研究人员表示，由于采用了嵌入式超灵敏纺织应变传感器技术，一种用于语音识别的可穿戴 “智能 “项圈有望重新定义无声语音界面（silent speech interface, SSI）领域。
在语言交流受阻的情况下，例如在背景噪音较大的地方，或者在个人已有语言障碍的情况下，SSI 系统是一种先进的解决方案，无需发声即可进行语言交流。如上所述，它是一种利用人机交互的电子读唇术。
在剑桥大学牵头的新研究中，结构化石墨烯外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稳定的语音识别性能。
戴在脖子上的智能项圈能捕捉喉咙的微动，然后由应变传感器接收为电信号，并输入大脑启发的计算机软件模型进行处理和语音识别。它甚至可以捕捉到无声的话语并将其播出，这可以帮助喉部手术后无法说话的人。
智能项圈的独特结构是在涂有石墨烯的纺织品上出现有序的裂缝。结构化石墨烯层大大提高了应变传感器的灵敏度。它可以动态响应喉咙的微动，从而捕捉到信息丰富的语音信号。这些信号随后通过计算效率极高的神经网络进行处理，语音解码准确率达到创纪录的 95.25%。
这项成果发表在《npj 柔性电子学》（npj Flexible Electronics）杂志上，为实用的可穿戴 SSI 系统提供了一种前景广阔的非侵入式解决方案，为在各种环境中进行无缝、自然的无声交流铺平了道路。
所提出的 SSI 系统非常强大，能够解码各种单词，同时还能迅速适应新用户和新词汇。该技术最近在 IEEE 生物传感器 2024 会议上进行了现场演示，吸引了 180 多名与会者的关注。
可穿戴式 SSI 概览，配备超灵敏应变传感器和用于高效语音识别的神经网络。
这项研究由智能电子、生物系统和人工智能研究主任、工程系电子工程分部和剑桥石墨烯中心 Occhipinti 小组负责人 Luigi G. Occhipinti 博士领导。
Occhipinti 博士说：”我们的用户友好型智能语音识别器在现实世界的应用场景中表现出了非凡的能力，它能在不同性别、地域和种族背景的用户面前，在不同长度和熟悉程度的新单词和可能存在歧义的单词面前，以及在不同阅读速度的用户面前有效地发挥作用。
我们的 SSI 系统在区分不同用户的语音和不同类型的噪音（由传感器缺陷、外部环境和/或用户佩戴设备时的肢体动作引起）时，具有很高的精度和计算效率。
此外，我们的超灵敏纺织品应变传感器技术的制造方法具有生物兼容性、简单、低成本和可扩展性。它还能适应长时间使用，在保持稳定可靠的电气功能的同时，还能经受 10,000 次以上的拉伸释放循环。
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无声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吊饰。”
参考资料
Chenyu Tang, Muzi Xu, Wentian Yi, Luigi Giuseppe Occhipinti, et al. ‘Ultrasensitive textile strain sensors redefine wearable silent speech interfaces with high machine learning efficiency’. npj Flexible Electronics (2024). DOI: 10.1038/s41528-024-00315-1
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