Verso gli apparecchi acustici intelligenti
Un altro successo per la ricerca sull’udito di Oldenburg: il Centro di ricerca collaborativa dell’Università di Oldenburg riceverà finanziamenti per altri quattro anni
Apparecchi acustici intelligenti che si adattano alle esigenze individuali dell’utente: da quattro anni i ricercatori del Centro di ricerca collaborativa (CRC) Hearing Acoustics lavorano per raggiungere questo obiettivo. Ora la Fondazione tedesca per la ricerca (DFG) ha esteso il finanziamento del progetto. Guidato dal Prof. Dr. Volker Hohmann, ricercatore dell’udito presso l’Università di Oldenburg, il CRC riceverà fino a 8,1 milioni di euro per una seconda fase di finanziamento che va dal 2022 al 2026. Con il titolo ufficiale “Hearing Acoustics: Perceptual Principles, Algorithms and Applications” (HAPPAA), il CRC si sta concentrando sullo sviluppo di apparecchi acustici e sistemi di assistenza all’udito che utilizzano l’intelligenza artificiale (AI) per adattarsi automaticamente ai diversi ambienti, rendendo questi dispositivi più adattabili alle esigenze specifiche dei singoli utenti.
“Nella nostra società che invecchia sta diventando sempre più urgente sviluppare apparecchi acustici e altri mezzi di comunicazione che funzionino efficacemente in ambienti acustici difficili e aiutino davvero le persone nella vita quotidiana. La ricerca sull’udito di Oldenburg sta facendo un lavoro eccellente ed è altamente riconosciuta sia a livello nazionale che internazionale. Il rinnovato impegno di finanziamento della Fondazione per la ricerca tedesca lo sottolinea in modo impressionante”, ha affermato il presidente dell’Università, il Prof. Dr. Ralph Bruder.
Quando gli esseri umani interagiscono con il loro ambiente acustico
Il Centro di ricerca collaborativa Hearing Acoustics riunisce diverse discipline, in particolare l’acustica, la psicoacustica, l’audiologia, le scienze ingegneristiche e la modellazione fisica. Nel primo periodo di finanziamento l’attenzione si è concentrata sulle interazioni tra le persone con problemi di udito e il loro ambiente acustico. “Nella vita reale, la situazione uditiva cambia costantemente perché le persone reagiscono a voci e suoni. Ad esempio, girano la testa verso la sorgente sonora o spostano lo sguardo in quella direzione. Lo chiamiamo ‘ciclo di comunicazione acustica’”, afferma Hohmann. Questo loop dinamico aveva ricevuto poca attenzione nell’acustica in passato, osserva.
Negli ultimi anni il team è riuscito a incorporare l’apparecchio acustico in questo circuito di comunicazione acustica. “Abbiamo sviluppato un primo prototipo del cosiddetto ‘apparecchio acustico immersivo’ che valuta costantemente la situazione acustica e identifica la sorgente sonora verso la quale una persona sottoposta al test sta dirigendo la sua attenzione in un dato momento”, spiega Hohmann. Il dispositivo determina la direzione dello sguardo e dei movimenti della testa della persona sottoposta al test, quindi regola l’elaborazione del segnale per garantire che la sorgente sonora mirata possa essere ascoltata in modo ottimale dalla persona sottoposta al test. L’attuale prototipo può essere utilizzato sia in esperimenti sul campo che in laboratorio.
Tra gli altri fattori, nuovi modelli di percezione sviluppati dal team di ricerca per l’uso in diverse situazioni uditive hanno aperto la strada a questo successo. “Questi modelli prevedono come una persona sottoposta al test percepirà un segnale sonoro in una determinata situazione, ad esempio se sarà in grado di seguire una conversazione in un ambiente rumoroso”, spiega Hohmann. La simulazione dell’udito con e senza problemi di udito in diverse situazioni uditive che coinvolgono rumore di fondo e riverbero è essenziale per lo sviluppo e la valutazione di metodi innovativi per l’elaborazione del segnale negli apparecchi acustici, sottolinea.
Algoritmi di test direttamente nell’orecchio
Un altro risultato importante del primo periodo di finanziamento è l’auricolare, un auricolare speciale per scopi di ricerca di qualità particolarmente elevata. Inserito nell’orecchio e dotato di diversi microfoni integrati e piccoli altoparlanti, il dispositivo può aumentare il suono esattamente come un apparecchio acustico. I ricercatori possono usarlo per testare nuovi algoritmi per l’elaborazione del segnale direttamente nell’orecchio, ad esempio. La particolarità è che l’auricolare è acusticamente trasparente, il che significa che l’udito con questo dispositivo corrisponde al normale udito ad orecchio aperto. “Grazie alla collaborazione interdisciplinare all’interno del CRC siamo stati in grado di combinare l’acustica e i metodi di elaborazione del segnale e di conseguenza abbiamo fatto notevoli progressi”, afferma Hohmann.
Il team ha anche sviluppato una realtà virtuale audiovisiva interattiva in laboratorio per condurre esperimenti sull’udito con soggetti di prova in condizioni controllate. Con questa tecnologia, le situazioni della vita reale possono essere simulate in modo più realistico di quanto fosse possibile in precedenza. A tal fine, il team ha creato diversi scenari audiovisivi complessi in cui le persone in prova possono “immergersi” tra cui un ristorante virtuale, una stazione della metropolitana e un soggiorno. Questi scenari, insieme ai relativi dati, sono stati messi gratuitamente a disposizione dei laboratori di ricerca di tutto il mondo in modo che possano condurre i propri esperimenti sull’udito.
Controllo attivo del rumore
Nel secondo periodo di finanziamento che inizierà ora, il team CRC prevede di perfezionare e fondere i suoi modelli di percezione, algoritmi e applicazioni. Un obiettivo è sviluppare algoritmi per l’auricolare e l’apparecchio acustico immersivo in grado di controllare attivamente il rumore a seconda dello scenario acustico. Per fare ciò, i ricercatori stanno utilizzando metodi di intelligenza artificiale all’avanguardia che loro stessi hanno sviluppato. L’obiettivo a lungo termine è che ogni apparecchio acustico impari costantemente e migliori nel prevedere quale impostazione è ottimale per il rispettivo utente in una situazione specifica. Le persone con problemi di udito devono essere in grado di inserire autonomamente il feedback necessario tramite il proprio smartphone. “Tuttavia, abbiamo ancora molto lavoro da fare prima di raggiungere questo obiettivo”, osserva Hohmann.
Il team sta anche lavorando alla definizione di standard internazionali per scenari acustici complessi nella ricerca sull’udito e nell’audiologia al fine di facilitare e migliorare lo scambio tra i diversi laboratori. Inoltre, il CRC mira a sviluppare nuovi test acustico-acustici in ambienti virtuali che consentano ai ricercatori di identificare meglio le differenze nella percezione individuale. Ciò dovrebbe consentire di progettare misure diagnostiche e riabilitative degli apparecchi acustici adattate in modo ottimale alle esigenze individuali.
Il Centro di ricerca collaborativa integra la ricerca condotta dal Cluster of Excellence Hearing4all, guidato anche da ricercatori dell’Università di Oldenburg. Inoltre, sostiene attivamente i progetti di dottorato di scienziati all’inizio della carriera con il proprio gruppo di formazione alla ricerca integrato.
