Команда исследователей из Федеральной политехнической школы Лозанны (Швейцария) смогла сделать звук видимым на изображениях с высоким разрешением. Предполагается, что это открытие будет полезно для медицины, так как врачи смогут проводить акустическое исследование даже через плотные ткани и кости.
Ранее визуализация объекта посредством анализа звуковых волн, которые он передает или излучает, базировалась на коротких волнах. Чем короче они были, тем точнее было изображение. На этот раз ученым удалось доказать, что звуковая волна большой длины и потому неточная может на самом деле выявлять детали, которые в 30 раз меньше ее длины.
Для этого исследователи совместили работу искусственного интеллекта и метаматериалы. Под последними понимаются специальные элементы, которые могут точно фокусировать длины волн, но теряют эффективность из-за случайного поглощения. ИИ компенсировал этот недочет за счет тщательного анализа.
Исследовательская группа провела эксперимент с использованием решетки из 64 миниатюрных динамиков, каждый из которых можно активировать в соответствии с пикселями изображения. Эту решетку использовали для воспроизведения цифр, изображения которых заимствовали из базы данных, содержащей около 70 000 рукописных примеров.
Напротив решетки был размещен мешок с метаматериалами – 39 резонаторами Гельмгольца, представляющим собой сферы диаметром 10 см с отверстием. Звук, который воспроизводился за счет решетки, передавался метаматериалом и улавливался четырьмя микрофонами, установленными на расстоянии нескольких метров. Записанный ими звук расшифровывался алгоритмами для распознавания и воссоздания исходных изображений. Точность результата достигла практически 90 %.
По словам руководителя исследовательской группы Ромена Флери, эксперимент доказал, что врачи смогут использовать при акустической визуализации длинные волны и более низкие частоты. Они способны проникать даже через твердую костную ткань и более безопасны для организма человека. Осталось научить нейронные сети распознавать и воспроизводить органические структуры.