Человеческие органы чувств далеки от совершенства. Мы не можем чувствовать запахи так же хорошо, как собаки, видеть столько же цветов, как креветки-богомолы, или найти дорогу домой, используя магнитные полюса Земли, как морские черепахи. Но есть один механизм, достаточно распространен в животном мире, которой может добавиться в наш арсенал: эхолокация.

Ученые из Японии недавно продемонстрировали это в лаборатории, доказав, что люди могут использовать эхолокацию — или способность определять местонахождение объектов с помощью звука — для определения формы и траектории движения различных объектов. Это может помочь нам видеть в темноте, без использования осветительных приборов.

Чтобы проверить теорию о том, что человек может освоить столь экзотический навык, команда ученых провела весьма сложный эксперимент. В одной комнате исследователи дали участникам пару наушников и два разных планшета — один для генерации синтетического сигнала эхолокации, а другой для прослушивания записанного эхо. Во второй комнате (невидимой для участников) два трехмерных цилиндра странной формы либо вращались, либо стояли на месте.

Источник: MIWA SUMIYA
Когда участники нажимают на планшеты, из динамика издается синтетический эхолокационный сигнал (красные линии). Записанные бинауральные звуки, высота звука которых преобразуется в 1/8 оригинала за счет уменьшения частоты дискретизации, представляются участникам через наушники (зеленые линии).

По команде 15 участников инициировали свои эхолокационные сигналы через планшет. Их звуковые волны излучались импульсами, попадали во вторую комнату и ударялись о трехмерные цилиндры. Но вот незадача — синтетический сигнал эхолокации, использованный в этом исследовании, включал высокочастотные сигналы до 41 кГц, которые люди не могут слышать. Чтобы «вернуть» сигнал участникам исследования пришлось проявить немалый креатив.

Исследователи использовали миниатюрную манекен-голову (примерно одну седьмую размера настоящего черепа), чтобы "слушать" звуки во второй комнате, прежде чем передавать их обратно участникам-людям. На макете головы было два микрофона — по одному в каждое ухо. Это, в свою очередь, сделало эхо бинауральным, то есть трехмерным. Это немного похоже на объемный звук в кинотеатре. Понижение частоты этих бинауральных эхо означало, что участники могли слышать их с ощущением прослушивания реальных пространственных звуков в трехмерной среде.

Источник: MIWA SUMIYA
Модель головы использованная в исследовании.

Наконец, исследователи попросили участников определить, исходят ли слышимые ими эхо от вращающегося или неподвижного объекта. В конце концов, участники могли надежно идентифицировать два цилиндра, используя изменяющиеся во времени сигналы эхолокации, отражающиеся от вращающихся цилиндров (используя такие подсказки, как тембр или высота тона).

Это исследование не первое, демонстрирующее эхолокацию у людей — предыдущая работа показала, что слепые люди могут использовать звуки щелчка рта, чтобы видеть 2D-объекты. Но исследователи говорят, что эта работа - первая, в которой изучается, в частности, изменяющаяся во времени эхолокация.

Исследователи говорят, что их работа является доказательством того, что и люди, и летучие мыши способны интерпретировать объекты через звук. В будущем инженеры могли бы беспрепятственно внедрять эту технологию в носимые устройства, такие как часы или очки, чтобы беззвучно улучшить то, как люди с нарушениями зрения могут ориентироваться в мире — без миниатюрной головы.

 ← Читайте нас в Facebook