石墨烯让失声者把喉咙“穿戴”在身上|石墨烯_新浪科技

本报讯（记者陈彬）一枚硬币大小的石墨烯片就能帮助语言障碍者重获新“声”。清华大学集成电路学院教授任天令团队首次将石墨烯转换成“收发一体”的可穿戴智能人工喉设备。相关成果发表于《自然-机器智能》。

2017年，任天令团队提出了一种基于石墨烯的收发同体集成声学器件——利用压阻效应接收信号，并基于热声效应发射声音，从而实现单器件的声音收发同体。团队成员表示，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至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。

一开始，石墨烯智能人工喉只能实现简单的采集和发声功能。经过二次迭代后，石墨烯智能人工喉在器件柔性可贴附、声音收发系统集成、动作监测系统、轻型可穿戴等方面均有了重大突破，实现了声音输入到输出的闭环，并可以通过示波器实时观测喉部运动情况。

团队在第三次迭代时，研发出体积更小、功能更多的集成人工喉。这种膜片通过导线与一个仅2平方厘米大小的微控制器相连，后者可以放在口袋里，配有一个纽扣大小的电池，简单又便捷。当佩戴者低吟时，石墨烯人工喉会感知喉咙的振动状态，提取关键声学特征，通过人工智能模型进行音频信号处理，合成流畅、自然的语音，实现了动作发声系统。

据了解，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“语言”。经过训练后，新设备有望实现语言障碍者“吟诗作唱”的梦想。