仿真人类内耳 MIT研发高灵敏度“RF耳蜗”

      美国麻省理工学院(MIT)的研究人员开发出一款仿真人类内耳(inner ear)/耳蜗(cochlea)的高速、低功耗无线电芯片。这款称为RF耳蜗的射频芯片，能接收手机、GPS、收音机、网际网络与蓝牙信号。

      该研究团队是由MIT电机与资讯工程系副教授Rahul Sarpeshkar所率领，他与研究生Soumyajit Mandal藉由流体力学、压电技术以及神经信号处理技术，仿真人类的耳蜗将声波信号转换成电子信号，并传送到大脑。

      “耳蜗能迅速从声音频谱中辨别出实际状况”。Sarpeshkar表示：“当我开始更仔细观察人耳内部，就发现该构造其实就像是一台拥有3,500个频道的超级收音机。”其团队所研发的RF耳蜗，是一颗1.5mm×3mm尺寸的硅芯片，能侦测其感之范围内所有电磁波的组成结构。

      研究人员表示，该芯片的功耗比直接将整个频宽数字化所需的功耗低100倍，能做为感知无线电(cognitive radio)的关键零件，能接收广泛的频率。

      该研究团队已经申请专利，将该RF耳蜗整合进一个软件无线电架构中，以有效地处理广泛频谱的信号。其研究报告解释，当声波进入耳蜗，就会在耳膜引起机械波，而在内耳的流体会活化毛囊细胞，然后产生电子信号传往大脑。

      人类的耳蜗能够感知100倍(fold)的频率范围，约100Hz~10,000Hz；Sarpeshkar在设计RF耳蜗时利用了相同的原则，并创造出能感知100万倍频率范围信号的组件，可支持大多数商业无线应用的射频信号。

      而这并不是Sarpeshkar的团队第一次以生物学为灵感来设计电子组件；他的MIT团队先前曾开发出一款模仿人类声道(vocal tract)、以及其合成式分析(analysis-by-synthesis)技巧的语音合成芯片，可用于可携式设备或保全系统的语音辨识。

      此外Sarpeshkar也参与了仿真人类细胞内信号处理技术的研究，以及模仿人脑神经元的模拟/数字信号混合处理器的研发工作。