Terinspirasi Dari Kelelawar, Ilmuan Ini Ciptakan Desain Unik Untuk Melacak Suara
Merasa kagum dan terinspirasi oleh cara kerja telinga kelelawar,
Rofl Mueller yang seorang professor teknik mesin di Virginia Tech mencoba menciptakan teknologi serupa menggunakan teknologi bio untuk menemukan lokasi asal suara.
Model yang ia pakai kali ini dibuat menyerupai telinga manusia namun lebih sederhana dan akurat ketimbang versi sebelumnya.
Karyanya ini dijadikan pertanda evolusi dalam menentukan lokasi suara selama 50 tahun.
Alat pelacak lokasi suara karya Prof.Mueller
Temuannya ini dipublikasikan pada Nature Machine Intelligence oleh Prof. Mueller, dan mantan mahasiswanya yang juga jadi penulis utama Xiaoyan Yin.
Keduanya sama-sama mengagumi kelelawar akan kemampuannya menavigasi lingkungan secara alami berdasarkan gelombang Ultrasonic (USG).
Baca Juga :
Ide Besar Kemajuan Teknologi di Tahun 2021!
Dan mereka kali ini terinspirasi dari sana.
Asal Inspirasi Model Desain Baru Untuk Melacak Lokasi Suara
Saat terbang, kelelawar menavigasi lingkungan sekitar melalui ekolokasi.
Yakni menentukan seberapa dekat suatu objek dengan terus menerus mengeluarkan suara dan mendengarkan gema.
Panggilan ultrasonik dipancarkan dari mulut atau hidung kelelawar, memantul dari elemen lingkungannya dan kembali sebagai gema.
Mereka juga mendapatkan informasi dari suara sekitar. Membandingkan suara untuk menentukan asalnya yang disebut efek Doppler.
Efek Doppler bekerja dengan mekanisme yang berbeda dengan telinga manusia.
Sebab dari hasil sebuah penemuan tahun 1907 menunjukkan bahwa manusia dapat menemukan lokasi dengan memiliki dua telinga, penerima yang menyampaikan data suara ke otak untuk diproses.
Pengoperasian pada dua atau lebih receiver memungkinkan untuk mengetahui arah suara yang hanya berisi satu frekuensi,
dan akan familiar bagi siapa saja yang pernah mendengar suara klakson mobil saat lewat.
Klakson adalah satu frekuensi, dan telinga bekerja sama dengan otak untuk membuat peta ke mana mobil akan pergi.
Penemuan tahun 1967 kemudian menunjukkan bahwa ketika jumlah penerima dikurangi menjadi satu,
satu telinga manusia dapat menemukan lokasi suara jika frekuensi yang berbeda ditemukan.
Menurut Mueller, cara kerja telinga manusia telah mengilhami pendekatan masa lalu untuk menentukan lokasi suara,
yang menggunakan penerima tekanan, seperti mikrofon, yang dipasangkan dengan kemampuan untuk mengumpulkan beberapa frekuensi atau menggunakan beberapa penerima.
Membangun karir penelitian dengan kelelawar, Mueller jadi tahu bahwa telinga mereka adalah penerima suara yang jauh lebih canggih dan serbaguna ketimbang telinga manusia.
Hal ini mendorong timnya untuk mengejar tujuan frekuensi tunggal dan satu penerima, bukan beberapa penerima atau frekuensi.
Alhasil menghadirkan Model baru untuk lokasi suara
Uji Coba Model Baru Pelacak Lokasi Suara
Saat uji coba, tim Mueller mencoba meniru kemampuan kelelawar saat menggunakan telinga mereka.
Tim Mereka melakukan hal serupa dengan cara menciptakan telinga sintetis lembut yang terinspirasi oleh tapal kuda dan kelelawar berhidung daun Dunia Lama dan menempelkannya ke tali dan motor sederhana,
yang diatur waktunya untuk membuat telinga berdebar pada saat yang sama menerima suara yang masuk.
Kelelawar khusus ini memiliki telinga yang memungkinkan transformasi gelombang suara yang kompleks, sehingga desain alam yang siap pakai adalah pilihan yang logis.
Transformasi itu dimulai dengan bentuk telinga luar, yang disebut pinna, yang menggunakan gerakan telinga saat menerima suara untuk menciptakan berbagai bentuk penerimaan yang menyalurkan suara ke saluran telinga.
Tantangan terbesar yang dihadapi Yin dan Mueller dengan model receiver tunggal dan frekuensi tunggal mereka adalah menafsirkan sinyal yang masuk.
Bagaimana kita mengubah gelombang suara yang masuk menjadi data yang dapat dibaca dan ditafsirkan?
Tim menempatkan telinga di atas mikrofon, menciptakan mekanisme yang mirip dengan kelelawar.
Gerakan cepat pinna yang berkibar menciptakan tanda tangan shift Doppler yang jelas terkait dengan arah sumber, tetapi tidak mudah ditafsirkan karena kompleksitas polanya.
Untuk mengatasi hal ini, Yin dan Mueller menggunakan jaringan saraf yang dalam: pendekatan pembelajaran mesin yang meniru banyak pemrosesan lapisan yang ditemukan di otak.
Mereka menerapkan jaringan seperti itu di komputer dan melatihnya untuk memberikan arah sumber yang terkait dengan setiap gema yang diterima.
Untuk menguji performa sistem yang terdiri dari telinga dan pembelajaran mesin (Machine Learning), mereka memasang telinga pada rig berputar yang juga menyertakan penunjuk laser.
Suara kemudian dipancarkan dari pengeras suara yang ditempatkan ke arah yang berbeda relatif terhadap telinga.
Setelah arah suara ditentukan, komputer kontrol akan memutar rig sehingga penunjuk laser mengenai target yang terpasang ke loudspeaker, yang menunjukkan lokasi dalam hitungan setengah derajat.
Pendengaran manusia biasanya menentukan lokasi dalam 9 derajat dengan bekerja dengan dua telinga, dan teknologi terbaik telah mencapai lokasi dalam 7,5 derajat.
