基于石墨烯的可穿戴应变传感器可以检测和播报无声的话语

研究人员表示，得益于嵌入式超灵敏纺织应变传感器技术，用于语音识别的可穿戴“智能”项圈有可能重新定义静音语音接口(SSI)领域。

当口头交流受到阻碍时，例如在背景噪音很大的地方或个人已有言语障碍的地方，SSI系统是一种先进的解决方案，无需发声即可进行口头交流。因此，它是一种使用人机交互的电子唇读技术。

在由剑桥大学牵头的一项新研究中，上层结构化石墨烯层被应用于集成纺织应变传感器，即使在嘈杂的环境中也能实现强大的语音识别性能。

这款智能颈链戴在脖子上，可以捕捉喉咙的微动，然后应变传感器会将其作为电信号接收，并输入大脑启发的计算机软件模型进行处理和语音识别。它甚至可以捕捉无声的口语并广播出来，这可以帮助喉部手术后无法说话的人。

这款智能颈圈的独特结构特点是石墨烯涂层纺织品上的裂缝有序排列。结构化的石墨烯层显著提高了应变传感器的灵敏度。它可以动态响应喉咙的微动作，从而能够捕捉信息丰富的语音信号。然后，这些信号通过计算效率高的神经网络进行处理，语音解码准确率创下了95.25%的记录。

研究结果发表在《npj柔性电子学》杂志上，为实用的可穿戴SSI系统提供了一种有前景的非侵入式解决方案，为在不同环境中实现无缝、自然、安静的通信铺平了道路。

所提出的SSI系统非常强大，能够解码各种单词，同时能够快速适应新用户和词汇。该技术最近在IEEEBiosensors2024会议上进行了现场演示，吸引了180多名与会者的关注。

该研究由智能电子、生物系统和人工智能研究主任、工程系和剑桥石墨烯中心电气工程部Occhipinti小组负责人LuigiG.Occhipinti博士领导。

Occhipinti博士表示：“我们的用户友好型智能颈圈在现实场景中表现出卓越的效率，能够帮助不同性别、地域和种族背景的用户以不同的长度和熟悉程度，以及不同的阅读速度阅读不同的新词和可能存在歧义的单词。

“我们的SSI系统具有高精度和计算效率，能够区分不同用户的语音和由传感器缺陷、外部环境和/或用户佩戴设备时自身身体运动引起的不同类型的噪音。

“此外，我们的超灵敏纺织应变传感器技术的制造方法具有生物相容性、简单、低成本和可扩展性。它还适应长时间使用，可承受超过10,000次拉伸-释放循环，同时保持稳定可靠的电气功能。

“简而言之，我们的传感器设计和神经网络优化的协同作用为可穿戴静音语音通信技术树立了新标准，提供了一种具有突破性潜力的舒适智能项圈。”