科学家在苍蝇身上找到听声辨位新方式

2017-5-19 19:22:32   IT之家    责编:霂霙

科学家可能也没有预料到动物界顺风耳的头衔,居然颁给了一种寄生蝇——Ormia ochracea。

Ormia可以通过声音,精准定位夜间鸣叫的雄蟋蟀的方位,然后在其体内产卵寄生。多伦多大学最新研究结果,揭秘了Ormia听力犹如雷达般精准的原因。

Ormia ochracea靓照

相比其他动物的分离的耳膜不同,Ormia的两片耳膜之间,通过一个可以弯曲的,类似跷跷板的关节连接在一起。当一片耳膜振动时,会通过这个关节带动另一片振动。而通过振动间的微小时间差使得Orima可以分辨出声音来源的具体位置。

多伦多大学教授Andrew Mason说:“有趣的是这么小的东西拥有着这么出色的听觉方向。这种苍蝇的耳朵具有机械耦合特性,这为仿生技术提供了灵感,例如助听器的麦克风。”虽然教授表示这项发现,给仿生技术带来了全新的研发方向,但是模仿这个功能会是一项非常复杂的工作。

而如此复杂的生物特性的Orima却非常的小巧,仅有不到拇指盖的大小。而它们定位的声波波长,甚至超过了它们的体长。

仅有拇指盖大小

虽然科学家已经明白了Orima的耳膜结构,但是如果想要做成助听器等产品,科学家依然面临着一个难题——“鸡尾酒会”问题。

“鸡尾酒会”问题由Cherry在1953年所提出。该问题提出了在嘈杂的室内环境中,比如在鸡尾酒会中,同时存在着许多不同的声源:多个人同时说话的声音、餐具的碰撞声、音乐声以及这些声音经墙壁和室内的物体反射所产生的反射声等。在声波的传递过程中,不同声源所发出的声波之间(不同人说话的声音以及其他物体振动发出的声音)以及直达声和反射声之间会在传播介质(通常是空气)中相叠加而形成复杂的混合声波。因此,在到达听者外耳道的混合声波中已经不存在独立的与各个声源相对应的声波了。然而,在这种声学环境下,听者却能够在相当的程度上听懂所注意的目标语句。——《“鸡尾酒会”环境中的知觉线索的去掩蔽作用》

简单来说,就是在一个吵杂的环境中,你依然可以敏感的听到有人喊你的名字,和某个人说出的语句——人脑版主动降噪。动物和人类这种“降噪”的能力,被称之为掩蔽空间释放(spatial release from masking,SRM)。好吧,小编我也不明白这个到底是什么意思,我也解释不了。

虽然深蓝打败了人类的国际象棋,阿尔法狗即将挑战柯洁的围棋一哥的宝座。但是目前为止,依然没有智能系统能够模拟这种“人脑主动降噪”能力。

不过科学家发现Ormia的听觉系统无法实现SRM。

当噪声仅出现在Ormia的一侧时,Ormia可以将其从蟋蟀的叫声中分离出去。机械耦合的听觉系统的特性,可以使得不受单侧噪声的影响。但是多个方向的噪声就可以产生误导,从而偏离正确的方位。毕竟机械耦合的结构带来了一定的局限性。

虽然科学家能够在实验室环境成功的误导Ormia,依然没有搞清Ormia如何在复杂的现实声音环境中进行导航。

好吧,其实人类的听力也已经非常出色了。但是Ormia到底比人类厉害多少呢?

人类的耳膜距离大概在20厘米左右,这个距离人类大脑拥有10微秒进行计算和反应。而Ormia耳膜间距仅有0.5毫米,并且在飞行中快速判断,反应时间大概是50纳秒左右——比人类快了一千倍。(数据来源于《Hyperacute directional hearing in a microscale auditory system》)

小编感受到了Ormia的嘲讽……

小编的垃圾P图

虽然科学家依然没有完全搞懂Ormia如此厉害的原因。不过工程师依然尝试通过这种机械耦合结构,制造出全新原理的声学定位装置。

不过有人知道这个苍蝇的中文怎么叫嘛?小编对翻译软件表示绝望了……

下载IT之家APP,分享赚金币换豪礼
分享:
标签:苍蝇

相关文章

IT之家 - 爱科技,爱这里。

© 2006 - 软媒公司 版权所有