فراتر از یک میکروفن ساده

میکروفن، شکل‌ها و اندازه‌های مختلفی دارد و از سازوکارهای متفاوتی بهره می‌برد. گراهام بل در اختراع معروف خود یعنی تلفن، از میکروفن بهره گرفت. اما بعدها ادیسون با ساخت میکروفن زغالی، تحولی در شیوه انتقال صدا از طریق سیم به وجود آورد.از آن روز تاکنون، فناوری ساخت میکروفن دستخوش تغییرات فراوانی شده است. امروزه میکروفن‌های موجود در تلفن‌های همراه هوشمند، عملکرد بمراتب پیچیده‌تری نسبت به میکروفن‌های آن روزگار دارند. همچنین حوزه کارکرد میکروفن‌ها بسیار گسترده است و از ساخت فیلم‌های سینمایی تا عملیات‌ پیچیده جاسوسی سازمان‌های امنیتی دنیا را شامل می‌شود. اما نقطه مشترک همه اینها در کارکرد ساده و اولیه میکروفن خلاصه می‌شود و آن هم چیزی نیست جز تبدیل امواج صوتی به سیگنال‌های الکتریکی.

اما پژوهشگران مدتی است به این نتیجه رسیده‌اند که با بهره‌گیری از برخی نرم‌افزارها می‌توان دایره عملکرد میکروفن‌ها را گسترش داد. در واقع میکروفن‌ها می‌توانند به عنوان حسگرهایی چندکاره عمل کرده و به جمع‌آوری اطلاعات از درون بدن، ارزیابی محیط اجتماعی و حتی بررسی حالات افرادی که اطراف ما حضور دارند، بپردازند. به دلیل ظرفیت‌های فراوانی که تلفن‌های هوشمند در اختیار ما می‌گذارد، راه برای این کار هموارتر شده و تنها با دانلود نرم‌افزارهایی ویژه می‌توان از کاربردهای نوین میکروفن بهره گرفت.

گوش انسان که به نوعی میکروفنی طبیعی است، می‌تواند برخی ویژگی‌های موجود در صدایی را که می‌شنود ارزیابی کند. برای نمونه، تشخیص این‌که دوستی که با او حرف می‌زنیم تحت چه شرایطی قرار دارد، کار دشواری نیست. همین امر گروهی از پژوهشگران دانشگاه کرنل را بر آن داشت تا نوعی نرم‌افزار طراحی کنند که بتواند تغییرات ظریف در فرکانس، دامنه و تن صدای افراد را تشخیص دهد.

این برنامک که StressSense نام دارد و قابل نصب روی تلفن‌های مبتنی بر اندروید است، نه‌تنها می‌تواند نشانه‌های کلی وجود استرس در صدای فرد را تشخیص دهد، بلکه حتی می‌تواند با جمع‌آوری و تحلیل صدای یک نفر در حالات مختلف، اطلاعات بیشتری در مورد شرایط آن فرد در دفعات بعد ارائه کند. البته این برنامک هنوز نمی‌تواند در محیط‌های پر سروصدا کار کند.

هدف نهایی این گروه در طراحی این برنامک، ایجاد قابلیت انطباق موقعیت‌هایی است که فرد با آن روبه‌رو می‌شود و پاسخی که به آن می‌دهد. برای نمونه این برنامک می‌تواند به شما بگوید ساعت 8 صبح فردا جلسه دارید و به‌همین دلیل احتمالا دچار سردرد خواهید شد.

میکروفن‌ها هم نگران سلامت ما می‌شوند

این گروه پژوهشی یک نرم‌افزار دیگر را نیز برای تلفن‌های همراه هوشمند طراحی کرده‌اند که BeWell نام دارد. این نرم‌افزار با جمع‌آوری اطلاعات از خواب، فعالیت جسمی و نیز تعاملات اجتماعی فرد، به بررسی وضع سلامت وی می‌پردازد. از آنجا که جمع‌آوری اطلاعات درباره این سه ویژگی زندگی انسان کار ساده‌ای است، برنامک مذکور می‌تواند بسرعت ارزیابی خود از وضع سلامت فرد را ارائه کند. این برنامک با بررسی میزان استفاده از گوشی، نور و نیز میزان سروصدای موجود در محیط به تعیین خواب یا بیدار بودن فرد می‌پردازد. همچنین شتاب‌سنج و حسگرهای حرکتی موجود در تلفن نیز میزان فعالیت جسمی فرد را تعیین می‌کند. بررسی میزان صحبت فرد با تلفن یا به صورت رودررو با فردی دیگر، تعیین‌کننده میزان تعاملات اجتماعی فرد خواهد بود.

هرگونه کاهش ناگهانی در میزان تعاملات اجتماعی فرد می‌تواند نشان‌دهنده بروز مشکلی همچون افسردگی باشد. در این صورت این برنامک می‌تواند در برخی موارد به فرد هشدار داده و جلوی بروز برخی مشکلات احتمالی در زندگی و سلامت او را بگیرد.

صدای قلبم را بشنو!

کاربردهای میکروفن تنها به تشخیص صدای انسان محدود نمی‌شود. گروهی از پژوهشگران دانشگاه ویرجینیا نوعی ایرفون مجهز به شتاب‌سنج و چند میکروفن اضافه طراحی کرده‌اند که می‌تواند نبض موجود در سرخرگ گوش فردی را که از ایرفون استفاده می‌کند، ثبت کند. تعداد تپش‌های قلب فرد از طریق سیم به تلفن‌همراه منتقل شده و در تلفن‌همراه مورد ارزیابی قرار گرفته و در نتیجه اطلاعاتی در مورد شرایط جسمی فرد به دست می‌آید. همچنین یک نرم‌افزار دیگر با نام Musical Heart بر همین مبنا طراحی شده که با تحلیل میزان ضربان قلب فرد می‌تواند موسیقی مناسبی را از میان آلبوم‌های موجود در حافظه گوشی پیشنهاد کند. به این ترتیب برای فردی که در حال دویدن است یک موسیقی با ریتم تند و برای فردی که احساس اضطراب و تنش می‌کند، یک موسیقی با ریتم ملایم پخش می‌شود.

همه صداهای من

طرح دیگری که می‌تواند به گسترده تر شدن کاربردهای میکروفن بینجامد نیز از سوی پژوهشگران در حال اجراست. در این طرح قرار است مجموعه صداهایی که یک انسان تولید می‌کند (از صداهایی که نشانه افسردگی است تا عطسه و سرفه) جمع‌آوری شده و به این ترتیب با استفاده از تلفن‌همراه هوشمند بتوان برخی مراحل تشخیصی پزشکی را انجام داد.

آیا ریه‌هایم سالم است؟

پزشکان اکنون برای تشخیص برخی مشکلات ریوی از دستگاهی به نام تنفس‌سنج (spirometer) استفاده می‌کنند. فرد بیمار هوای موجود در ریه‌های خود را به درون لوله‌ای می‌فرستد و به این صورت دستگاه می‌تواند علائم برخی بیماری‌های ریوی نظیر آسم را شناسایی کند. اما این دستگاه‌ها بسیار گرانقیمت بوده و استفاده از آنها فقط در مطب پزشکان یا بیمارستان‌ها امکان‌پذیر است.

در این میان گروهی از پژوهشگران دانشگاه واشنگتن نوعی برنامک با نام SpiroSmart را برای گوشی‌های آیفون طراحی کرده‌اند که با تحلیل داده‌های دریافتی از میکروفن، اطلاعاتی را درباره وضع سلامت ریه افراد به آنها ارائه می‌کند.

میکروفن‌ها هم بینا می‌شوند!

یکی دیگر از طرح‌های مرتبط به میکروفن پژوهشگران دانشگاه واشنگتن، تشخیص صدای حرکت دست در هواست. این برنامک که SoundWave نام دارد، نوعی صدای غیرقابل شنیدن برای گوش انسان تولید می‌کند که پس از برخورد با اشیای نزدیک (از جمله دست) بازگشته و توسط میکروفن تلفن‌همراه دریافت می‌شود. سپس این نرم‌افزار با تحلیل داده‌های دریافتی می‌تواند حرکت دست و حتی تکان‌های انگشت را شناسایی کند. این کار در اصل با تحلیل تغییرات به وجود آمده در فرکانس ارسالی و دریافتی صورت می‌گیرد. اساس این کار بر مبنای یک اصل ساده فیزیکی به نام پدیده دوپلر است؛ یعنی همان کاری که رادارها و دوربین‌های سرعت‌سنج پلیس انجام می‌دهد. البته خفاش‌ها هم از سازوکاری مشابه برای تشخیص اشیا استفاده می‌کنند.

برنامک SoundWave می‌تواند کاربردهای فراوانی در گوشی‌های همراه هوشمند و نیز انواع لپ‌تاپ و تبلت داشته باشد. برای نمونه بدون لمس صفحه‌نمایش و فقط با تکان‌دادن انگشت می‌توان صفحات یک فایل متنی را بالا و پایین برد یا پنجره‌ای را باز یا بسته کرد.

محدودیت‌های استفاده از میکروفن

حوزه‌های کاربرد میکروفن بشدت رو به گسترش است و به احتمال زیاد در آینده نیز با کاربردهای جدید و متنوعی از آن روبه‌رو خواهیم بود. با این حال، به کارگیری پیوسته میکروفن و نیز استفاده از برنامک‌های مربوط به آن سبب افزایش شدید مصرف باتری می‌شود.

البته این محدودیت از چشم پژوهشگران پنهان نبوده است. شاید پردازشگر Snapdragon 800 (که در گوشی‌های گلکسی سامسونگ مدل S4 LTE A به کار رفته) را بتوان راه‌حلی برای این مشکل دانست. این پردازنده ویژه تلفن‌های همراه هوشمند نوعی ویژگی منحصر به فرد با نام Snapdragon Voice Activation دارد. به این ترتیب که برنامک نصب شده تنها پس از دریافت پالس صوتی فعال می‌شود و وقتی میکروفن صدایی دریافت نمی‌کند، در حالت آماده به کار باقی مانده و به این ترتیب از میزان مصرف باتری کاسته می‌شود.

در هر حال، تلفن‌های همراه هوشمند و قابلیت‌های سخت‌افزاری و نرم‌افزاری آنها بشدت در حال پیشرفت هستند. اما میکروفن موجود در آنها که از نظر فناوری ساخت به هیچ وجه قابل مقایسه با سایر اجزای این تلفن‌ها نیست، از قافله عقب نمانده‌ است و می‌توان در آینده شاهد کاربردهای افزون‌تری از آنها بود.

مترجم: صالح سپهری‌فر

منبع: اکونومیست