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模擬人類內耳構造 MIT研發高靈敏度「RF耳蝸」

上網時間: 2009年06月06日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:內耳  RF耳蝸  訊號 

美國麻省理工學院(MIT)的研究人員開發出一款模擬人類內耳(inner ear)/耳蝸(cochlea)的高速、低功耗無線電晶片。這款稱為RF耳蝸的射頻晶片,能接收手機、GPS、收音機、網際網路與藍牙訊號

該研究團隊是由MIT電機與資訊工程系副教授Rahul Sarpeshkar所率領,他與研究生Soumyajit Mandal藉由流體力學、壓電技術以及神經訊號處理技術,模擬人類的耳蝸將聲波訊號轉換成電子訊號,並傳送到大腦。

「耳蝸能迅速從聲音頻譜中辨別出實際狀況;」Sarpeshkar表示:「當我開始更仔細觀察人耳內部,就發現該構造其實就像是一台擁有3,500個頻道的超級收音機。」其團隊所研發的RF耳蝸,是一顆1.5mm×3mm尺寸的矽晶片,能偵測其感之範圍內所有電磁波的組成結構。

研究人員表示,該晶片的功耗比直接將整個頻寬數位化所需的功耗低100倍,能做為感知無線電(cognitive radio)的關鍵零件,能接收廣泛的頻率。

的研究團隊並已經申請專利,將該RF耳蝸整合進一個軟體無線電架構中,以有效地處理廣泛頻譜的訊號。其研究報告解釋,當聲波進入耳蝸,就會在耳膜引起機械波,而在內耳的流體會活化毛囊細胞,然後產生電子訊號傳往大腦。

人類的耳蝸能夠感知100倍(fold)的頻率範圍,約100Hz~10,000Hz;Sarpeshkar在設計RF耳蝸時利用了相同的原則,並創造出能感知100萬倍頻率範圍訊號的元件,可支援大多數商業無線應用的射頻訊號。

而這並不是Sarpeshkar的團隊第一次以生物學為靈感來設計電子元件;他的MIT團隊先前曾開發出一款模仿人類聲道(vocal tract)、以及其合成式分析(analysis-by-synthesis)技巧的語音合成晶片,可用於可攜式設備或保全系統的語音辨識。

此外Sarpeshkar也參與了模擬人類細胞內訊號處理技術的研究,以及模仿人腦神經元的類比/數位訊號混合處理器的研發工作。

(參考原文:Researchers tout RF chip that mimics the inner ear ,by John Walko)





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