10 grote problemen die worden opgelost met behulp van geluid
Sinds het begin van de 21e eeuw zijn er duidelijke verbeteringen in de visuele technologie. Fantastische camera’s passen in de broekzak van mensen, terwijl satellietbeelden mensen helpen bij alles, van het navigeren door nieuwe steden tot het bespioneren van hun vijanden. Maar op dezelfde manier waarop mensen andere zintuigen kregen om hen te helpen als ze niet kunnen zien, hebben wetenschappers en technologiebedrijven manieren gevonden om niet-visuele middelen te gebruiken om problemen op te lossen.
Een veelbelovend gebied zijn technologieën die gebruik maken van geluid. Deze zijn ook verbeterd en zijn in deze eeuw wijdverspreider geworden. Deze innovaties worden nu gebruikt om te helpen bij problemen als stroperij, natuurrampen en misdaad. Binnenkort zou er ook een indrukwekkende, op geluid gebaseerde technologie in de zakken van het publiek terecht kunnen komen. Hier zijn tien problemen die de wetenschap oplost door gebruik te maken van geluid.
Verwant: Top 10 geluiden gemaakt door astronomische objecten (met audio)
10 Stropen
Meer dan 2.330 vierkante kilometer jungle lijkt misschien veel, maar het vertegenwoordigt slechts een klein deel van het Zuid-Amerikaanse Atlantische Woud. Dat kleine gebied is een van de weinige plekken waar de slinkende jaguarpopulatie in het bos veilig kan leven. Als gevolg van stroperij en ontbossing leven er naar verwachting nog maar ongeveer 300 jaguars in het hele bos. Ongeveer een derde van hen woont in de beschermde ruimte.
Om te voorkomen dat stropers hen te pakken zouden krijgen, heeft een Braziliaans jaguar-beschermingsproject een nieuwe kaarttechnologie uitgeprobeerd die hen hielp voorspellen waar stropers zouden kunnen toeslaan. De technologie was gebaseerd op audiogegevens, die werden verzameld door recorders hoog in de bomen te plaatsen, waar stropers ze niet konden zien. De recorders konden het geluid van geweerschoten tot op 1,9 kilometer afstand vastleggen.
Na zeven maanden van registratie werden de gegevens gebruikt om een kaart te maken die met een betrouwbaarheid van 82% kon voorspellen waar stropers waarschijnlijk als volgende zouden verschijnen. De technologie maakt het mogelijk om de patrouilleroutes van parkwachters aan te passen, zodat ze de gebieden bestrijken waar de stropers mogelijk op de loer liggen.[1]
9 Wapenmisdaad
Het Amerikaanse bedrijf SoundThinking maakt ook gebruik van technologie voor het detecteren van geweerschoten, maar in plaats van stroperij in de jungle te helpen voorkomen, helpt het wapenmisdaden in de stad op te lossen. De technologie, genaamd ShotSpotter, maakt gebruik van een netwerk van akoestische sensoren die rond een stad zijn geplaatst om geweerschoten te detecteren. Door te meten hoe lang het duurt voordat het geluid verschillende sensoren bereikt, kan de locatie van het schot worden geschat.
Het stuurt deze informatie vrijwel onmiddellijk naar de hulpdiensten, waardoor ze snel ter plaatse kunnen komen en ervoor kunnen zorgen dat meer wapenmisdaden worden afgewend. Hoewel er problemen kunnen ontstaan als het geluid niet in een directe lijn naar de sensor gaat, beweert de website van het bedrijf dat het de autoriteiten kan verwijzen naar een afstand van maximaal 25 meter van de plaats van de opname. Dit maakt het waarschijnlijker dat ze fysiek bewijs zullen vinden.
ShotSpotter is echter controversieel. Hoewel het naar verluidt in 150 Amerikaanse steden wordt gebruikt, hebben sommigen de doeltreffendheid ervan in twijfel getrokken en hun bezorgdheid geuit dat het bevooroordeeld zou kunnen zijn.[2]
8 Grot in kaart brengen
Terwijl ShotSpotter de politie probeert te helpen bij het hardhandig optreden tegen het afvuren van wapens, had dit oudere voorbeeld eigenlijk meerdere geweerschoten nodig om te werken. In 2011 creëerde een in Massachusetts gevestigd bedrijf genaamd Acentech een systeem dat de binnenkant van een grot in kaart kon brengen door gebruik te maken van de echo’s van geweerschoten.
Er moest vier of vijf keer met een kanon in de grot worden geschoten, met ongeveer vijf seconden tussen elk schot. Ongeveer 15-20 seconden nadat die geluiden door de grot waren teruggekaatst en teruggestuurd naar twee microfoons die bij de ingang waren geplaatst, werden de gegevens op een laptop weergegeven. Als deze methode om grotten in kaart te brengen bekend klinkt, komt dat omdat het in wezen hetzelfde is als wat vleermuizen met hun sonar doen.
Het staat bekend als echolocatie en is ook vergelijkbaar met wat Batman en Lucius Fox aan het einde van de film gebruiken Donkere Ridder film. De echte versie kon echter niet het soort 3D-beelden produceren waar Batman in de film op vertrouwt. Het resultaat van de technologie voor het in kaart brengen van grotten bestond uit eenvoudige grafieken en schriftelijke uitleg van wat erin zat.[3]
7 In kaart brengen en ontwerpen van ruimtes
Het is niet altijd nodig om zoiets luids als een pistool te gebruiken om echolocatie uit te voeren. Onderzoekers in Zwitserland ontdekten dit in 2013 toen ze een systeem creëerden dat een kamer nauwkeurig in kaart kon brengen – tot op de millimeter – met slechts een vingerknip en vier microfoons. Nog indrukwekkender is dat het niet uitmaakt waar de microfoons staan.
Het algoritme dat de gegevens van de microfoons verwerkt, houdt rekening met de afstand tussen de microfoons en de afstand tussen het geluid en de muren van de kamer. Het kan al deze geluiden herkennen en filteren, ook al is de vertraging tussen elk geluid minuscuul, en gebruikt dit om een 3D-kaart van de kamer te maken.
In plaats van het ergens eenvoudig en simpel te testen, gebruikten ze het om met succes de binnenkant van de kathedraal van Lausanne in kaart te brengen. Dit was echter alleen om het algoritme te demonstreren dat ze hadden gemaakt. De onderzoekers dachten dat een van de toepassingen ervan in het echte leven het ontwerpen van nieuwe gebouwen zou zijn, zoals concertzalen en auditoria, in plaats van het in kaart brengen van bestaande gebouwen. Met het algoritme kunnen architecten de akoestiek van een kamer voorspellen en aanpassen.[4]
6 Tsunami’s en aardbevingen
De echolocatie die wordt gebruikt om grotten en kathedralen in kaart te brengen, is afhankelijk van geluiden die weerkaatsen op oppervlakken. Een soortgelijk idee wordt ook onder de zee gebruikt om fouten in de aardplaten in kaart te brengen. Deze bevinden zich echter enkele meters onder het oppervlak van de zeebodem. Het is belangrijk werk, omdat het weten waar deze fouten liggen levens kan helpen redden.
De Palos Verdes Fault Zone in Californië heeft bijvoorbeeld het potentieel voor een plotselinge grote beweging tussen platen, wat een tsunami zou kunnen veroorzaken. Maar door plaatsen in de breukzone in kaart te brengen waar bewegingen vaker voorkomen, kunnen wetenschappers zien hoe snel en hoe vaak de breuk beweegt. Dit kan hen een duidelijker beeld geven van het risico voor kustgemeenschappen en offshore-olieplatforms.
Seismische reflectie maakt gebruik van seismische golven (die ontstaan door aardbevingen of explosies) om profielen te creëren van de verschillende materiaallagen onder het aardoppervlak. De golffrequentie bepaalt de diepte die wetenschappers kunnen zien. Voor het in kaart brengen van breuklijnen die slechts enkele meters onder het oppervlak liggen, worden hogere frequenties gebruikt. Hoewel het technisch gezien geen geluidsgolven zijn, nemen sommige soorten seismische golven de vorm aan van geluidsgolven wanneer ze door de lucht reizen.[5]
5 Vulkanische uitbarstingen
Vulkaanuitbarstingen zijn een ander soort natuurramp waartegen geluid mensen helpt beschermen. In feite beschermt het land mensen al meer dan tien jaar tegen hen. Toen tussen 2010 en 2018 een op geluid gebaseerd waarschuwingssysteem werd gebruikt, bedacht door geofysicus Maurizio Ripepe, voorspelde het 57 van de 59 uitbarstingen die in die tijd plaatsvonden op de Etna, de grootste actieve vulkaan van Europa.
Het systeem werkt door infrageluidsgolven te detecteren, dit zijn trillingen met een frequentie die zo laag is dat ze niet door mensen kunnen worden gehoord. Niettemin zijn ze er, en wetenschappers weten dat ze vóór uitbarstingen door vulkanen worden geproduceerd.
Ze worden veroorzaakt wanneer gassen die uit het magma opstijgen de lucht in de kamers van een vulkaan verplaatsen, alsof ze in een muziekinstrument blazen. Dit maakt nog steeds geluid, zelfs als mensen het niet kunnen horen. Wanneer infrageluid van een vulkaan wordt gedetecteerd, kunnen de autoriteiten worden gewaarschuwd voor een dreigende uitbarsting, terwijl ze nog tijd hebben om in actie te komen.[6]
4 Zonnevlekken en zonnevlammen
Geluid heeft wetenschappers niet alleen geholpen enkele van de heetste gebeurtenissen op aarde te voorspellen, maar ook enkele van de heetste gebeurtenissen in het hele zonnestelsel. Zonnevlekken zijn zichtbare donkere vlekken op het oppervlak van de zon, waarvan wordt aangenomen dat ze worden veroorzaakt door veranderingen in het magnetische veld van de zon. Grote zonnevlekken worden soms gevolgd door zonnestormen en zonnevlammen, en deze kunnen de aarde beïnvloeden, dus het helpt om er van tevoren over te weten.
Omdat ze GPS, communicatie en misschien zelfs elektriciteitsnetwerken kunnen beïnvloeden, zorgen zes telescopen over de hele wereld ervoor dat de activiteit van de zon 24 uur per dag in de gaten wordt gehouden. Eén techniek die door deze telescopen wordt gebruikt, is ‘helioseismologie’, waarbij in wezen wordt geluisterd naar veranderingen in geluidsgolven die van binnenuit de zon komen.
De golven stuiteren meestal vrij rond, maar sterke magnetische velden kunnen ze veranderen. Door naar deze veranderingen te luisteren, kunnen wetenschappers een zonnevlek voorspellen voordat deze kan worden gezien. Als je deze methode gebruikt, betekent dit dat de zonnevlek al bestaat, maar dat deze zich aan de kant van de zon bevindt die van de aarde is afgekeerd, en dat hij meestal een paar dagen later zichtbaar zal worden.[7]
3 Machinestoring
Veel fabrieken over de hele wereld zijn tegenwoordig snel, efficiënt en grotendeels onbemand. Veel ervan zijn ook enorm groot en gevuld met ingewikkelde machines. Het is normaal dat u zich afvraagt wat er gebeurt als een van de machines kapot gaat? Het duurt al eeuwen om het probleem te identificeren, laat staan om het op te lossen.
Dat was misschien het geval, maar nu heeft AI een oplossing geboden. Beter nog, het probeert machinestoringen te voorkomen of ervoor te waarschuwen, en dat doet het door naar de machines te luisteren. Het idee om naar hen te luisteren is niet nieuw; op een paar plaatsen zijn er mensen die dit doen, maar het is zeldzaam. Bedrijven kunnen nu echter sensoren in fabrieken installeren die buiten het bereik van mensen kunnen horen.
De sensoren nemen de geluiden van de machines op en deze opnames worden vervolgens gebruikt om machine learning-algoritmen te leren hoe ze moeten klinken en hoe ze klinken voordat er verschillende soorten storingen optreden. Deze technologie kan zelfs voorspellen hoe een mislukking die nog nooit eerder is gebeurd, zal klinken. Gehoopt wordt dat dit de fabrieken van de toekomst in staat zal stellen kostbare onderbrekingen te voorkomen.[8]
2 Diagnose van ziekten
De stem van een persoon bevat veel meer gegevens dan alleen de woorden die hij of zij zegt. Je kunt horen waar ze vandaan komen, of ze nerveus, dronken of boos zijn, of verkouden zijn. Maar dit zijn slechts de meest voor de hand liggende voorbeelden. De neustonen die iemand verraden die verkouden is, zijn slechts het topje van de ijsberg als het gaat om ziekten die in gesprekken naar voren komen.
Depressie, Parkinson en zelfs kanker kunnen de manier waarop mensen spreken veranderen. Er is meer dan 100 miljoen dollar uitgegeven aan de financiering van AI-projecten die dit zullen detecteren en gebruiken om de diagnose van ernstige ziekten te versnellen en te verbeteren. Eén manier om dit te doen is door de telefoons van mensen of virtuele assistenten zoals Alexa in staat te stellen veranderingen in hun stem te detecteren.
Een van de meest veelbelovende toepassingsgebieden voor deze technologie is de ziekte van Parkinson, die met een nauwkeurigheid tot 98,6% is gedetecteerd door simpelweg iemand een ‘aaah’-geluid te laten maken met zijn stem.[9]
1 Het voorspellen van de aandelenmarkt
De meeste mensen zijn geen goede acteurs. Dat wil zeggen, het is moeilijk voor hen om te voorkomen dat wat ze werkelijk denken, weten of voelen in hun spraak sluipt. En CEO’s en managers zijn, ondanks alle gelikte presentaties die ze misschien hebben gegeven tijdens hun klim naar de bedrijfsladder, niet anders. Onderzoekers uit Duitsland hebben dit feit gebruikt om de toekomstige inkomsten van verschillende bedrijven te voorspellen, en hun resultaten suggereren dat het gebruik van vocale aanwijzingen zelfs beter zou kunnen werken dan het kraken van cijfers.
Sommige analisten hebben vocale signalen al lang serieus genomen, maar moderne software kan dit doen op een niveau dat de menselijke mogelijkheden ver te boven gaat. Wat voor iemand bijvoorbeeld klinkt als een oninteressante routinematige presentatie, kan in werkelijkheid een krachtige waarschuwing zijn zodra de geluidsstructuur van de presentator (frequentie, amplitude, enz.) is geanalyseerd.
Het Duitse team testte hun systeem op de echte telefoongesprekken tussen analisten en managers vóór een grote winstaankondiging. Helaas verdienden ze geen geld, aangezien dit historische opnames waren van 2019 tot 2022. Maar als ze de voorspellingen destijds hadden gebruikt om hun geld te investeren, zouden ze de markt met bijna 9% hebben verslagen.[10]