باحثون صينيون يبتكرون ميكروفونًا يحول الاهتزازات لأصوات مسموعة

كشف فريق علمي من معهد بكين للتكنولوجيا عن ابتكار ميكروفون جديد قادر على تحويل الاهتزازات الدقيقة التي تصدر من أجسام خفيفة إلى إشارات صوتية مسموعة، حيث يعتمد النموذج التجريبي على تقنية التصوير أحادي البكسل، والتي تتميز ببساطتها وإمكانية دمجها في أجهزة محمولة أو أنظمة مراقبة متقدمة دون الحاجة إلى تجهيزات معقدة أو تكلفة مرتفعة.

وقال الباحثون إن الميكروفون الجديد يستطيع التقاط أدق الذبذبات التي تصدر عن أوراق الشجر أو الأكواب البلاستيكية أو حتى الأوراق العادية، حيث تتم ترجمة هذه الذبذبات إلى إشارات صوتية قابلة للاستماع باستخدام وحدة المعالجة التي تعتمد على خوارزميات مرنة قادرة على تحديد نمط الذبذبة بدقة عالية وتحويلها إلى صوت.

كفاءة منخفضة

وأوضح الفريق العلمي أن الميزة الأساسية في هذا الابتكار لا تكمن فقط في قدرته على التقاط الاهتزازات، بل في الكفاءة العالية التي يقدمها مقابل استهلاك منخفض للطاقة، حيث يمكن دمجه بسهولة في معدات بسيطة مثل الهواتف الذكية أو الكاميرات المحمولة، دون الحاجة إلى وحدات طاقة ضخمة أو تقنيات دعم متطورة.

وأكد الباحثون أن تقنية التصوير أحادي البكسل التي يعتمد عليها الجهاز تعتمد على مبدأ تحليل الاهتزاز من خلال إشارات ضوئية تنعكس من الجسم المهتز، ثم يتم تجميع هذه الإشارات وتحليلها بطريقة حسابية دقيقة لتحويلها إلى إشارات صوتية، مشيرين إلى أن هذه العملية لا تتطلب أجهزة تصوير متعددة أو حساسات صوتية تقليدية مما يقلل من حجم الجهاز وتكلفته.

مرونة عالية

وبيّن الفريق أن الميكروفون يتمتع بمرونة ميكانيكية تجعله قابلاً للتركيب في أماكن يصعب الوصول إليها، وهو ما يفتح المجال أمام استخدامه في مواقف طارئة مثل عمليات الإنقاذ أو مراقبة أماكن يصعب دخولها بشكل مباشر، كما يمكن استخدامه في الطائرات بدون طيار لتسجيل اهتزازات بيئية في مناطق الكوارث أو عند البحث عن ناجين.

وأشار الباحثون إلى أن النموذج المطور يمكن أن يستخدم أيضاً في تطبيقات طبية دقيقة، مثل مراقبة حركة أعضاء الجسم أو قياس ترددات حيوية دون لمس مباشر للجسم، مما يعزز من دقة التحاليل الطبية ويقلل من احتمالات التلوث أو الخطأ البشري في قراءة البيانات البيولوجية.

تطبيقات مراقبة

وأكد الفريق البحثي أن الجهاز الجديد قد يجد طريقه قريباً إلى المجالات الأمنية، حيث يمكن استعماله لمراقبة أصوات خافتة في بيئات حساسة أو الكشف عن وجود حركة في أماكن لا يتوافر بها تغطية صوتية تقليدية، كما يمكن استخدامه لتسجيل اهتزازات ناتجة عن نشاط غير اعتيادي مثل حفر أو تسلل في مواقع محمية.

وأوضح الباحثون أن النتائج التجريبية التي أجريت داخل المختبر أثبتت قدرة الجهاز على تسجيل اهتزازات ناتجة عن أصوات لا يمكن رصدها بالأذن البشرية، وتمت إعادة توليد هذه الاهتزازات بدقة صوتية عالية، ما يمهّد لاستخدامات غير مسبوقة في علم الصوتيات أو مراقبة الظواهر الطبيعية أو تحليل التفاعلات الكيميائية التي تصدر ترددات ضعيفة.

ويواصل الفريق حالياً العمل على تصغير حجم الميكروفون وزيادة كفاءته ليكون جاهزاً للإنتاج على نطاق واسع خلال الفترة المقبلة، فيما أبدت شركات تقنية اهتماماً مبدئياً بالحصول على حقوق دمج الجهاز في منتجاتها المستقبلية مثل الهواتف الذكية أو أنظمة الأمن المنزلي.