澎湃新闻记者 程婷
3月30日，澎湃新闻从清华大学获悉，在清华大学集成电路学院实验室内，任天令教授团队第一次将被称为“黑金”的石墨烯，转换成具有“收发一体”的可穿戴智能人工喉设备——“石墨烯人工喉”。这枚硬币大小的石墨烯片，能帮助语言障碍者重获新“声”。
该成果已发表在《自然》（Nature）人工智能子刊《自然·机器智能》（Nature Machine Intelligence）上。
使用智能可穿戴人工喉进行无声语音交互。清华大学 图
石墨烯是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体，具有极高的电子迁移率、优秀的机械强度、优秀的导热性，对低频的肌肉运动、中频食管振动和高频声波信息有很高的灵敏度，同时也具有抗噪声的语音感知能力。
2017年，任天令团队创新性地提出了一种基于石墨烯的收发同体的集成声学器件：利用压阻效应来接收信号，并基于热声效应发射声音，从而巧妙地实现了单器件的声音收发同体。在器件制备工艺上，采用独特的激光直写技术，能够直接将成本低廉的大面积聚酰亚胺薄膜快速转化为图形化的多孔石墨烯材料。
石墨烯智能人工喉一方面具有高热导率和低热容率，能够通过热声效应发出100Hz-40kHz的宽频谱声音；另一方面能够分辨低吟、尖叫、咳嗽、吞咽、点头等动作，并将这种“无含义声音”转换为频率、强度可控的声音，这带来了声学器件的“全新革命”。
已经过数次更迭的新一代石墨烯人工喉，可以基本恢复患者的语言交流能力，识别一名喉切除术患者模糊说出的日常词汇，准确率超过90%。甚至不同频率的耳语，尖叫和咳嗽都可以被该设备记录，编码，并进行分类，“解码”出不同种类的聋哑人“语言”，经过训练后，有望实现“吟诗作唱”的梦想。
加上其具有体积小、操作简单便捷的特点，未来失声者有望把这种“喉咙”穿戴在身上。
任天令表示，这是一款能够读懂人，代替人表达的一个智能芯片系统，也意味着一种新的交互方式。此项原创性研究性成果是我国在智能器件领域的重要创新。目前，该器件正在与声纹识别、机器学习等技术结合，之后将在语音识别、家庭医疗等领域具有广阔前景。
来源： 澎湃新闻
