الضوء يصغي للصوت!.. ابتكار ميكروفون بصري يلتقط الكلام من اهتزازات أشياء يومية

الصين – ابتكر باحثون صينيون ميكروفونا بصريا يلتقط الصوت باستخدام الضوء بدلا من الهواء، ما يمهد الطريق لتقنيات استشعار ثورية تتجاوز حدود الميكروفونات التقليدية.

وفي إنجاز علمي يجمع بين البصريات والصوتيات، طوّر فريق من معهد بكين للتكنولوجيا نظاما جديدا يستطيع 'الاستماع' إلى الأصوات من خلال تتبّع الاهتزازات الدقيقة التي تحدثها على أسطح مختلفة، مثل الورق أو أوراق الشجر أو الأكواب البلاستيكية، دون أن يعتمد على أي ميكروفون تقليدي.

ويعمل النظام عبر تسليط الضوء على الجسم المطلوب، ثم قياس التغيرات الطفيفة في شدة الانعكاس الناتجة عن الاهتزازات الصوتية. وباستخدام خوارزميات ذكية، تُحوّل هذه التغيرات إلى إشارات صوتية يمكن سماعها بوضوح.

وعلى عكس الميكروفونات البصرية التقليدية التي تطلبت كاميرات فائقة السرعة أو ليزرات باهظة، يعتمد هذا النموذج الجديد على تقنية تعرف بالتصوير أحادي البكسل، وهي بسيطة وفعالة من حيث التكلفة، ويمكن دمجها بسهولة في أجهزة مثل الهواتف الذكية والطائرات دون طيار وأدوات المراقبة.

وقال الباحث الرئيسي شو ري ياو: 'تبسّط طريقتنا بشكل كبير عملية التقاط الصوت باستخدام الضوء، ما يفتح الباب لتطبيقات جديدة في بيئات لا تعمل فيها الميكروفونات التقليدية، مثل الحديث عبر الزجاج أو التقاط الأصوات من خلف الحواجز'.

وأضاف ياو أن النظام تمكّن من إعادة بناء الصوت من عدة أسطح، مثل ورقة شجر ترفرف في الهواء، أو بطاقة ورقية تهتز بفعل الموسيقى، حتى في ظروف الإضاءة العادية.

ويمتاز النظام بمرونته الكبيرة وقدرته على العمل دون الحاجة إلى معدات باهظة أو معقدة، ما يفتح المجال لاستخدامه في مجالات متعددة، مثل البحث والإنقاذ أو مراقبة الأجهزة، أو حتى المجالات الطبية التي تتطلب مراقبة دقيقة لحركات الجسم دون لمس.

لكن هذا التقدم يثير في الوقت نفسه تساؤلات أخلاقية، إذ يمكن من الناحية التقنية استخدام النظام لالتقاط المحادثات عن بُعد، دون الحاجة إلى أجهزة تنصت أو ميكروفونات ظاهرة.

وقد سبق أن أظهر باحثو معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا MIT عام 2014 أن الاهتزازات الطفيفة على كيس رقائق بطاطا يمكن أن تكشف عن كلام واضح، وتبعت ذلك تقنيات اعتمدت على اهتزازات المصابيح أو الانعكاسات، لكنها تطلبت معدات ثقيلة. أما هذا النموذج الجديد، فيُبسط تلك المبادئ باستخدام أدوات بسيطة وقابلة للنشر على نطاق واسع.

ويشدّد الفريق على أن هدفهم هو تحسين تقنيات الاستشعار في البيئات المعقدة، وليس استخدامها لأغراض تجسسية. ويخطط الباحثون حاليا لتحسين حساسية النظام وتجريبه في مواقف واقعية، بما في ذلك في المجالات الطبية لمراقبة التنفس أو نبضات القلب دون تلامس مباشر.

نشرت نتائج الدراسة في مجلة Optics Express العلمية الصادرة عن مجموعة Optica.

المصدر: interesting engineering