陶璐琪的相关论文

但在实际的研究中，陶璐琪发现，让石墨烯“发声”，原理并不难。

石墨烯本来就具有非常良好的声学性能。而让它“开口说话”的关键就在于——电信号。

比如，我们可以把一首歌的旋律转变成一种电信号，将它施加给石墨烯之后，石墨烯就可以播放这段音乐。而当石墨烯的材料做得足够薄的时候，通过施加不同的力，石墨烯就可以产生有规律的电学信号，进而发出相应的声音。

这就非常贴合聋哑人的需求。聋哑人虽然不能说话，但他们的喉咙仍会有一定的震动。如果能把“人工喉”贴在喉咙处，把这种震动检测、识别出来，转换成一种专门的“语言编码”，用石墨烯当他们的“人工喉”就不是异想天开。

“人工喉”示意图

“人工喉”既然用的是石墨烯的“发声”原理，那整体材料就一定要非常薄。在具体的制备中，陶璐琪选择了一种成本比较低的便携式激光平台，通过激光器直接把聚酰亚胺薄膜（Polyimide Film）转换成激光诱导的石墨烯“人工喉”。

“人工喉”制备

“人工喉”的雏形做出来了，但怎么能让它“理解”聋哑人喉咙不同震动的含义，陶璐琪花了很多功夫。

一方面是实验条件的准备。“人工喉”对实验环境的要求非常高，必须非常安静，否则任何形式的噪音都可能对实验结果造成影响。

但当时陶璐琪的实验室楼下，偏偏是清华维纳加工平台，每天里面发出的排风噪音就像身边站着一群在跳广场舞的人，对实验数据的杀伤力巨大。

为了保证实验数据的准确，他只能每隔一两天，就拉着足足60斤重的设备跑到十几公里外的消音室做实验，一做就是大半年。

陶璐琪介绍他的研究成果

另一方面则是“人工喉”的发声问题。

不止聋哑人，即便是我们正常人在表达不同意思，或者单纯只是咳嗽、尖叫时，喉咙的震动状态都是不一样的。想让“人工喉”发挥功能，就必须先把喉咙不同的震动模式和预先录制好的语言库建立起一种映射关系。只有这样，“人工喉”才能在监测到喉咙震动时，迅速把它转换成录制好的声音播放出来。

“人工喉”对扬声器、对不同声音的响应

但这需要志愿者长时间的配合。

比如，在开始测试前，每一名志愿者都要提前接受培训。当他们要表达某个意思的时候，可以先用手势比划出来，再用“人工喉”采集相应的喉咙震动频率，转化成对应的声音。

这不仅仅是对“人工喉”的训练，也是对志愿者的训练，比如，怎么在使用过程中来适应“人工喉”发出的声音强度等等。

从这个角度来说，“人工喉”看上去似乎比现在已经成熟的“手语系统”麻烦很多。但陶璐琪却很坚定地认为：这就是未来。

陶璐琪

据第二次全国残疾人抽样调查的数据，单是我国18岁以下的聋哑青少年，就约有182万人。而中国的手语体系又比较复杂，不同地区都有自己的表达方法，“标准手语”推广程度并不如人们想象得高。

但愿“人工喉”能帮到更多的聋哑人群体，一想到这个目标，陶璐琪就觉得离开华为，他没有做错。

《我是科学人》纪录片由长安信托特约赞助。返回搜狐，查看更多