زمانی که درباره آینده تکنولوژی می اندیشیم ، اغلب به بخشی از آن می رسیم که علیرغم اینکه دور از دید مانده ، پیشرفت های شگفت انگیزی داشته – یعنی آکوستیک یا صدا شناسی. صدا ، اثبات کرده که یکی از بلوک های سازنده ی آینده تکنولوژی است. علم و تکنولوژی برای انجام بسیاری از ابداعات جالب از صدا استفاده می کنند و همواره یافته های جدید آن را خواهیم دید و شنید. در زیر با ۱۰ تکنولوژی شگفت انگیز با امواج صدا آشنا می شویم:
۱۰ – یخچال صوتی
تیمی از پژوهشگران دانشگاه Penn State University یخچالی اختراع کردند که با صدا غذا را منجمد می کند. این یخچال بر اساس فشرده سازی و گسترش صداهای اطراف کار می کند که باعث گرما و سرمای هوا می شوند. بطور معمول امواج صوتی باعث تولید حرارت به میزان کمتر از یک ده هزارم درجه می شوند ، اما سایر اثرات آن توانایی ایجاد حدود ۱۰ اتمسفر فشار گاز داخل یخچال می باشد. این دستگاه که فریزر صوتی حرارتی thermoacoustic freezer نامگذاری شده است ، با فشرده سازی گاز داخل محفظه خنک کننده و ایجاد انفجار حرارتی در صدای بیشتر از ۱۷۳ دسیبل ، تولید حرارت مورد نیاز را انجام می دهد. این نوع یخچال در حال توسعه جهت جایگزینی یخچال های سنتی است که با تکنولوژی شیمیایی باعث آسیب رسانی به لایه اوزون می شوند.
۹- جوشکاری ماوراء صوتی
امواج ماوراء صوتی از سال ۱۹۶۰ میلادی در جوشکاری پلاستیک استفاده می شوند. این تکنیک با فشرده سازی و ترکیب دو ماده ترموپلاستیک تزریقی بر روی سندان یا صفحه پرسکاری انجام پذیر است. امواج مافوق صوتی سپس با تغذیه از طریق صدا باعث لرزش در مولکول های سطح اتصال شده و با تولید حرارت موجب جوشکاری آن می شوند. نتیجه اینکار ذوب شدن دو قطعه در هم و به دست آمدن جسمی پایدار خواهد بود.
پس از این قضیه با پیشرفت تکنولوژی از امواج ماوراء صوتی در صنعت آب بندی استفاده شد. یک روز حسب اتفاق وقتی که رابرت سولاف Robert Soloff بر روی تکنولوژی نوار آب بندی کار میکرد ، با لمس نوار تلگراف اسکاتلندی که روی میزش افتاده بود و باعث جوش خوردن دو تکه تلگراف شده بود و او را متوجه این موضوع کرد که امواج مافوق صوتی می توانند باعث جوش خوردن قطعات سفت و محکم پلاستیک به یکدیگر شود. وی پس از آن با پژوهش و آزمایشات مختلف با کمک همکاران خویش توانست تکنولوژی عایق مافوق صوتی را تولید کند.
از آن پس این تکنولوژی در بیشتر صنایع در مواردی که نیاز به جوش پلاستیک بود از جمله صنایع خودروسازی مورد استفاده قرار گرفت. اخیرا در نیروی دریایی آمریکا از این تکنولوژی در ساخت یونیفرم های بدون درز استفاده شده است. فناوری اولتراسونیک یا فراصوتی باعث تولیدات مقاوم ، عایق و سبکتری در تولیدات پوشاک نیز گردیده است اما بخاطر گرانتر بودن استفاده از این تکنولوژی برای یونیفرم های نظامی استفاده می شود.
۸- سرقت اطلاعات شخصی
پژوهشگران روشی برای انتقال داده از کامپیوتری به کامپیوتر دیگر از طریق صدا کشف کرده اند. متاسفانه این روش آنها را نگران کرده زیرا باعث انتقال آسان ویروس به داخل کامپیوتر می شود.
مشاور امنیتی Dragos Ruiu پس از اطلاع از این موضوع با ایده ای درباره مک بوک ایر خود به میان آمد. پس از نصب سیستم عامل OS X کامپیوتر وی خودبخود فرم ویر راه اندازش را بروز رسانی میکرد. کامپیوتر وی ویروسی قدرتمند داشت که اجازه بوت شدن از طریق CD-Rom را نمی داد ، می توانست اطلاعات را پاک کند و هر تغییری که بخواهد در داده ها و نرم افزارها بدهد. حتی پس از پاک کردن ، نصب مجدد و تنظیم مجدد کل سیستم هنوز مشکل پابرجا بود. اغلب نظریه ها محتمل بر این بود که این ویروس مخرب بر روی بایوس سیستم ورودی / خروجی input/output system (BIOS) نشسته و اجازه تلاش برای حذف خود را نمی دهد. نکته قابل توجه این بود که این ویروس از امواج فرکانس بالای بین اسپیکر و میکروفون برای انتقال و تبادل داده استفاده میکرد.
فرضیه قوی بسیار نامرتبط با موضوع است اما زمانیکه یک پژوهشگاه آلمانی روشی برای بازسازی اثر و بهبود آن کشف کرد ، این موضوع آشکار شد. بر پایه پروژه توسعه نرم افزاری برای ارتباطات زیر آب ، آنها نمونه اولیه بد افزاری را توسعه دادند که ارسال اطلاعات بین لپ تاپ های بدون قابلیت شبکه و تنها از طریق بلندگوی آنها انجام می گرفت. در شرایط آزمایشگاهی این ارتباط برای فاصله ۲۰ متر قابل انجام می باشد که با استفاده از لینک دستگاههای آلوده برای فاصله های طولانی نیز قابل اجرا می باشد که مانند تکنولوژی تکرار کنندگی شبکه وایرلس Wi-Fi Repeater می باشد.
خبر خوش اینکه انتقال صوتی بسیار کند بوده و در شرایط مطلوب به ۲۰ بیت در ثانیه می رسد. این سرعت به هیچ وجه برای انتقال بسته های حجیم داده مناسب نیست ، تنها برای انتقال اطلاعاتی از جمله اطلاعات کلیدی مثل گذرواژه ها ، شماره کارت اعتباری و رمزنگاری قابل استفاده می باشد. همچنین برای انتقال بد افزارهای مخرب روش مناسبی می تواند باشد و به زودی با تهدید امنیتی جدیدی مواجهمان خواهد کرد.
۷- جراحی صوتی
مدتی است پزشکان از امواج صوتی در اهداف پزشکی و درمانی استفاده می کنند که از جمله آنان می توان استفاده از امواج اولتراسونیک در برشهای استخوانی برای جراحی نام برد ، اما پژوهشگران در دانشگاه میشیگان تکنولوژی جراحی صوتی را ابداع کردند که توانایی جداسازی تنها یک سلول مشخص را دارد. یافته های اخیر تکنولوژی اولتراسونیک یا مافوق صوتی توانایی این را دارد که پرتوی دارای نقطه کانونی با فاصله چند میلیمتری ایجاد کند ، اما تجهیزات جدید قابلیت مقیاس ۷۵×۴۰۰ میکرومتر را دارد.
اساس استفاده از صوت در پزشکی از حدود سال ۱۸۰۰ در حال اجراست اما جراحی مدرن این را ممکن ساخت که با استفاده از لنز پوشیده شده با کربن نانوتیوب و موادی بنام پلی دیمتی سیلوکسان polydimethysiloxane نور را به امواج صوتی فشار بالا و قدرتمند تبدیل کنند. با این تکنولوژی جراحان توانستند در شرایط آزمایشگاهی جداسازی یک سلول سرطانی تخمدان را توام با شکاف سنگ کلیه ۱۵۰ میکرومتری با موفقیت انجام دهند. پژوهشگران امیدوارند از این تکنولوژی در رساندن دارو به سلولهای مشخص در درمان تومورهای سرطانی کوچک استفاده کنند. این نوع جراحی حتی می تواند با دور ماندن از سلولهای عصبی ، کاملا بدون درد انجام شود.
۶- گوشی موبایل را با صدای خود شارژ کنید
پژوهشگران با استفاده از نانوتکنولوژی جستجوی راههای جدیدی برای کسب انرژی و تولید الکتریسیته از گونه های مختلف منابع در دسترس را شروع کرده اند. یکی از این اهداف ایجاد دستگاههایی است که نیاز به شارژ شدن نداشته باشند. نوکیا از جمله پیشگامانی است که دستگاهی را به ثبت رسانده که انرژی مورد نیاز خود را از حرکت می گیرد.
از آنجاییکه صدا باعث فشرده سازی و گسترش ذرات هوا می شود ، اینکار نوعی حرکت بوده و آنرا بالقوه ایجاد منابع انرژی می کند. پژوهشگران تجاربی را در این زمینه داشته اند که شما بتوانید با استفاده از گوشی موبایل و صداهای تولید شده ، بدون شارژ از آن استفاده کنید. در سال ۲۰۱۱ پژوهشگران در سئول با استفاده از نانو میله هایی از جنس اکسید زینک که بصورت فشرده بین دو الکترود قرار گرفته بود ، توانستند از امواج صوتی الکتریسیته تولید کنند. این تکنولوژی توانایی تولید ۵۰ میلی ولت از حجم صدای ترافیک شلوغ را داشت. این انرژی برای شارژ یک دستگاه کافی نبود ، اما در سال گذشته مهندسین در لندن توانستند دستگاهی را که بتواند ۵ ولت الکتریسیته تولید کند بسازند که برای شارژ گوشی موبایل کافی است.
شارژ گوشی های موبایل با صدا خبر خوشی است برای کسانی که ساعتهای زیادی را در حال مکالمه با موبایل خود هستند. همچنین گامی است در جهت توسعه جهانی انرژی و تاثیر بسزایی در صرفه جویی منابع فسیلی و پر هزینه انرژی خواهد داشت.
۵- تبدیل بدن انسان به میکروفون
پژوهشگران در دیسنی وسیله ای را ساخته اند که بدن انسان را به میکروفون تبدیل می کند. نام این دستگاه Ishin-Den-Shin گذاشته شده است و بعد از تلاش ژاپنی ها برای برقراری ارتباط با فهم ناگفته های ذهنی ، این اجازه را می دهد که با تنها لمس گوش شخص دیگری و بدون گفتن هیچ کلامی ، پیام خود را به مخاطب برساند.
دستگاهی که آنها ساختند دارای یک میکروفون متصل به کامپیوتر است. زمانیکه کسی با میکروفون صحبت می کند ، کامپیوتر صدا را ضبط می کند و آنرا به امواج غیر قابل شنیداری تبدیل می کند که از طریق ارتباط سیمی به میکروفون انتقال می یابد و سیگنال ایجاد شده از میکروفون به بدن کسی که آنرا دارد منتقل می شود. پس از آن با تولید رشته های الکترواستاتیک ماژولار و طبقه بندی شده باعث لرزش کمی در زمان لمس اشیاء می شود. این لرزش موجب می شود تا اگر دو شخص با این تکنولوژی یکدیگر را لمس کنند صحبت های هم را بشنوند.
۴- جاسوسی
بعضی مواقع دانشمندان چیزهایی را ابداع می کنند که فقط جیمز باند فکر آنرا می کند. پژوهشگران در MIT ، Microsoft و Adobe الگوریتم جدیدی را کشف کردند که توانایی شنیدار اصوات گذشته را از طریق اشیاء بی جان در فیلم دارد. این الگوریتم لرزش های غیر قابل مشاهده که امواج صدا روی سطح ها ایجاد و آنها را شنیداری می کنند آنالیز می کند. یکی از تجارب بازیابی هوشمندانه صدا از پاکت چیپس سیب زمینی بوده که صدای ۴.۵ متر دورتر را با وجود شیشه عایق صوتی ثبت کرده است.
برای نتایج بهتر ، الگوریتم نیاز به فریمهای ویدئویی ثانیه به ثانیه دارد که دارای فرکانس بالاتر از صدا باشد و این نیازمند دوربین فیلمبرداری سرعت بالاست. برای نتایج با کیفیت پائینتر تنها یک دوربین دیجیتال معمولی برای تشخیص تعداد اسپیکر ها و حتی نوع آنها کافی است. تکنولوژی جدید با دیدگاهی به کمک پزشکی قانونی ، ارگان های قانونی و جنگ های جاسوسی آمده است. با این تکنولوژی نیاز به فیلمبرداری رخدادها با دوربین های High-Speed برای همه افراد احساس می شود.
۳- مخفی سازی صدا
دانشمندان دستگاهی را ساخته اند که توانایی مخفی سازی اشیاء از صدا را دارد. این دستگاه شبیه یک هرم عجیب و غریب و پر از سوراخ است ، اما شکل آن در مسیر امواج صوتی بنحوی شکل گرفته که صاف و مسطح بنظر میرسد ولی باعث جلوگیری از انعکاس صدا می شود. اگر شما این مخفی ساز صوتی را بر روی جسمی روی یک سطح صاف قرار دهید ، آن جسم از هرگونه امواج صوتی دور خواهد ماند و مهم نیست از چه زاویه ای قرار گرفته است.
زمانی که جلوگیری از استراق سمع حیاتی می شود ، این تکنولوژی می تواند اشیاء و یا افراد داخل خود را از رسیدن امواج صوتی ماسک کند مانند یک سالن اجرای کنسرت که نباید اصوات مزاحم به داخل آن راه پیدا کنند. از آنجائیکه این تکنولوژی مورد توجه ارتش کشورهای پیشرفته قرار گرفته است بایستی پی به این قضیه برد که اهداف و ایده های بسیار بزرگتری برای دور نگه داشتن اشیاء و یا افراد از صدا وجود خواهد داشت. این تکنولوژی در مرحله بالقوه مسیر تکامل قرار دارد و ممکن است با بررسی خواص صوت در زیر آب بتوان به دور نگه داشتن زیر دریایی ها از شناسایی توسط رادارها اندیشید.
۲- پرتو کشنده Tractor Beam
برای سالهای زیادی است ، دانشمندان سعی در آوردن تخیلات فیلم پیشتازان فضا Star Trek به زندگی را دارند ، تاکنون توانسته اند دست یافته هایی در راه پرتوهای کشنده یا انتقال دهنده به دست آورند. زمانی دانشمندان بر روی پرتوهای کشنده بصری تمرکز کردند که انتقال اجسام از طریق حرارت صورت میگرفت. آن تکنولوژی محدود به حرکت آیتم های کوچک در اندازه ی کسری از میلیمتر و بصورت عرضی بود. اما پرتوهای کششی اولتراسونیک یا ماوراء صوتی قادر به حرکت اجسام بزرگتر حدود یک سانتیمتر می باشند. ممکن است هنوز بنظر کوچک برسد اما پرتوهای جدید دارای توانایی یک میلیارد برابر نمونه های قبلی هستند.
با تمرکز دو پرتو اولتراسونیک روی یک هدف ، یک جسم به سمت مرکز امواج کشیده می شود که با تضعیف و یا قطع امواج ، جهت حرکت برعکس می شود و جسم به جهت مخالف حرکت می کند. دانشمندان هنوز موفق به ایجاد بهترین امواج برای این تکنیک که نام آن Bessel Beam می باشد ، نشده اند ، اما بصورت تقریبی توانسته اند امواج کششی Tractor Beam را بکار گیرند. در آینده این تکنولوژی بشر را قادر خواهد ساخت تا با شناور سازی اجسام در بدن به نتایج شگفت آوری دست یابند. همچنین موجب بهبود و مزایای زیادی در پزشکی و دارو رسانی به اعضاء خواهد شد. خبر غم انگیز برای طرفداران سفینه های فضایی اینست که صوت در فضای خلا قابلیت حرکت ندارد و ثابت می ماند ، پس هیچ سفینه ای برای نجات موجودات فضایی نخواهد آمد!
۱- هولوگرام لمسی
دانشمندان بر روی پروژه ی دیگری از فیلم پیشتازان فضا نیز در حال پژوهش هستند – عرشه بدل Holodeck. تکنولوژی ای که در بین طرفداران فیلم های تخیلی ناشناخته نیست ، هولوگرام نیز یافته ی جدیدی نیست. اما یکی از بزرگترین جهش ها از موانع برای ایجاد یک عرشه بدل واقعی شبیه سازی احساس لمس بود – تا اینکه اخیرا مهندسین در دانشگاه بریستول Bristol ابداع جدیدی داشته اند که تکنولوژی فرا لامسه یا UltraHaptics نامگذاری شده است.
اصالتا ، این تکنولوژی برای ایجاد نیرو و فشار بر روی پوست شما در هنگام انجام حرکات لمسی برای کنترل بعضی از دستگاهها توسعه داده شد. بعنوان مثال یک مکانیک با دستهای کثیف می تواند از این تکنولوژی برای ورق زدن کتابچه استفاده کند. این تا حدودی شبیه به کیندل آمازون Kindle حس ورق زدن صفحه فیزیکی را به شما القاء می کند.
از زمانیکه تکنولوژی با استفاده از صدا احساس لرزش قابل لمس را ایجاد نمود ، میزان لمس قابل تنظیم و تحت کنترل بود. یک لرزش ۴ هرتزی احساس بارش باران شدید و به میزان ۱۲۵ برابر لمس اسفنج خواهد بود. در حال حاضر تنها اشکال موجود در این روش اینست که صدای تولید شده توسط سگها قابل شنیدن است که طراحان آن میگویند که این مشکل قابل برطرف کردن است.
مهندسین اکنون دستگاههای خویش را پیشرفته کرده اند بنحوی که قابلیت ایجاد اشکال مجازی شبیه کره و هرم را داراست. البته اشکال بطور کامل قابل پیش بینی نیستند بلکه با استفاده از سنسورهایی که حرکات دست شما را دنبال می کنند و امواج صوتی را جهت تولید اشکال مجازی هدایت می کند. هم اکنون کمبود بسیاری از جزئیات در اشیاء محسوس است ، اما مهندسین بیان کردند که با یکبار ست شدن این تکنولوژی با هولوگرام های حقیقی ، مغز انسان شبیه سازی آن با تصویر کامل را تطابق خواهد داد. آنها امیدوارند که از این ابداع در طیف وسیعی از کالاها استفاده کنند ، از بازی های ویدیویی گرفته تا دستگاههای پزشکی که اجازه تخمین فیزیکی یک شی ء در سی تی اسکن را می دهد.