Top Sự Thật Thú Vị

10 ứng dụng tuyệt vời của công nghệ khoa học âm thanh

Khi chúng ta nghĩ về tương lai của công nghệ, chúng ta thường bỏ qua một lĩnh vực đang tạo ra những tiến bộ đáng kinh ngạc. Âm thanh đang chứng tỏ là một trong những khối xây dựng cơ bản của tương lai. Khoa học đang sử dụng nó để làm nhiều thứ hay ho hơn bao giờ hết, và trong những năm tới, chúng ta chắc chắn sẽ được nghe về nó nhiều hơn nữa. Dưới đây là 10 ứng dụng tuyệt vời nhất của công nghệ khoa học âm thanh mà các nhà khoa học đang áp dụng vào cuộc sống.

10. Điện lạnh

Một nhóm các nhà nghiên cứu tại Đại học bang Pennsylvania, được tài trợ bởi Ben và Jerry, đã chế tạo một chiếc tủ lạnh làm lạnh thức ăn bằng âm thanh. Nó hoạt động theo nguyên tắc sóng âm nén và mở rộng không khí xung quanh chúng, làm nóng và làm mát không khí tương ứng. Thông thường, sóng âm ảnh hưởng đến nhiệt độ không quá 1 / 10.000 độ, nhưng có thể có hiệu ứng lớn hơn nhiều bằng cách đặt khí bên trong tủ lạnh dưới áp suất lớn hơn rất nhiều khoảng 10 atm. Tủ đông nhiệt âm, như cách gọi của nó, tạo áp lực khí bên trong buồng làm mát và thổi nó với hơn 173 decibel âm thanh, tạo ra nhiệt. Bên trong, một loạt các tấm kim loại trong đường đi của sóng âm hấp thụ nhiệt và đưa nó đến một hệ thống trao đổi nhiệt. Nhiệt được loại bỏ và phaanf been trong của tủ lạnh được làm lạnh.

9. Hàn siêu âm

Sóng siêu âm đã được sử dụng để hàn nhựa với nhau từ những năm 1960. Nó hoạt động bằng cách nén hai vật liệu nhiệt dẻo lại với nhau trên đỉnh một cái đe. Sóng siêu âm sau đó được đưa qua một chiếc sừng làm rung các phân tử của chúng, gây ra ma sát gây ra nhiệt. Kết quả cuối cùng là hai mảnh tan chảy với nhau rất đều và mạnh.

Giống như nhiều công nghệ, nó được phát hiện một cách tình cờ. Robert Soloff đang nghiên cứu công nghệ niêm phong phim siêu âm khi đầu dò mà ông đang cầm vô tình chạm vào một hộp băng keo Scotch trên bàn. Vụ tai nạn đã hàn các bộ phân phối hai nửa lại với nhau, khiến anh nhận ra rằng sóng âm có thể truyền dọc theo các góc và các cạnh của nhựa cứng để đến các khớp. Sau khi khám phá ra, Soloff và các đồng nghiệp đã phát triển và cấp bằng sáng chế cho cái mà họ gọi là phương pháp đặt cọc siêu âm.

Kể từ đó, hàn siêu âm đã được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp. Từ tã cho đến ô tô, công nghệ được sử dụng ở mọi nơi nhựa cần phải được liên kết với nhau. Gần đây, Hải quân Hoa Kỳ đã bắt đầu thử nghiệm sử dụng nó để tạo ra các đường nối hàn hàn cho đồng phục. Miễn là vật liệu của quần áo là một loại nhựa nhiệt dẻo như nylon, hàn siêu âm có thể được sử dụng để tạo ra các đường may chắc hơn, nhẹ hơn và cách điện hơn so với cách may truyền thống.

Nhưng trong khi các công ty quần áo như Patagonia và Northface đã sử dụng các đường nối hàn trong dây chuyền quần áo của họ, thì việc sử dụng quân sự của nó vẫn chỉ là thử nghiệm. Công nghệ này thường được sử dụng cho các đường nối thẳng, không phải là các góc quay. Và nó rất đắt. Lâu nay, phương pháp rẻ nhất và linh hoạt nhất vẫn là khâu tay.

8. Ăn cắp thông tin thẻ tín dụng

Các nhà nghiên cứu đã tìm ra cách truyền dữ liệu từ máy tính sang máy tính chỉ bằng âm thanh. Thật không may, họ lo lắng vì nó là một cách rất hiệu quả để truyền virus.

Nhà tư vấn bảo mật Dragos Ruiu đã nảy ra ý tưởng này sau khi nhận thấy điều gì đó kỳ lạ về MAcBook Air của mình: Sau khi cài đặt OS X, máy tính của anh ta đã tự động cập nhật firmware khởi động. Nó có một loại virus rất mạnh sẽ cho phép khởi động CD-ROM, có thể xóa dữ liệu và có thể thay đổi theo ý muốn. Ngay cả sau khi xóa, cài đặt lại và cấu hình lại toàn bộ hệ thống, vấn đề vẫn còn. Lý thuyết hợp lý nhất đối với virus dường như bất tử là nó nằm trong hệ thống đầu vào / đầu ra cơ bản (BIOS), cho phép nó tồn tại mặc dù đã cố gắng loại bỏ. Một điều khác, không thể thực hiện được là nó đã sử dụng việc truyền tần số cao được truyền giữa loa và micrô để truyền dữ liệu.

Giả thuyết kỳ lạ này khá khó xảy ra, nhưng ít nhất nó đã được chứng minh khi một viện nghiên cứu của Đức tìm ra cách tái tạo hiệu ứng. Dựa trên phần mềm được phát triển để liên lạc dưới nước, họ đã phát triển một nguyên mẫu phần mềm độc hại gửi dữ liệu qua các máy tính xách tay không nối mạng chỉ bằng loa của họ. Trong các thử nghiệm, máy tính xách tay có thể giao tiếp từ khoảng cách 20 mét (65 ft). Phạm vi có thể được mở rộng hơn nữa bằng cách liên kết các thiết bị bị nhiễm với nhau thành một mạng, tương tự như các bộ lặp Wi-Fi.

Tin tốt là truyền âm thanh cực kỳ chậm, chỉ đạt 20 bit mỗi giây. Mặc dù điều đó không đủ để chuyển các gói lớn, nhưng nó cũng đủ để gửi các thông tin như tổ hợp phím, mật khẩu, số thẻ tín dụng và khóa mã hóa. Vì phần mềm độc hại hiện tại đã có thể làm tất cả những thứ đó nhanh hơn và tốt hơn, nên nó không chắc là mối đe dọa âm thanh mới sẽ xuất hiện bất cứ lúc nào sớm.

7. Dao mổ âm thanh

Các bác sĩ đã sử dụng sóng âm thanh cho các thủ tục y tế như siêu âm và phá vỡ sỏi thận, nhưng các nhà nghiên cứu tại Đại học Michigan đã tạo ra một dao mổ âm thanh tốt đến mức nó có thể tách ra chính xác một tế bào. Công nghệ siêu âm tập trung hiện tại chỉ có thể tạo ra một chùm tia có tiêu điểm khoảng vài mm, nhưng dụng cụ mới của họ có độ chính xác 75 x 400 micromet.

Công nghệ chung đã có từ cuối những năm 1800, nhưng dao mổ mới đã được thực hiện bằng cách sử dụng một ống kính được phủ bằng ống nano carbon và một vật liệu gọi là polydimethysiloxane để chuyển đổi ánh sáng thành sóng âm áp suất cao. Tập trung đủ chặt, sóng âm tạo ra sóng xung kích và microbubble gây áp lực ở mức cực nhỏ. Nó đã được thử nghiệm bằng cách tách một tế bào ung thư buồng trứng và khoan lỗ 150 micromet trên sỏi thận nhân tạo. Các nhà thiết kế hy vọng nó cuối cùng có thể được sử dụng để cung cấp thuốc hoặc để loại bỏ các khối u hoặc mảng ung thư nhỏ. Nó thậm chí có thể thực hiện các hoạt động đó một cách không đau đớn vì chùm tia rất tốt đến nỗi nó có thể tránh các tế bào thần kinh.

6. Sạc điện thoại di động bằng giọng nói của bạn

Các nhà nghiên cứu đang sử dụng công nghệ nano để thu hoạch năng lượng từ nhiều nguồn khác nhau để tạo ra điện. Một trong những mục tiêu của họ là tạo ra các thiết bị không cần phải tính phí. Nokia nói riêng thậm chí đã được cấp bằng sáng chế cho một thiết bị thu năng lượng từ chuyển động.

Và vì âm thanh chỉ nén và mở rộng các khí trong không khí, đó là sự chuyển động, điều đó làm cho nó trở thành một nguồn năng lượng khả thi. Các nhà nghiên cứu đang thử nghiệm các cách bạn có thể sạc điện thoại di động của mình chỉ bằng cách sử dụng nó, miễn là bạn sử dụng nó để thực hiện cuộc gọi. Năm 2011, các nhà nghiên cứu ở Seoul đã sử dụng các thanh nano oxit kẽm kẹp giữa hai điện cực để tạo ra điện từ sóng âm. Công nghệ này đã có thể tạo ra 50 millivolts từ khối lượng giao thông ồn ào. Đó là đủ để sạc cho hầu hết các thiết bị điện, nhưng năm ngoái, các kỹ sư ở London đã tạo ra một thiết bị có thể tạo ra 5 volt đủ để sạc điện thoại.

Mặc dù sạc điện thoại di động bằng âm thanh là tin tốt cho những người nói lớn, nhưng nó cũng sẽ có tác động đến thế giới đang phát triển. Công nghệ nhiệt âm tương tự làm cho tủ lạnh cũng có thể được sử dụng để chuyển đổi âm thanh thành điện năng. Score-Stove là một bếp và tủ lạnh lọc năng lượng được sử dụng từ nấu ăn với nhiên liệu sinh khối để sản xuất một lượng điện nhỏ, khoảng 150 watt. Đó không phải là nhiều, nhưng nó đủ để cung cấp năng lượng hạn chế cho 1,3 tỷ người trên Trái đất không có điện.

5. Biến cơ thể con người thành micro

Các nhà nghiên cứu tại Disney đã chế tạo một thiết bị biến cơ thể người thành micro. Được gọi là Is-Den-Shin, theo cách diễn đạt của người Nhật vì giao tiếp thông qua sự hiểu biết lẫn nhau không nói ra, nó cho phép ai đó lặng lẽ chuyển qua một tin nhắn được ghi lại chỉ bằng cách chạm vào tai người khác.

Thiết bị họ chế tạo bao gồm một micrô gắn vào máy tính. Khi ai đó nói vào micrô, máy tính sẽ lưu nó dưới dạng ghi âm lặp, sau đó được chuyển đổi thành tín hiệu không nghe được truyền qua một dây kết nối với mic. Tín hiệu truyền từ mic sang cơ thể của bất kỳ ai đang cầm nó, tạo ra trường tĩnh điện được điều chế gây ra một rung động nhỏ nếu người đó chạm vào bất cứ thứ gì. Có thể nghe thấy tiếng rung nếu người đó chạm vào tai người khác. Nó thậm chí có thể được chuyển từ người này sang người khác nếu nhóm tiếp xúc vật lý.

4. Gián điệp

Đôi khi, khoa học tạo ra một thứ mà ngay cả James Bond cũng chỉ có thể mơ ước. Các nhà nghiên cứu tại MIT, Microsoft và Adobe đã phát triển một thuật toán có thể đọc được âm thanh thụ động từ các vật thể vô tri trong video. Thuật toán của họ phân tích các rung động không thể nhận biết mà sóng âm tạo ra trên các bề mặt và làm cho chúng có thể nghe được. Một thí nghiệm đã phục hồi lời nói dễ hiểu từ một túi khoai tây chiên được ghi cách xa 4,5 mét (15 ft) mặc dù kính cách âm.

Để có kết quả tốt nhất, thuật toán yêu cầu các khung hình video trên giây mỗi giây cao hơn tần số của tín hiệu âm thanh, đòi hỏi một camera tốc độ cao. Để có kết quả thấp hơn, nó cũng có thể được sử dụng với một máy ảnh kỹ thuật số thông thường để xác định những thứ như số lượng người nói trong phòng và giới tính của họ có thể thậm chí cả danh tính của họ. Công nghệ mới có những ứng dụng rõ ràng cho pháp y, thực thi pháp luật và chiến tranh gián điệp. Với công nghệ mới này, tất cả những gì ai đó cần làm là hướng một máy ảnh kỹ thuật số tốc độ cao vào cửa sổ để có thể ghi lại bất cứ điều gì đang xảy ra bên trong.

3. Che giấu âm thanh

Các nhà nghiên cứu đã chế tạo một thiết bị có thể che giấu các vật thể khỏi âm thanh. Nó trông giống như một kim tự tháp kỳ quái đầy lỗ hổng, nhưng hình dạng làm thay đổi quỹ đạo của sóng âm để phù hợp với những gì chúng trông giống như chúng đã phản chiếu trên một bề mặt phẳng. Nếu bạn đặt áo choàng âm thanh lên một vật thể trên một bề mặt phẳng, nó sẽ biến mất khỏi âm thanh cho dù bạn quan sát nó từ góc nào.

Mặc dù có thể không thể ngăn ai nghe lén cuộc trò chuyện từ bên ngoài, nhưng nó có thể che khuất các vật thể ở những nơi quan trọng về âm học, như phòng hòa nhạc. Vì nghiên cứu được thực hiện với sự tài trợ từ quân đội Hoa Kỳ, tuy nhiên, họ có thể để mắt đến một cái gì đó lớn hơn. Nó không giữ âm thanh, nhưng nó có khả năng che giấu các vật thể khỏi các hệ thống phát hiện dựa trên âm thanh như sonar. Do âm thanh di chuyển dưới nước theo cách tương tự như trong không khí, nên việc che giấu âm thanh cuối cùng có thể khiến tàu ngầm không thể phát hiện được.

2. Dầm máy kéo

Trong nhiều năm, các nhà khoa học đã cố gắng đưa công nghệ từ Star Trek vào cuộc sống, không phải ít nhất là chùm máy kéo. Trong khi rất nhiều nghiên cứu đang tập trung vào các chùm máy kéo quang sử dụng nhiệt để di chuyển các vật thể, công nghệ đó đã bị hạn chế đối với các vật phẩm chỉ có một phần của một milimet chiều rộng. Tuy nhiên, các chùm máy kéo siêu âm đang chứng minh rằng chúng có thể di chuyển các vật thể lớn hơn có kích thước khoảng 1 cm (.4 in). Điều đó có thể vẫn nghe nhỏ, nhưng chùm tia mới có lực mạnh gấp hàng tỷ lần so với các mô hình trước đó.

Bằng cách tập trung hai chùm siêu âm vào một mục tiêu, một vật thể có thể được kéo về phía nguồn của chùm tia bằng cách đẩy sóng ra khỏi nó và tán xạ chúng theo hướng ngược lại. Mặc dù các nhà khoa học không thể tạo ra loại sóng tốt nhất cho kỹ thuật của họ (được gọi là chùm tia Bhip), họ vẫn có thể ước chừng nó đủ để tạo ra một chùm máy kéo hoạt động. Trong tương lai, công nghệ này có thể được sử dụng để định hướng các vật thể và chất lỏng trong cơ thể. Nó sẽ chứng minh một lợi ích to lớn cho lĩnh vực y học nếu nó bắt đầu được sử dụng để đưa thuốc đến đúng địa điểm mà họ cần. Đáng buồn thay cho những người hâm mộ Star Trek, tuy nhiên, âm thanh không thể di chuyển trong không gian vũ trụ, vì vậy nó đã giành chiến thắng khi giải cứu bất kỳ con tàu nào gặp nạn.

1. Hình ba chiều

Khoa học cũng đang nghiên cứu một phần khác của công nghệ Star Trek. Mặc dù nó không phức tạp như trong phim khoa học viễn tưởng, công nghệ hologram không có gì mới. Nhưng một trong những trở ngại lớn nhất để tạo ra một holodeck hoạt động là khoa học đã không thể tái tạo cảm giác xúc giác cho đến gần đây. Các kỹ sư tại Đại học Bristol đang phát triển cái mà họ gọi là công nghệ UltraHaptics, thực hiện điều đó.

Ban đầu, công nghệ được phát triển để tác động lực lên da của bạn khi thực hiện các cử chỉ để điều khiển một số thiết bị. Một thợ máy với bàn tay bẩn, ví dụ, có thể sử dụng nó để lật qua một hướng dẫn. Nó giống như một chút cho Amazon Kindle cảm giác khi lật một trang vật lý.

Vì công nghệ sử dụng âm thanh để tạo ra các rung động tái tạo cảm giác chạm, mức độ cảm giác có thể được sửa đổi. Chẳng hạn, rung 4 hertz giống như những hạt mưa lớn, trong khi 125 có cảm giác như bạn chạm bọt. Cho đến bây giờ nhược điểm duy nhất là tần số có thể nghe thấy bởi chó, nhưng các nhà thiết kế nói rằng họ có thể khắc phục điều đó.

Hiện tại, họ đã cải tiến thiết bị của mình để tạo ra các hình dạng ảo như hình cầu và hình chóp. Mặc dù vậy, thực sự có một hình dạng ảo đang được chiếu. Thay vào đó, nó hoạt động bằng cách sử dụng các cảm biến theo tay bạn và bắn ra sóng âm thanh một cách thích hợp. Hiện tại, các vật thể thiếu nhiều chi tiết và có một số khác biệt về hình dạng, nhưng các nhà thiết kế nói rằng một khi công nghệ được kết hợp với hình ba chiều có thể nhìn thấy, bộ não con người sẽ phù hợp với hình ảnh tổng thể. Họ đang hy vọng sử dụng nó trong một loạt các sản phẩm, từ các trò chơi video đến các thiết bị sẽ cho phép các bác sĩ kiểm tra vật lý một vật thể trong CT scan.

Tags
Back to top button