声控传感器 声控传感器的应用有哪些？
声控传感器的应用有哪些？
利用声音的相对比较，返回是否有声单的相对信号给机器人主机达到控制电器的目的，适用于学校等单位 照明控制中非常方便。
声控传感器利用声音的相对比较，返回是否有声单的相对信号给机器人主机。使用调节器调节给定声控传 感器的初始值，声控传感器不断地把外界声音的强度与给定强度比较，超过给定的强度时，向主机发送“有声 音”信号，否则发送“没有声音”的信号。
声控传感器可以接在8位主机的数字口和32位主机的1-32任意接口。
声控传感器调节与指示
声控传感器上配有信号指示灯，当有声音时指示灯会亮，还配有检测强度调节器。欲使声控传感器在给定 的环境中有无声音时，可以使其先处于相对无声音的情况中，利用距离调节器可调出给定的初始声音强度。方 法如下：
a） 如果指示灯亮，将调节器顺时针方向旋转，旋转至指示灯刚刚不亮为止；
b） 如果灯不亮，将调节器逆时针方向旋转，旋转至指示灯刚刚亮起为止；
此时，声控传感器的检测强度即为给定的强度。
声控传感器的应用
随着传感器的快速发展，声控传感器也迅速崛起，被应用到日常生产生活中，并且成为现代社会发展所不 能缺少的部分。接下来就给大家介绍一下声控传感器的应用领域。
一、日常生活
声控传感器对声音信号进行采样，应用到话筒，录音机，手机等器件中。声控照明灯内装有音频传感器， 此时钟只要有人发出一种摩擦音1秒钟，墙上的照明灯就会自动点亮十秒钟左右；声控电视机，可储存两个人 的声音。
二、工业
声控传感器利用错钛酸铅PZT压电陶瓷在电能与机械能之间相互转换的正、逆压电效应，既在压电陶瓷加 一电信号，便产生机械振动而发射超声波，当超声波在空气传播途中碰到障碍物立即被反射回来，作用于它的 陶瓷时，则会有电信号输出，通过数据处理时间差测距，计算显示车与障碍物的距离。这种传感器用作汽车倒 车防撞报警器装置；缝纫设备生产厂家大部分已采用电子检测仪器声响检验何处是机器最大声源的产生处，测 定零部件受力大小、振动大小等。
三、军事
声控传感器利用声波来确定密闭集装箱内的材料化学组成，以此加强港口的安全；防御狙击手的袭击，声 音传感系统能对狙击火力进行定位和分类，并提供狙击火力的方位角、仰角、射程、口径和误差距离。
四、医疗
光纤麦克风具有对磁场的天然的抗干扰能力，可以应用于核磁共振成像的通信，是唯一在核磁共振成像扫 描时可以在病人和医生之间进行通讯的麦克风。助听器，听诊器，测脉搏，血压等。
中国科学家合成植物染色体，替身机器人走出实验室 一周趣科学
首次人工合成植物染色体
2024年1月26日，来自北大-清华生命科学联合中心的焦雨铃课题组与合作者在《自然·植物》杂志发表文章，报告了他们的一项惊人创举：人工首次成功合成了植物的染色体片段 。
著名的物理学家费曼曾经说过：“我所不能造的东西，我都没有真正理解。 ”人们对于生命科学的研究已经非常深入，但是人工从头合成生命却仍然离我们很远。
虽然无法一下子合成出一整个生物，但我们可以从简单的部分开始。生命的基因都包含在染色体上，如果能合成染色体，那就离合成生命不远了。
近几年，国际上许多科学家合作从事了关于酵母菌染色体合成的工作，并且取得了最终的成功。但是酵母菌毕竟是单细胞的微生物，想要实现动物和植物这种多细胞的复杂生物的人工合成，绝非易事。
焦雨铃课题组选择了小立碗藓 的染色体作为研究对象。毕竟是首次合成，所以先选择其中的一段练练手，如果成功了，那么剩下的就容易了。
研究者选取了小立碗藓染色体中的一个片段，并且分析了其中的基因数据，发现里面有大量的冗余信息、垃圾片段、代码不统一等问题。
因此，研究者整理了染色体片段中的代码，删除了冗余和无用信息，添加了注释，统一了格式，并且还设置了报告基因 ，用以测试代码是否能够正常运行。最终，把这段155kb的片段压缩到了68kb。
于是，科学家按照这份新代码人工合成了新的片段，并且把它重组到植物体内，替换了老的片段。
经过测试，这些换上了人工染色体片段的植物仍然能够正常生活 ，并且还能够抗盐碱，与普通的植物没有差别 。这说明，科学家人工设计并合成的染色体片段获得了成功。
这份从0到1的突破是来之不易的，因为只有实现了“无”到“有”，才有可能达成人工合成生命的最终目标。
图1 这些小苔藓中含有人工合成的染色体片段 （图片来源：science.org）
课代表总结：冷知识，苔藓的英文名叫“MOSS”~
参考文献:
Chen, LG., Lan, T., Zhang, S. et al. A designer synthetic chromosome fragment functions in moss. Nat. Plants (2024). https://doi.org/10.1038/s41477-023-01595-7
替身机器人走出实验室
在电影《阿凡达》中，主角沉睡在睡眠仓中，就可以操控一个替身代替自己在外星球活动，这种替身技术离我们也许不再遥远。
上周，来自意大利理工学院的Stefano Dafarra研究团队，发表了他们最新升级的iCub3替身机器人系统，让我们切实感受到了未来科技的震撼。
顾名思义，iCub3是一台代替真人 出现的机器人 。操作者在家中足不出户，就可以在300公里范围内遥控iCub3机器人。
机器人携带有VR摄像设备，可以把实时场景传输到操作者的VR眼镜上，这样就可以看到机器人看到的视角。
另外，iCub3还携带有力学传感器、纹理传感器等，这些感受器把接收到的信号传到操作者所佩戴的设备上，就可以让操作者体验到重量感、碰撞感、纹理感 等真实物理世界的感受。
在2022年的全日空XPrize竞赛上，iCub3就展现了惊人的任务完成能力，包括运动、抓握物体、与观众互动等。
而最新升级的iCub3机器人特别添加了面部表情功能，可以读取操作者的面部表情 ，并且在机器人的面部也做出相应的表情，变得更像“人”了。
研究人员将机器人带出实验室，到现实世界 中进行测试，检测了iCub3的一系列新能力，包括奔跑、跳跃等大型活动，以及捡起石头、下棋等手部的灵活运动 ，替身机器人都可以顺利完成。
与此同时，系统升级使得替身机器人更容易操作，目前版本的机器人不需要专业人士的操作，普通人经过学习后就可以顺利上手。
这种机器人的应用场景极为丰富，例如危险工作（水下、荒漠等危险区）、火星探险（《阿凡达》要成为现实了）、远程医疗等，如果能够早日量产，必将是一项改变人类生活的技术。
相关文献发表于近期的《科学·机器人》杂志上。
图2 iCub机器人走路、开开关、看屏幕、开电钻、拿瓶子、摸石头 （图片来源：science.org）
课代表总结：希望早日量产，买一个替我去上班。
参考文献:
Stefano Dafarra et al. ,iCub3 avatar system: Enabling remote fully immersive embodiment of humanoid robots.Sci. Robot.9,eadh3834(2024).DOI:10.1126/scirobotics.adh3834
不耗电的物理声控传感器
在生活中，智能语音助手和智能音箱已经非常常见，它们可以帮我们接电话、开关灯、控制设备等。
这类设备的工作原理是，听到相应的语音后，转化成计算机可识别的操控信号，然后触发某些事件。没有电，这些设备都将无法工作。
近日，瑞士苏黎世联邦理工大学的Marc Serra-Garcia与研究者在《高级功能材料》杂志上发表文章，报道了他们最新发明的一款声控传感器，它的最大特点是不需要耗电 就能工作。
研究者的设计思路很简单：每当说出某个词或发出某种音调或噪音时，发出的声波能量 会使传感器振动 。这个能量足以产生一个微小的电脉冲 ，打开一个电子设备。
为此，实验室研发了新型的声学材料，这种新材料的特殊结构能够感应声波中的不同能量，从而实现传感器的功能。
研究人员开发的原型已经获得了专利。举例来说，它能区分口语中的“三（three）”和“四（four）” ，因为说“four”会放出比“three”更多的能量，所以它使传感器振动，而“three”不振动。这意味着“four”这个词可以打开一个设备或触发进一步的过程，而"three"什么都不会发生。
经过设计，这种传感器的新变种能够区分多达12个不同的单词 ，比如“开”，“关”，“上”和“下”。新的版本也要小得多，大概只有拇指指甲的大小，而研究者正在进一步减小它的体积。
有些领域已经对这种传感器的应用前景表示了兴趣，例如地震或建筑物检测，这些不需要电的传感器会极大拓展它们的应用场景。
研究者也在尝试将这种传感器应用在人工耳蜗 中。作为一种助听设备，人工耳蜗也需要充电或者经常更换电池，但是耳朵附近毕竟空间有限。如果使用这种新型的传感器，那么人工耳蜗可以摆脱换电池的麻烦。
图3 原型芯片，不同的声音可以产生不同信号（左下） （图片来源：wiley.com）
课代表总结：说话会放出能量……懂了，唱K可以减肥（惊喜）
参考文献：
Tena Dubček et al. In‐Sensor Passive Speech Classification with Phononic Metamaterials. Advanced Functional Materials (2024). https://doi.org/10.1002/adfm.202311877
远古人类是如何编制绳子的
在中国神话中，有着嫘祖教人养蚕治丝的传说，可见将天然纤维织成线绳，是原始人类非常重要的技能之一。那么，人类究竟是如何学会编织绳子的呢？
绳子与其他工具不同的地方在于，造绳子本身就需要工具进行辅助。因此，解密远古人类如何造绳子的关键，在于找到他们造绳子所用的工具 。
2015 年，在德国西南部的霍勒费尔斯洞穴 (Hohle Fels Cave) 进行的挖掘和沉积物筛查中，发现了一些零碎的猛犸象牙碎片 ，拼凑之后可以看出，这是一件完整的象牙器具。这一岩洞的文化属于欧亚大陆古代奥里尼亚文化，放射性碳测年表明，这些文物距今已有 35,000 至 40,000 年。
由于这件道具显得非常精美，而且经过仔细雕琢，有四个几乎等距的小圆孔。还带有雕刻过的凹槽。于是，当时的科学家认为这是一件祭祀用品。
德国图宾根大学的 Conard 和比利时列日大学的 Rots 闲来无事时在档案馆里看到了这件藏品。但二人对所谓的祭祀用品一说表示怀疑。
通过高倍显微镜和化学分析表明，这一文物上沾染了许多植物残渣 ，并且它身上的微观磨损 的方向高度一致，可以推断肯定是有很多植物从这几个小孔的一侧被拉到了另一侧。
什么样的活动会有这种场景呢？二人突发奇想：编绳子！
很快他们就想出了这件工具的使用方法：将细细的植物纤维穿过孔，每根纤维由一个人握住。另一个人握紧工具，而再有一人则将离开小孔的纤维束扭转成单根绳索 。
于是，科学家用木头、动物骨头、疣猪裂牙和青铜为材料，各自制作了一个复制品（这些都是古人类常用的材料），然后尝试用五种不同的植物纤维以及牛筋 作为材料，来编制绳子。
结果发现，以四到五个人为一组，在 10 分钟 内就能制作出 5 米长 的坚固柔韧的绳索。研究小组发现，香蒲叶作为绳索材料效果特别好。
这些发现并没有解决有关古代绳索生产的所有悬而未决的问题。但这是第一次记录了可能用于制造绳索的文物，并展示了它们的工作原理。
相关成果于2024年 1 月 31 日发表在《科学·进展》杂志上。
图4 象牙编绳器文物，可见雕刻凹槽 （图片来源：science.org）
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课代表总结：编！你接着编！
参考文献：
Nicholas J. Conard, Veerle Rots ,Rope making in the Aurignacian of Central Europe more than 35,000 years ago.Sci. Adv.10,eadh5217(2024).DOI:10.1126/sciadv.adh5217
氡气会增加中风风险
时值隆冬，与家人朋友一起泡个温泉是再惬意不过的享受了。目前市场上有一些商家，以自家温泉含氡为噱头，声称氡气具有保健养生功效，以此吸引游客。
针对这一情况，我们再次提醒大家：氡气是放射性元素 ，可以产生伤害人体的电离辐射，效果与照X光差不多，一定不要接触！
氡是一种天然存在的放射性气体，当铀或镭等金属在岩石和土壤中分解时产生。可以通过地下室墙壁和地板的裂缝、建筑接缝以及管道周围的缝隙进入房屋。
在美国，氡是除了吸烟以外，导致肺癌的第二大诱因 。一些特殊的地质环境可能造成当地空气中的氡含量升高，有些特殊的装修材料（例如大理石等）含氡的量也会偏高。
有的小伙伴可能在想，就算氡气不健康，那么我偶尔去洗一次应该问题不大吧？
大，非常大。
北卡罗来纳大学教堂山分校的Eric A. Whitsel于2024年1月31日在《神经病学》杂志上发表了他关于氡气暴露的研究成果。
在对超过16万名受访者进行了长达13年的跟踪调查后，统计数据得出结论，即便是暴露在中等含量的氡气中，也会增加中风发作的风险 。
为了确定氡气暴露量，研究人员将参与者的家庭住址与美国地质调查局和美国环境保护局 (EPA) 的氡气浓度数据联系起来。
在氡气高暴露组中，每十万人每年平均发生中风349起，即便排除高血压、糖尿病、吸烟等中风诱发因素的影响，氡气暴露的中风风险仍然比普通组高出了14%。
这也充分证明了，氡气对人体的影响是长期而深入的。虽然这一研究没有直接证明氡气与中风之间的关系，但仍然从另一个角度提示了氡气暴露是一件危险的事情。
虽然氡的放射性可以杀死癌细胞或者刺激内分泌腺体，但是它同时也会杀死健康细胞，“杀敌一千，自损八百” ，对身体造成伤害。
益处未经证实，害处却实实在在。所以还是要提醒大家：珍爱生命，远离氡源。
图5 氡气暴露是肺癌的第二大诱因 （图片来源：mdanderson.org）
课代表总结：这就好比：就算开水能杀菌，你也不能洗开水澡啊（狗头）
参考文献：
[1] Qifan Wu et al. Outdoor radon concentration in China. Nukleonika (2016). https://doi.org/10.1515/nuka-2016-0062
[2] Sophie F. Buchheit et al. Radon Exposure and Incident Stroke Risk in the Women's Health Initiative. Neurology (2024). https://doi.org/10.1212/WNL.0000000000209143
作者：牧心
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