看武侠小说时,我们有时会看到某个武侠高手有着“传音入密”的武林绝学。这在现实中当然是不可能的,但今天的高科技能否帮助人类实现这种神奇的功夫呢?

  将声音捆成“束”

  “传音入密”指的是用独特的方法发出声音,只让特定的某个人听到,附近的其他人完全听不到的功法。这种功法之所以困难,是因为声波一旦发出,会在空气等各种介质中向四面八方传播,声波被人耳收集到,人们就会听到声音,因此,某人的声音想只让特定的人听到很难。那么,如果声波只向某一个方向传播,是不是就能实现“传音入密”呢?

  早在1998年,美国麻省理工学院就有研究团队在研究如何让声音定向传播。超声波是一种频率高于20000赫兹的声波,它的传播方向较为集中,因此能量较高。研究人员将物体发出的声音转为超声波,就可以将声音捆成“一束”,从而达到让声音朝着某一方向传播的目的。但是,虽然声音集中了,却没有人能听到这种声音,因为超声波的频率超过了人类能接收的音频,人们是听不到超声波的。这该怎么办呢?

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  接下来,研究者又开发了配套的微型扬声器,扬声器中传出的超声波暗藏有人耳可接收的声波。这种叠加的声波在空气中传播时,其中的高频信号会被空气过滤掉,剩下的低频信号传导进人的耳朵里。这样,安装了这种扬声器后,人们只有站在指定的区域才能听到清晰的声音,而站在旁边的人只能听见很微弱的声音。

  这种技术首先应用在博物馆和展览厅等较为封闭的区域,比如俄罗斯的达尔文博物馆就曾有过一个成功的应用案例。在一段100多米长的“演化之路”上,两边是不同演化阶段相应的标本和图像,而每走过一段区域,参观者的耳边就回荡着相应的音效,让人们感到仿佛真的回到了远古时期。各个区域中的声音互不干扰,也不会搅合在一起,人们能享受到纯粹的视听效果。

  如果这种技术也能运用到超市、候车室和医院挂号处等时时充斥着嘈杂声音的地方,人们能只听到自己想听到的声音,这该多好啊。

  用水滴运输声音

  超声波聚声技术之所以没能推广开来,是因为成本太高了。那么,麻省理工学院的另一个研究团队正在研发的新技术——水滴传声,也许能解决这个问题。

  这个团队使用的使声音定向的工具是激光,我们知道,激光的集中性更强,甚至能用在道路测绘中,因此激光确实是很适合用于定向。但是,激光如何转变成声音呢?研究团队用激光来加热空气中的水分子,当人耳附近的水分子吸收能量后,会发生规律振动,从而产生人耳可接收的振频,也就是我们说的声音。

  研究团队测试了两种方法。第一种是通过调制器产生振幅连续的激光,从而让水分子产生频率连续的振动。这些振动能被层层传递,放置在2.5米外的麦克风也能无损地拾取到声波。第二种方法则不需要调制器,而是用镜子向四面八方辐射激光的能量,这样一束激光能尽可能多地加热空气中的水分子,来产生更大的声波。这也是为了在不增加成本的基础上增大声波的传播距离。

  用激光取代超声波有几个优势,与超声波相比,激光被反射的可能性更小,只有光滑的平面能反射光,而且激光的传播距离也比超声波更远,这样激光的工作范围就能比超声波更大。运用调制器能改变激光的频率,一台激光器就能满足在不同区域传声的需求,这大大降低了成本。

  不过,激光传声技术也有一项显著的缺点,那就是虽然激光的传播距离很远,但实际的传声区域很有限,人们只能在距发射器特定的距离处听到理想的声音。离发射器越近,听到的声音音调越高越尖锐,离发射器稍远一些,水分子振动的频率就低于人耳可接收的范围,人们就可能听不到声音了。只有解决了这个大问题,激光传声才能真正用到现实生活中。

  让大脑直接发声

  看到这里,你也许会提出异议:武侠高手们使用的“传音入密”根本就没有动嘴,而且他们的声音只能让某一个人听到,附近的人也完全听不见,前面说的技术能让同一区域内的人也听到声音,并不符合要求。那么,人们直接用脑电波交流的技术想必能满足你的要求。

  让大脑说话的技术我们现在已经有点熟悉了,这个技术也被称为脑机。美国加州大学的神经学家爱德华·常带领的团队计划用三个步骤实现“大脑说话”,首先在志愿者的大脑中植入一块电极,之后,志愿者被要求大声朗读指定的数百句话,电极会记录下志愿者朗读过程中运动皮层的神经元的放电模式。研究者将大脑神经信号与发音器官的动作联系起来,破译大脑神经元是如何控制嘴唇、下巴、舌头和喉咙等器官的协作的。最后,科学家们将破获的“密码”教授给电极,当它再感应到相应的神经信号或者发声器官的动作时,它就能知道人们说了什么并代替人们说出来,甚至能模仿志愿者的声音。

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  研究团队找了5位志愿者进行这个实验,结果令人兴奋,经过训练,脑机每分钟能转化150个单词,转化正确率达到70%。脑机的发声速度与自然语言中每分钟100~200个单词的速度已经几乎没有差别,实现正常人般的交流,可以说毫无压力。而因为样本数较少,转化的正确率偏低,这个问题也能通过大量的数据学习来解决,学习的样本类型和数量越多,脑机转化的正确率就越高,将来脑机实现商业化的话,正确率的问题不足为虑。

  想想看,如果你想跟某个特定的人交流,是不是只要在脑中像拨通电话那样与他的电极连线,在电极的翻译下,你们就能通过脑电波直接沟通,而不再需要将语言付诸于口?这可算是真正意义的“传音入密”了。

  “传音入密”在生活中有许多可用之处,但是,当它被用于考试作弊或传播隐私等非法用途时,这些技术就背离了科学家的研发初衷,就像武侠人士练功时“走火入魔”一样,不仅不能收到理想效果,反而适得其反。因此,技术虽好,人们还是要注意合理运用。

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