Създаване на аудио „халюцинация“

Х олограмна плоча симулира присъствието на триизмерен обект, като отразява съответните светлинни вълни. Наскоро изследователите демонстрирали еквивалентно поведение със звука чрез прецизно имитиране на акустичния модел, разпръснат от даден обект. Техниката може да бъде полезна при военни усилия за скриване или маскиране на подводни обекти както и при модифициране на отразените звуци на обекти, така че да бъдат по-лесни за идентифициране от хора с увредено зрение.

Звуковите вълни, отразени от даден обект, могат да се използват за реконструиране на неговата позиция и форма, идея, която се използва в сонарни и ултразвукови изображения. Използвайки подобни концепции, умело създаден модел от разпръскващи се вълни, произлизащи от малък регион, може да внушава, че даден обект е там, а всъщност да не е. Няколко скорошни опита за реализиране на такова „акустично клониране“ се оказали неуспешни поради ограниченията при записването на точния модел на вълните, които даден обект отразява - много важна и необходима предварителна стъпка.

Наскоро докторантът Йонас Мюлер и колегите му от Швейцарския федерален технологичен институт (ETH) в Цюрих демонстрирали двуизмерна версия на акустично клониране. Те се основали на теоретичните и изчислителни техники, разработени от изследователската им група за записване на вида акустична информация, необходима за постигане на пълно клониране. Освен всичко друго, това помогнало да се установи необходимостта от извършване на подробни измервания на разпръснати вълни при много различни честоти и в среда, която позволява на вълните да се отразяват много пъти между обекта, който трябва да се клонира, и отразяващите повърхности на околната среда.

Изследователите създали двуизмерно акустично пространство между два успоредни пластмасови листа на 2,5 см. един от друг. Те поставили интересен обект в центъра на това пространство. Поставили и кръгла, звукоизолираща граница на 66 см от центъра, с което формирали външния ръб на пространството. Няколко високоговорители, разположени около границата, позволили на изследователите да „осветят“ обекта с различни модели на звукови вълни. Два по-малки концентрични пръстена били използвани или за високоговорители, или микрофони, в зависимост от експеримента.

За да създаде акустичния клонинг, екипът първо изложил разпръскващия обект на голямо разнообразие от звукови вълни и записали получените вълнови полета подробно на всички места. Електронно, настройката на екипа имала капацитета да записва едновременно до 800 различни сигнала, докато генерира още 800 изходни сигнала.

За клонирането основната идея била да се открият падащите вълни точно преди да пристигнат на мястото, където би бил обектът, и след това да се произведат отразените вълни, очаквани от този специфичен набор от входящи вълни. При тестване на тяхната настройка изследователите използвали три различни алуминиеви предмета: кръг, квадрат и кръст, всеки с ширина около 10 см. Във всеки от случаите те изпратили звуков импулс от 1 микросекунда от една посока. Такъв кратък импулс естествено генерира отразени вълни в широк диапазон от честоти и „акустичният клонинг“ създал вълново поле, което съвпадало много с отразените вълни, измерени, когато обектът присъствал.

„Нашата работа показва как да се копира пълното акустично разсейване на даден обект, просто като го слушате“, каза Мюлер. Тази способност за акустично клониране може да има очевидни военни приложения, като скриване на обект или симулиране на неговото присъствие, но Мюлер и колегите му се интересуват предимно от другите приложения, които то може да има. След като бъде създаден акустичен клонинг, тогава е лесно да се промени която и да е от характеристиките му – например да се направят отразените вълни по-силни, отколкото биха били обикновено. „Подобно усилване на отраженията може да бъде полезно за слепи хора, които се обучават да използват звуците, за да локализират обектите около тях“, каза Мюлер.

„Тези новаторски експерименти показват, че акустичната холография в реално време е възможна на практика, дори за обекти, които имат напълно неизвестни акустични свойства“, каза геофизикът Андрю Къртис от Университета в Единбург във Великобритания. „Това е дългосрочна цел на акустичните изследвания.“