ОБЗОР НОВОСТЕЙ НЕЙРОТЕХНОЛОГИЙ 15.06.2020-21.06.2020

Телескоп и фотодиод помогли подслушать речь по дрожащей лампочке

Израильские ученые из Университета имени Бен-Гуриона с коллегами представили Lamphone — метод дистанционного подслушивания, который позволяет в реальном времени расшифровывать речь по вибрациям поверхности обычной потолочной лампочки при попадании на нее звуковых волн. С помощью Lamphone исследователям удалось распознать и восстановить речь и музыку из комнаты на расстоянии 25 метров с точки наблюдения на мосту.

Принцип работы устройства

Для такого подслушивания используется телескоп с подключенным к нему фотодиодом, который преобразует попавший на него свет в электрический сигнал, а сам сигнал затем конвертируют в речевую спектрограмму с помощью алгоритма. Ученые проверили работу своего метода с помощью любительского телескопа с 20-сантиметровым объективом: его установили на мосту в 25 м. от окна в комнату, в которой на потолке была подвешена лампочка. 

Рядом с лампочкой проигрывали две песни (The Beatles «Let It Be» и Coldplay «Clocks») и запись фразы «We will make America great again». Восстановленные по спектрограммам записи оказались хорошо разборчивыми, причем не только на слух: обе песни узнала программа Shazam, а речь расшифровало открытое API для конвертирования речи в текст от Google.

Ученые показали, как можно вырастить оптические чипы в обычной чашке Петри

Оптические чипы нужны для создания лидаров, разработки новых биосенсоров. В перспективе они могут лечь в основу новых оптических компьютеров, которые будут передавать и обрабатывать информацию не с помощью движения электронов, а с помощью частиц света ― фотонов. Группа ученых во главе с сотрудниками Университета ИТМО предложила метод, позволяющий быстро и дешево создавать оптические чипы прямо в обычной чашке Петри.

Оптический чип состоит из таких основных компонентов, как лазер и волноводы. Если сделать источник, который бы генерировал лазерное излучение в зеленом или красном спектре, сравнительно просто, то с волноводом проблема сложнее. Ученые решили сразу создать перовскитные микролазеры с внедренными в них нановолноводами. Это делается путем сокристаллизации GaP нановолновода и перовскитного микролазера в растворе перовскитных чернил. 

Схема эксперимента по генерации на перовскитовой микропластине

Так они уходят от дорогих методов нанолитографии к методам растворной химии, что значительно проще и дешевле. После этого лазер с волноводом высаживается на подложке, формируя основу для оптического чипа. При этом размер элементов чипа примерно в три раза меньше, нежели у аналогов, работающих в инфракрасном спектре. Еще одной особенностью чипа является возможность легко настраивать световой диапазон лазера от зеленого до красного. Причем цвет излучения можно поменять после создания чипа, и этот процесс обратим.

Голосовых помощников научат на равных вести диалог с человеком

Разработчики из российской Лаборатории речевых и многомодальных интерфейсов СПИИРАН и коллеги из Германии предложили паралингвистическую систему определения адресата сообщения, которая позволит голосовым помощникам начинать взаимодействовать с людьми даже без обращения по имени. Система будет самостоятельно определять, когда человек обращается к голосовому помощнику, а когда к другому собеседнику.

Авторы решили создать новую систему, которая сможет отличать речевой запрос, адресованный помощнику, от разговора с другими людьми. Теперь она сможет занимать активную роль в диалоге благодаря самостоятельному определению адресата речевого сообщения пользователя. Для этого система анализирует акустические и лексические характеристики произнесенных фраз, в том числе используя автоматическое распознавание речи.

Коллектив ученых обнаружил и исследовал интересную закономерность: как только люди начинают говорить с виртуальным помощником, они упрощают и приспосабливают свою манеру речи, делая ее более разборчивой, громкой и в целом более легкой для понимания, так как они не воспринимают систему как адекватного собеседника. Это приводит к более медленной и разборчивой речи с ограниченным словарным запасом.

Новая нанопленка дарит роботам кожу хамелеона

Пленка из наночастиц золота меняет цвет в ответ на любое движение. В отличие от других материалов, которые пытаются имитировать природные изменения цвета, новый наноматериал может реагировать на любые движения, такие как изгиб или скручивание. Покрытые им роботы могут проникать в места, которые могут быть опасными или недоступными для человека, и передавать информацию об этом месте исходя из цвета, какой он примет при движении.

Когда такие материалы, как серебро или золото, становятся меньше, их цвет меняется в зависимости от их размера, формы и направления. Золотые наностержни могут показаться, например, красными. А если повернуть их на 45 градусов –  зелеными. Проблема, с которой столкнулась исследовательская группа, заключалась в том, как взять миллионы золотых наностержней, плавающих в жидком растворе, и заставить их всех указывать в одном направлении для отображения однородного цвета.

При воздействии давления верхняя плазмонная пленка расширяется вверх или вниз и демонстрирует асимметричный механохромный отклик в двух крыльях бабочки из-за возбуждения различных плазмонных мод.

Решение они нашли в том, чтобы соединить меньшие магнитные наностержни с большими золотыми. Два стержня разного размера были заключены в полимерный экран так, чтобы они находились рядом. Таким образом, ориентация обоих стержней может контролироваться магнитами. Как только наностержни «высушены» в тонкую пленку, их положение фиксируется на месте, и они больше не реагируют на магниты. Но если пленка гибкая, мы можем согнуть и повернуть ее – и при изменении ориентации все равно увидим разные цвета.

Ученые смогли вернуть память мышам с болезнью Альцгеймера

Эксперименты ученых из Германии показали, что ответственные за кодирование нового опыта нейроны вмешиваются в работу хранящих воспоминания нейронов и тем самым нарушают память. Пока этот механизм был подтвержден только на моделях мышей, однако он может работать и у человека на фоне развития болезни Альцгеймера.

Светящиеся точки -- нейроны на фоне кровеносных сосудов в гиппокампе мыши

Чтобы убедиться в полученных выводах, ученые протестировали активность нейронов в присутствии определенной молекулы. Она была нужна в качестве выключателя, чтобы поочередно наблюдать за сигналами мозга. У здоровых мышей «выключили» нейроны памяти, а у больных — ответственные за кодирование новой информации нейроны. То есть, с одной стороны, можно было снизить мешающий «шум» между нейронами, а с другой, наоборот, его запустить.

Ожидания ученых подтвердились. У мышей с болезнью Альцгеймера память стала восстанавливаться, в то время как у здоровых грызунов она нарушалась. Результаты указывают на ранее неизвестный механизм, который может способствовать снижению функции памяти. В качестве потенциальной терапии, которая могла бы сохранить память у людей с болезнью Альцгеймера, ученые рассматривают возможность снижения активности нейронов, которые вызывают характерный «шум».