegebalken aus Silizium mit einer Länge von einem Drittel Millimeter bis etwas über einen Millimeter. Dieser Längenunterschied bewirkt, dass jeder Biegebalken nur auf einen einzelnen Ton des Schallsignals reagiert.

Erfolg durch Biegebalken

Eine elektronische Steuerung ermöglicht es, die Eigenschaften jedes Biegebalkens separat zu steuern und so an verschiedene, zum Beispiel unterschiedlich laute Umgebungen anzupassen. Dank der für jede Tonhöhe separat steuerbaren und automatischen Anpassung an das Schallsignal werden die relevanten Signale hervorgehoben.

Dadurch ist für die Sprachanalyse weniger Rechenleistung und somit für das Gesamtsystem aus Spracherkennung und Mikrofon weniger elektrische Energie nötig. Vor allem Anwendungen mit begrenzten Energiekapazitäten, etwa Hörgeräte, wären so in der Lage, deutlich komplexere Sprach- und Schallanalysen durchzuführen.

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