در چند دهه گذشته، گوشیهای هوشمند از ابزارهایی لوکس به بخش جداییناپذیر زندگی روزمره ما تبدیل شدهاند. آنها همیشه همراه ما هستند؛ روی میز کار، در جیب، کنار تخت خواب. گوشیهای هوشمند ارتباط برقرار میکنند، مسیرها را نشان میدهند، سرگرم میکنند و مهمتر از همه به محیط اطراف گوش میدهند.
در دل هر گوشی هوشمند، مجموعهای از اجزای کلیدی یک سامانه سنجش آکوستیکی نهفته است: میکروفون، پردازنده قدرتمند، حافظه، و امکان ارسال داده از تقریباً هر نقطه. بهبیان ساده، ما همگی یک حسگر آکوستیکی بالقوه را در جیب خود حمل میکنیم.
این واقعیت، پرسشی مهم را مطرح میکند:
آیا میتوان از گوشیهای هوشمند بهعنوان یک شبکه گسترده و کمهزینه برای پایش آکوستیکی محیط استفاده کرد؟
پاسخ کوتاه این است: در بسیاری از کاربردها، بله.
سنجش آکوستیکی به فرآیند جمعآوری دادههای صوتی از محیط با استفاده از حسگرها گفته میشود. این دادهها میتوانند در یک زمان و مکان مشخص ثبت شده و سپس برای اهداف مختلف تحلیل شوند.
تحلیل آکوستیکی یک گام جلوتر میرود و به تفسیر دادههای صوتی میپردازد. این تفسیر کاملاً وابسته به زمینه است. برای مثال:
در محیطهای واقعی، میدان صوتی دائماً در حال تغییر است؛ هم در فضا و هم در زمان. به همین دلیل، توزیع حسگرها در نقاط مختلف یکی از مؤثرترین راهکارها برای درک دقیق محیط صوتی محسوب میشود.
(شکل ۱ – طرح مفهومی پایش محیطی با شبکهای از حسگرهای آکوستیکی)
سنجش شبکهای (Networked Sensing) رویکردی نوظهور است که بهشدت از پیشرفتهای فناوری سود میبرد، از جمله:
در سالهای اخیر، استفاده از شبکههای حسگر آکوستیکی در حوزههایی مانند شهر هوشمند (Smart City)، پایش ترافیک، آلودگی صوتی و ایمنی شهری بهطور جدی مورد توجه قرار گرفته است.
« اولین و کاملترین دوره آموزشی نرم افزار اودئون ODEON برای طراحی آکوستیک »
ثبت نام دوره آموزشی نرم افزار اودئون ODEON
انتخاب گوشیهای هوشمند بهعنوان گرههای یک شبکه آکوستیکی، یک تصمیم آگاهانه است؛ تصمیمی که از یک پلتفرم سختافزاری–نرمافزاری موجود استفاده میکند، با تمام مزایا و محدودیتهایش.
نویسندگان مقاله تأکید میکنند که این رویکرد نه یک راهحل «بینقص»، بلکه یک مصالحه هوشمندانه است. گوشیهای هوشمند در بسیاری از کاربردها انتخابی منطقیاند، اما در برخی سناریوها نیز مناسب نیستند.
تمرکز این مقاله بر پایش آکوستیکی محیطهای داخلی و خارجی است و آگاهانه وارد بحثهای مربوط به پایش افراد و مسائل حریم خصوصی نمیشود.
گوشیهای هوشمند اساساً برای ثبت صدای انسان طراحی شدهاند و این موضوع ویژگیهای آکوستیکی آنها را شکل میدهد:
محدودیتها:
در برخی آزمایشها، اختلاف چند دسیبل بین دو گوشی یکسان نیز مشاهده شده است؛ موضوعی که به تفاوتهای سختافزاری، سیستمعامل و نرمافزار بازمیگردد.
اما با وجود این محدودیتها، گوشیهای هوشمند قادرند اکثر صداهای روزمره را بهصورت قابلتفسیر ثبت و تحلیل کنند و دادههای آنها در بسیاری از کاربردها کاملاً معنادار است.
(شکل ۲ – پایش ترافیک جادهای با چند گوشی هوشمند و تحلیل طیفی صوت)
از منظر سامانههای تعبیهشده، گوشیهای هوشمند در بالاترین سطح فناوری قرار دارند:
این ویژگیها امکان تحلیل بلادرنگ، یادگیری ماشین و تصمیمگیری محلی (Edge Computing) را فراهم میکنند.
دوره آموزش ماژول آکوستیک ساختمانی نرم افزار کامسول
ثبت نام دوره آموزشی نرم افزار کامسول
یکی از نقاط قوت کلیدی گوشیهای هوشمند، قابلیت سفارشیسازی آنها با افزودن سختافزارهای جانبی است. این موضوع آنها را به یک هاب حسگری انعطافپذیر تبدیل میکند.
برای مثال، در محیطهای صنعتی بسیار خشن مانند کارگاههای فولادسازی با دماهای بالای ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد، پایش آکوستیکی میتواند:
در چنین کاربردهایی، ترکیب گوشی هوشمند با حسگرهای تخصصی کمحساسیت اما دقیق، راهکاری عملی و اقتصادی ارائه میدهد.
در حوزه نویز محیطی و نقشهبرداری صوتی شهرها نیز، اگرچه گوشیها در ابتدا الزامات متروژیکی را برآورده نمیکردند، اما با کالیبراسیون، میکروفونهای خارجی و نرمافزار تخصصی، این فاصله تا حد زیادی کاهش یافته است.
مقیاسپذیری یکی از بزرگترین مزایای گوشیهای هوشمند است:
تقریباً همه با نحوه استفاده از گوشی هوشمند آشنا هستند؛ بنابراین آموزش، نصب، نگهداری و بهرهبرداری از چنین شبکههایی بسیار سادهتر از سامانههای تخصصی است.
از نظر اقتصادی نیز، قیمت مشخص و نسبتاً پایین گوشیها امکان ایجاد شبکههای متراکم حسگری با افزونگی بالا را فراهم میکند.
قابلیت ارتباطی ذاتی گوشیهای هوشمند، آنها را به گزینهای ایدهآل برای پایش شبکهای تبدیل میکند. در سادهترین حالت:
این همکاری بین حسگرها امکان کاربردهای پیشرفتهای مانند:
را فراهم میکند.
با استفاده از پردازش لبهای، دادههای حجیم صوتی میتوانند به هشدارهای بسیار کمحجم تبدیل شوند و نیاز به پهنای باند به حداقل برسد.
پیشرفتهای فناوری در دو دهه اخیر، استفاده از شبکههای حسگر آکوستیکی را بیش از هر زمان دیگری ممکن کرده است. در این میان، گوشیهای هوشمند گزینهای عملی، مقیاسپذیر و اقتصادی به شمار میآیند.
اگرچه این دستگاهها محدودیتهایی در پهنای باند، دامنه دینامیکی و یکنواختی عملکرد دارند، اما در بسیاری از کاربردهای محیطی این محدودیتها در برابر اثرات واقعی محیط ناچیز هستند. افزون بر این، ترکیب آنها با حسگرهای تخصصی میتواند حتی الزامات متروژیکی را نیز پوشش دهد.
در نهایت، گوشیهای هوشمند فقط ابزارهای جانبی نیستند؛ آنها در حال تغییر شیوه سنجش و درک محیط صوتی هستند. این فناوری فراگیر، سنجش آکوستیکی را دموکراتیزه میکند و این امکان را فراهم میسازد که هر گوشی هوشمند به دروازهای برای پایش هوشمند دنیای صوتی اطراف ما تبدیل شود.
برگرفته از مقالهای در مجله Acoustics Today – پاییز ۲۰۲۵ (جلد ۲۱، شماره ۲)
انجمن آکوستیک آمریکا (ASA)
