Nachwuchsgruppe Bio-Sensorik
Die Nachwuchsgruppe Sensorik beschäftigt sich mit der Entwicklung von bio-inspirierten, smarten akustischen Sensoren auf Basis von Silizium-Mikroresonatoren. Das Ziel ist ein adaptives, nichtlineares Sensorsystem,
- dessen Eigenschaften (z.B. Signal-zu-Rauschverhältnis, Bandbreite, dynamischer Bereich) gezielt an die jeweiligen Anforderungen angepasst werden bzw. welches sich selbst anpassen kann
- welches hauptsächlich bzw. nur relevante Daten aufnimmt, sodass nachträgliches Filtern bzw. Bearbeiten der Signale zur Trennung der relevanten Daten (wie z.B. Sprache) von irrelevanten Daten (wie z.B. Noise/Störgeräusche) nicht mehr benötigt wird
- welches eine Vorverarbeitung der Daten (z.B. Frequenzzerlegung, selektive und nichtlineare Verstärkung, Ton- bzw. Spracherkennung) ermöglicht, sodass der Datenfluss zu folgenden Signalverarbeitungseinheiten verringert wird, die Signalverarbeitung (z.B. Spracherkennung) verbessert wird bzw. die Signalverarbeitung direkt in den Sensor integriert wird
- dessen Energieeffizienz deutlich geringer ist als die herkömmlicher Spracherkennungs-/ Audiosignalverabeitungsgeräten bestehend aus Mikrofonen Filtern, Verstärkern und Signalverarbeitungselementen.
Weiterführende Informationen über derzeitig laufende Projekte:
Leiterin Arbeitsgruppe
Dr. rer. nat. Claudia Lenk
E-Mail senden | +49 3677 69-1589 | Fax: +49 3677 69-3132
Kirchhoffbau, Raum 3019
Forschung
Um bio-inspirierten, smarten akustischen Sensoren auf Basis von Silizium-Mikroresonatoren zu realisieren nutzen wir Effekte der nichtlinearen Dynamik, Rückkoppelschleifen, die Kombination des Sensorsystems mit neuromorpher Elektronik (u.a. Memristoren, aber auch neuromorphe, neuronale Netze) und die Prinzipien der neuromorphen Informationsverarbeitung. Die Entwicklung orientiert sich zum einen an den zugrunde liegenden Mechanismen der biologischen Schalldetektion im Innenohr (Cochlea) und zum anderen an den Prinzipien der neuromorphen Informationsverarbeitung/künstlichen Intelligenz.
Mögliche Anwendungsgebiete des Sensorsystems sehen wir z.B. in:
- Hörgeräten bzw. Cochlea-Implantaten zur Behandlung von Hörstörungen als biomimetische Mikrofon
- sprachgesteuerten Geräte
- sprachverarbeitenden Geräten
Ausgewählte Publikationen zu den Arbeiten:
- C. Lenk, L. Seeber, P. Hoevel, M. Ziegler, und S. Gutschmidt. 2020. “Enabling Adaptive and Enhanced Acoustic Sensing Using Nonlinear Dynamics.” Conf Proc IEEE Int Symp. on Circuits and Systems (ISCAS), arXiv:2007.06902 [physics.app-ph], http://arxiv.org/abs/2007.06902.
- C. Lenk, S. Gutschmidt, und I. W. Rangelow. 2019. Vorrichtung und Verfahren zur Detektion von Schall in Gasen und Flüssigkeiten. DE 102018117481B8 2019.11.28, angemeldet 19. Juli 2018, und erteilt 28. November 2019.
Bild: Beispiel für Anpassungsfähigkeit des akustischen Systems: durch Veränderung des Steuerparameters a kann das Signal-zu-Rauschverhältnis für den selben Ton um das 10fach variiert werden.