10 des choses les plus incroyables que la science fasse avec le son

Lorsque nous pensons à l’avenir de la technologie, nous négligeons souvent un domaine qui fait des progrès incroyables: l’acoustique. Le son s’avère être l’un des éléments fondamentaux de l’avenir. La science l'utilise pour faire plus de choses cool que jamais, et dans les années à venir, nous en entendrons certainement davantage parler.

10Réfrigération

Une équipe de chercheurs de la Penn State University, parrainée par Ben et Jerry's, a fabriqué un réfrigérateur qui refroidit les aliments avec le son. Cela fonctionne sur le principe que les ondes sonores compriment et développent l'air qui les entoure, ce qui réchauffe et refroidit l'air respectivement. Normalement, les ondes sonores n'affectent pas la température à plus de 1/10 000 de degré, mais vous pouvez obtenir des effets bien plus importants en plaçant le gaz à l'intérieur du réfrigérateur sous une pression beaucoup plus importante, d'environ 10 atmosphères. Le congélateur thermoacoustique, comme on l'appelle, met le gaz à l'intérieur de sa chambre de refroidissement sous pression et le souffle avec plus de 173 décibels de son, générant de la chaleur. À l'intérieur, une série de plaques métalliques situées dans le trajet des ondes sonores absorbe la chaleur et la transmet à un système d'échange de chaleur. La chaleur est retirée et le contenu du réfrigérateur est refroidi.

Le système a été développé comme une alternative plus respectueuse de l'environnement aux réfrigérateurs traditionnels. Contrairement aux modèles traditionnels, qui utilisent des réfrigérants chimiques qui endommagent l'atmosphère, le réfrigérateur thermoacoustique fonctionne très bien avec des gaz inertes tels que l'hélium. Étant donné que l'hélium s'échappera de l'atmosphère s'il s'échappait, il rend la nouvelle technologie beaucoup plus écologique que tout ce qui existe actuellement sur le marché. Au fur et à mesure de l'avancement de la science, ses concepteurs espèrent que les modèles thermoacoustiques deviendront éventuellement plus fiables que les réfrigérateurs classiques, car ils ont moins de pièces mobiles à décomposer.

9Soudage par ultrasons

Les ondes ultrasoniques sont utilisées pour souder les plastiques depuis les années 1960. Cela fonctionne en comprimant deux matériaux thermoplastiques ensemble au-dessus d'une enclume. Les ondes ultrasonores sont ensuite acheminées dans un cornet qui fait vibrer leurs molécules, ce qui provoque des frictions qui produisent de la chaleur. Le résultat final est de faire fondre deux pièces très uniformément et fortement.

Comme de nombreuses technologies, il a été découvert par accident. Robert Soloff travaillait sur la technologie de scellage de film par ultrasons lorsque la sonde qu'il tenait touchait accidentellement un distributeur de ruban adhésif sur son bureau. L’accident a soudé les deux moitiés du distributeur, ce qui lui a permis de comprendre que des ondes sonores pouvaient se propager aux angles et sur les côtés de plastiques rigides pour atteindre les joints. Dès sa découverte, Soloff et ses collègues ont mis au point et breveté ce qu'ils ont appelé la méthode de jalonnement par ultrasons.

Depuis lors, le soudage par ultrasons a été largement utilisé dans de nombreuses industries. Des couches aux voitures, la technologie est utilisée partout où les plastiques doivent être collés. La marine américaine a récemment commencé à expérimenter son utilisation pour fabriquer des «coutures soudées» pour ses uniformes. Tant que le vêtement est un thermoplastique comme le nylon, le soudage par ultrasons peut être utilisé pour créer des coutures plus résistantes, plus légères et plus isolantes que celles cousues de manière traditionnelle.

Mais si des entreprises de confection comme Patagonia et Northface utilisent déjà des coutures soudées dans leurs gammes de vêtements, son utilisation militaire n’est encore qu’expérimentale. La technologie est généralement utilisée pour les coutures droites et non pour les virages. Et c'est cher. Pour le moment, la méthode la moins chère et la plus polyvalente reste la couture à la main.

8Info de carte de crédit

Les chercheurs ont trouvé un moyen de transmettre des données d'un ordinateur à l'autre en utilisant uniquement le son. Malheureusement, ils sont inquiets car c'est un moyen très efficace de transmettre des virus.

Dragos Ruiu, consultant en sécurité, a eu l’idée après avoir remarqué quelque chose d’étrange à propos de son MAcBook Air: après l’installation d’OS X, son ordinateur a mis à jour spontanément son firmware de démarrage. Il contenait un virus très puissant qui ne permettait pas un démarrage sur CD-ROM, pouvait supprimer des données et apporter des modifications à volonté. Même après avoir effacé, réinstallé et reconfiguré l’ensemble du système, le problème subsistait. La théorie la plus plausible de l’immortalité apparente du virus était qu’il résidait dans le système de base entrées / sorties (BIOS), ce qui lui permettrait de rester en dépit des tentatives de suppression. L'autre, improbable, était qu'il utilisait des transmissions haute fréquence transmises entre haut-parleurs et microphones pour transmettre des données.

La théorie étrange est assez peu probable, mais il a été prouvé au moins possible quand un institut allemand a trouvé un moyen de reproduire l'effet. Sur la base d'un logiciel développé pour la communication sous-marine, ils ont développé un prototype de logiciel malveillant qui envoyait des données sur des ordinateurs portables non connectés au réseau en utilisant uniquement leurs haut-parleurs. Lors des tests, les ordinateurs portables pouvaient communiquer jusqu’à 20 mètres. La gamme pourrait être encore étendue en reliant des périphériques infectés à un réseau, similaire aux répéteurs Wi-Fi.

La bonne nouvelle est que la transmission acoustique est extrêmement lente, atteignant seulement 20 bits par seconde. Bien que cela ne soit pas suffisant pour transférer des paquets volumineux, il suffit d'envoyer des rafales d'informations telles que des frappes au clavier, des mots de passe, des numéros de carte de crédit et des clés de cryptage. Étant donné que les malwares actuels peuvent déjà faire tout cela plus rapidement et mieux, il est peu probable qu'une nouvelle menace acoustique fasse surface de si tôt.

7 scalpels acoustiques

Les médecins utilisent déjà des ondes sonores pour des procédures médicales telles que les ultrasons et la fragmentation des calculs rénaux, mais des chercheurs de l'Université du Michigan ont fabriqué un scalpel acoustique si fin qu'il peut détacher avec précision une seule cellule. La technologie actuelle des ultrasons focalisés ne peut créer qu'un faisceau dont le point focal est d'environ plusieurs millimètres, mais leur nouvel instrument a une précision de 75 x 400 micromètres.

La technologie générale existe depuis la fin du XIXe siècle, mais le nouveau scalpel a été rendu possible grâce à l'utilisation d'une lentille recouverte de nanotubes de carbone et d'un matériau appelé polydiméthysiloxane pour convertir la lumière en ondes sonores à haute pression. Focalisées suffisamment, les ondes sonores créent des ondes de choc et des microbulles qui exercent une pression à un niveau microscopique. Il a déjà été testé en détachant une seule cellule de cancer de l'ovaire et en perçant un trou de 150 micromètres dans une pierre au rein artificielle. Les concepteurs espèrent qu'il pourra éventuellement être utilisé pour délivrer des médicaments ou pour éliminer de petites tumeurs ou plaques cancéreuses. Il peut même être capable de réaliser ces opérations sans douleur puisque le faisceau est si fin qu'il peut éviter les cellules nerveuses.

6Chargez votre téléphone portable avec votre voix

Les chercheurs utilisent les nanotechnologies pour exploiter l'énergie provenant de diverses sources afin de générer de l'électricité. L'un de leurs objectifs est de créer des appareils qui n'ont pas besoin d'être facturés. Nokia, en particulier, a même breveté un appareil qui récupère l'énergie du mouvement.

Et comme le son ne fait que comprimer et dilater les gaz contenus dans l'air, ce qui constitue un mouvement, cela en fait une source d'énergie viable. Les chercheurs expérimentent des moyens de recharger votre téléphone cellulaire simplement en l'utilisant, aussi longtemps que vous l'utilisez pour passer un appel. En 2011, des chercheurs de Séoul ont utilisé des nano-tiges d'oxyde de zinc intercalés entre deux électrodes pour générer de l'électricité à partir d'ondes sonores. La technologie a pu générer 50 millivolts à partir du volume de trafic bruyant. Cela ne suffit pas pour charger la plupart des appareils électriques, mais l’an dernier, des ingénieurs londoniens ont réussi à créer un appareil capable de produire une tension de 5 volts, suffisante pour charger un téléphone.

Charger les téléphones portables avec du son est une bonne nouvelle pour les grands locuteurs, mais cela aura également un impact sur les pays en développement. La même technologie thermoacoustique que le réfrigérateur peut également être utilisée pour convertir le son en électricité. Le Score-Stove est une cuisinière et un réfrigérateur qui lessivent l’énergie utilisée lors de la cuisson avec de la biomasse pour produire de petites quantités d’électricité, environ 150 watts. Ce n'est pas beaucoup, mais c'est suffisant pour fournir une alimentation limitée aux 1,3 milliard d'habitants de la planète qui n'ont pas accès à l'électricité.

5Tourner le corps humain dans un microphone

Les chercheurs de Disney ont fabriqué un appareil qui transforme le corps humain en microphone. Appelé le «Ishin-Den-Shin» d'après l'expression japonaise désignant une communication basée sur une compréhension mutuelle tacite, il permet à une personne de transmettre sans mot un message enregistré simplement en touchant l'oreille d'une autre personne.

L'appareil qu'ils ont fabriqué comprend un microphone connecté à un ordinateur. Lorsque quelqu'un parle dans le microphone, l'ordinateur le stocke sous la forme d'un enregistrement en boucle, qui est ensuite converti en un signal inaudible qui est transmis via un fil connecté au micro. Le signal est transféré du micro au corps de celui qui le tient, ce qui produit un champ électrostatique modulé qui provoque une vibration minime si la personne touche quelque chose. La vibration peut être entendue si la personne touche l'oreille de quelqu'un d'autre. Il peut même être transféré de personne à personne si le groupe est en contact physique.

4Espionnage

Parfois, la science crée quelque chose que même James Bond ne pouvait que rêver. Des chercheurs du MIT, de Microsoft et d'Adobe ont développé un algorithme capable de lire des sons passifs à partir d'objets inanimés en vidéo. Leur algorithme analyse les vibrations imperceptibles que les ondes sonores produisent sur les surfaces et les rend audibles. Une expérience a permis de récupérer des paroles intelligibles dans un sac de croustilles enregistrées à 4,5 mètres de distance, à l’aide d’un verre insonorisé.

Pour obtenir de meilleurs résultats, l'algorithme exige que les images par seconde de la vidéo soient supérieures à la fréquence du signal audio, ce qui nécessite une caméra haute vitesse. Pour des résultats moindres, il peut également être utilisé avec un appareil photo numérique ordinaire pour identifier des éléments tels que le nombre de locuteurs dans une pièce et leur sexe, voire même leur identité. La nouvelle technologie a des utilisations évidentes pour la médecine légale, l'application de la loi et les guerres d'espionnage. Avec cette nouvelle technologie, il suffit de diriger un appareil photo numérique haute vitesse vers la fenêtre pour pouvoir enregistrer tout ce qui se passe à l'intérieur.

3coat acoustique

Crédit photo: pratt.duke.edu

Les chercheurs ont créé un appareil capable de masquer les objets du son. Cela ressemble à une pyramide bizarre pleine de trous, mais sa forme modifie la trajectoire des ondes sonores pour correspondre à ce à quoi elles ressembleraient si elles réfléchissaient sur une surface plane. Si vous placez la cape acoustique sur un objet sur une surface plane, elle disparaît du son quel que soit l'angle sous lequel vous l'observez.

Bien qu’il ne puisse empêcher personne d’écouter une conversation de l’extérieur, il peut masquer des objets dans des endroits où l’acoustique est importante, comme les salles de concert. Depuis que la recherche a été réalisée avec des subventions de l'armée américaine, cependant, ils ont probablement l'œil sur quelque chose de plus grand. Il ne garde pas le son à l'intérieur, mais il peut potentiellement masquer des objets aux systèmes de détection basés sur le son, tels que le sonar. Étant donné que le son se déplace sous l'eau de la même manière que dans l'air, la dissimulation acoustique pourrait rendre les sous-marins invisibles à la détection.

Poutres 2Tractor

Crédit photo: Stuart Hay, ANU

Depuis des années, les scientifiques tentent d’apporter la technologie de Star Trek à la vie, dont le moindre n'est pas le rayon tracteur. Bien que de nombreuses recherches se concentrent sur les faisceaux de tracteurs optiques qui utilisent la chaleur pour déplacer des objets, cette technologie a été restreinte aux objets d’une largeur inférieure à un millimètre. Les rayons des tracteurs à ultrasons, cependant, prouvent qu'ils peuvent déplacer des objets plus volumineux (environ un centimètre). Cela peut sembler minime, mais le nouveau faisceau est un milliard de fois plus puissant que les modèles précédents.

En focalisant deux faisceaux ultrasonores sur une cible, un objet peut être tiré vers la source du faisceau en renvoyant les ondes et en les dispersant dans des directions opposées. Bien que les scientifiques n'aient pas été en mesure de créer le meilleur type d'onde pour leur technique (appelée "faisceau de Bessel"), ils ont néanmoins été en mesure de l'approcher suffisamment pour produire un faisceau de tracteur en état de fonctionnement. À l'avenir, la technologie pourrait être utilisée pour diriger des objets et des fluides dans le corps. Le domaine de la médecine bénéficierait énormément si on commence à l'utiliser pour distribuer des médicaments à l'endroit exact où ils sont nécessaires. Malheureusement pour Star Trek Les fans, cependant, ne peuvent pas voyager dans le vide de l'espace, ils ne sauveront donc aucun navire en détresse.

Hologrammes 1Haptic

La science travaille également sur un autre morceau de Star Trek technologie-le holodeck. Bien que ce ne soit pas aussi sophistiqué que dans les films de science-fiction, la technologie des hologrammes n’a rien de nouveau. Mais l'un des plus gros obstacles à la création d'un holodeck fonctionnel est que la science n'a pas été en mesure de reproduire les sensations tactiles, jusqu'à récemment. Les ingénieurs de l'Université de Bristol développent ce qu'ils appellent la technologie UltraHaptics, qui fait justement cela.

À l’origine, la technologie a été développée pour exercer une force sur votre peau lors de gestes visant à contrôler certains appareils. Un mécanicien aux mains sales, par exemple, pourrait l'utiliser pour parcourir un manuel. C'est un peu comme donner au Kindle d'Amazon la sensation de tourner une page physique.

Étant donné que la technologie utilise le son pour produire des vibrations qui reproduisent la sensation du toucher, le niveau de sensation peut être modifié. Une vibration de 4 hertz ressemble à de grosses gouttes de pluie, tandis que 125 donne l'impression de toucher de la mousse. Pour l'instant, le seul inconvénient est que les fréquences peuvent être entendues par les chiens, mais les concepteurs disent qu'ils peuvent résoudre ce problème.

Ils ont maintenant amélioré leur appareil pour produire des formes virtuelles telles que des sphères et des pyramides. Cependant, aucune forme virtuelle n'est projetée. Au lieu de cela, il utilise des capteurs qui suivent votre main et déclenchent les ondes sonores de manière appropriée. Pour le moment, les objets manquent de détails et présentent des différences de forme, mais les concepteurs affirment qu’une fois que la technologie est associée à un hologramme visible, le cerveau humain l’adapte à l’image globale. Ils espèrent l’utiliser dans toute une gamme de produits, des jeux vidéo aux appareils qui permettront aux médecins d’examiner physiquement un objet dans un scanner.