Sensor de grafeno capaz de detectar y transmitir palabras pronunciadas en silencio

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Un collar inteligente portátil para el reconocimiento de voz tiene el potencial de redefinir el campo de la interfaz de voz silenciosa (SSI), gracias a la tecnología de sensor de tensión textil ultrasensible integrado.

En los lugares donde la comunicación verbal se ve obstaculizada, como en lugares con mucho ruido de fondo o donde una persona tiene una discapacidad del habla existente, los sistemas SSI son una solución de vanguardia que permite la comunicación verbal sin vocalización.

Como tal, es un tipo de lectura electrónica de labios que utiliza la interacción hombre-computadora.

En una nueva investigación, dirigida por la Universidad de Cambridge, se aplica una capa de grafeno estructurada superpuesta a un sensor de tensión textil integrado para un rendimiento robusto de reconocimiento de voz, incluso en entornos ruidosos.

Llevado alrededor del cuello, el collar inteligente captura micromovimientos en la garganta, que luego son captados por el sensor de tensión como una señal eléctrica y alimentados a modelos de software informáticos inspirados en el cerebro para su procesamiento y reconocimiento de voz.

Puede captar incluso palabras pronunciadas en silencio y transmitirlas, lo que podría ayudar a alguien que no puede hablar después de una cirugía laríngea, por ejemplo.

La estructura única de la gargantilla inteligente presenta grietas ordenadas a través de tejidos recubiertos de grafeno.

La capa de grafeno estructurada mejora significativamente la sensibilidad del sensor de tensión.

Puede responder dinámicamente a los micromovimientos de la garganta, lo que permite la captura de señales de voz ricas en información.

Estas señales luego se procesan a través de una red neuronal computacionalmente eficiente, con una precisión récord del 95,25% en la decodificación del habla.

Los resultados ofrecen una solución prometedora y no invasiva para sistemas SSI prácticos y portátiles, allanando el camino para una comunicación fluida, natural y silenciosa en diversos entornos.

El sistema SSI propuesto es robusto y capaz de decodificar una amplia gama de palabras, al tiempo que se adapta rápidamente a nuevos usuarios y vocabularios.

La tecnología se presentó recientemente como una demostración en vivo en la conferencia IEEE Biosensors 2024, que atrajo la atención de más de 180 participantes al evento.

La investigación estuvo dirigida por el Dr. Luigi G. Occhipinti, Director de Investigación en Electrónica Inteligente, Biosistemas e IA, y Jefe del Grupo Occhipinti en la División de Ingeniería Eléctrica del Departamento de Ingeniería y el Centro de Grafeno de Cambridge.

El Dr. Occhipinti dijo:

“Nuestro collar inteligente fácil de usar demuestra una capacidad notable para funcionar de manera eficiente en escenarios del mundo real con usuarios de diferentes géneros, orígenes geográficos y étnicos, con palabras nuevas y potencialmente ambiguas de diferentes longitudes y familiaridades, y a diferentes velocidades de lectura.

“Nuestro sistema SSI funciona con alta precisión y eficiencia computacional para distinguir el habla de diferentes usuarios frente a diferentes tipos de ruido, causado por imperfecciones del sensor, el entorno externo y/o los propios movimientos corporales de los usuarios mientras usan el dispositivo.

“Además, el método de fabricación de nuestra tecnología de sensor de tensión textil ultrasensible es biocompatible, simple, de bajo costo y escalable.

También es adaptable a un uso prolongado y puede soportar más de 10,000 ciclos de estiramiento y liberación, manteniendo al mismo tiempo una funcionalidad eléctrica estable y confiable.

“En pocas palabras, la sinergia de nuestro diseño de sensor y la optimización de la red neuronal establece un nuevo estándar en tecnologías de comunicación de voz silenciosas portátiles, ofreciendo un collar inteligente cómodo con potencial innovador”.

Fuente: Nature