Enhver, der har set et firben i naturen, har formentlig lagt mærke til, hvordan det lille dyr hele tiden bevæger sit hoved fra side til side og op og ned i små ryk.

Naturligvis kikker dyret rundt efter føde eller farer og bruger sit syn, men nu har danske specialister undersøgt sagen nærmere og fundet ud af, at de mange hovedbevægelser nok i lige så høj, eller højere, grad er udtryk for, at firbenet sonderer omgivelserne med sin hørelse.

Det viser sig nemlig, at små øgler, som firben og gekko, har en rent ud formidabel retningsfornemmelse over for lyde.

Årsagen til denne fantastiske lydopfattelse er, at disse dyrs øregang går hele vejen tværs gennem kraniet, og deres trommehinder sidder for hver ende af øregangen.

Der er derfor bogstavelig talt ”hul igennem” fra det ene øre til det andet, og de to trommehinder hører derfor også lyde, der rammer dem fra begge sider.

Dyrene modtager altså med andre ord lyde både udefra – med en vis forsinkelse af lyden de to trommehinder imellem – og tillige så at sige ”indefra” – hvor der også opstår en hørbar tidsforsinkelse af lydbølgerne på deres vej gennem øregangen.

Til sammen resulterer de ydre og de indre retningsinformationer i en så uhyre præcis og nøjagtig retningsfornemmelse, at de små dyr med meget stor præcision kan bestemme lydes retning og position.

Helt ny, dansk, biologisk forskning har afsløret, at firben og gekkoer bedre end de fleste andre dyrearter kan høre, både hvor en lyd kommer fra, og hvor langt væk lydkilden befinder sig.

Opdagelsen er gjort af danske forskere under Biologisk Institut på Syddansk Universitet (SDU), og det er en temmelig unik opdagelse, for det har vist sig muligt at omsætte denne sublime evne til at lokalisere lyd til matematiske modeller, som kan lægges ned på en chip og sættes ind i en bred vifte af forskelligt udstyr, der åbner en verden af nye, spændende, nyttige og forbavsende muligheder.

Foreløbig har firmaet Lizard Technology i nært samarbejde med Syddansk Universitet og Mærsk Mc-Kinney Møller Instituttet udnyttet opdagelsen ved at udvikle en lille robot med elektroniske ører, der helt ligesom sit levende forbillede kan retningsbestemme lyde fra omgivelserne med stor nøjagtighed.

Robotten ligner nærmest et lille stykke Legolegetøj på tre hjul og består stort set kun af to små mikrofoner, en FPGA-chip og to elektriske motorer, der driver henholdsvis højre og venstre baghjul.

Mikrofonernes position kan justeres, både indbyrdes og i hver sideretning, så forskerne kan tune robottens lydopfattelse så nøje som muligt. Og hidtil er det lykkedes over al forventning.

Robotten reagerer omgående, hvis f.eks. nogen fløjter, og den følger pligtskyldigt efter retningen af fløjtelyden. Og den kan – ligesom et levende firben – lynhurtigt skifte retning, hvis lydkilden flytter sig.

Sker det, vil robotten dreje rundt, til elektronikken ikke længere registrerer nogen tidsforsinkelse mellem højre og venstre mikrofon, hvilket i robottens fortolkning betyder, at den vender direkte front mod lydkilden.

Lizard Technology kalder princippet Active Sound Localization (ASL).
De algoritmer, der styrer den lille firben robot, er foreløbig lagt ned i en Xilinx Spartan Spartan III FPGA-chip (Field-Programmable Gate Array), der består af en række logikblokke, som kan forbindes med hinanden på forskellig måde, så den kommer til at fungere som en primitiv mikroprocessor.

Denne chiptype er ifølge ph.d. Danish Shaikh, der har bygget robotten, både den bedste og billigste til opgaven, for et firbens hjerne er ikke specielt stor, og selv om robotten naturligvis ikke skal fungere som en komplet elektromekanisk efterligning af et rigtigt levende dyr, kræver det som udgangspunkt ikke meget regnekraft at opføre sig som et firben.

Robotten kan umiddelbart bestemme lydens retning ned til en eller to graders præcision.

”Men nøjagtigheden kan blive endnu bedre”, understreger Danish Shaikh. ”Det er kun et spørgsmål om at optimere og trimme algoritmerne”.

Lizard Technologies holder til i Forskerparken i Odense og har som overordnede formål at identificere, udvikle og kommercialisere nye, unikke audio/lyd-opfindelser, teknologier og platforme, der kan anvendes inden for et bredt spektrum af applikationer og industrier såvel civilt som militært, uddyber Bjarne Jøhnke, der er firmaets administrerende direktør.

”Vi har naturligvis søgt om alle relevante patenter, og indtil nu har vi kun demonstreret teknikken med forholdsvis enkle prototyper”, afslører Bjarne Jøhnke.

Alligevel har responsen været betydelig, og Lizard Technologies er i gang med flere seriøse forhandlinger, idet muligheden for at kunne retningsbestemme lyd med stor præcision har betydelige anvendelsesmuligheder og ikke mindst inden for sikkerhed og militær.

Således overvejer den svenske flyproducent Saab at gøre brug af teknikken i de kommende NG-kampfly, der bliver en videreudvikling de kendte JAS 39 (idet NG står for New Generation), ligesom Lizard Technologies er i dialog med en virksomhed, der udvikler sensorer til overvågningsopgaver.

Denne virksomhed tænker sig bl.a. teknologien anvendt til overvågning af militære lejre, depoter mv., hvor sensorer meget nøje vil kunne opfange støj fra potentielt fjendtlige køretøjer eller personer, der nærmer sig og angive både retningen og afstanden.

På samme måde vil teknologien også kunne fortælle et overvågningskamera, hvor det skal rette sig hen for at filme lydkilden.

Retningsopdelt lyd

Yderligere arbejder Lizard Technology med en teknologi, som firmaet kalder Virtual Spatial Sound.

Det er en form for 3D-lyd, hvor lyden ved hjælp af forskellige specielle algoritmer deles op, så den tilsyneladende kommer fra op til otte nøje fastlagte positioner.

”Dette gør det langt lettere at skelne forskellige lyde”, fortæller Bjarne Jøhnke. ”Hvis du f.eks. sidder i et mødelokale, kan du i de fleste tilfælde godt høre, hvad der bliver sagt, også selv om samtlige deltagere måske råber i munden på hinanden.

Men sidder du i en telekonference, bliver alle stemmer rodet sammen i en stor pærevælling. Det kan vores 3D-teknologi hjælpe på.

Det samme er situationen for mange piloter i f.eks. helikoptere og kampfly, der hele tiden modtager instrukser fra andre fly, flyveledelsen på jorden og fra flyets eget sikkerhedssystem.

Disse mange beskeder vil være meget lettere at opfatte og skelne, hvis de synes at komme fra forskellige retninger.

Også inden for udviklingen af fremtidige mobiltelefoner og ikke mindst selvsagt pc-spil vil den ny teknik have store muligheder, ligesom man let kan forestille sig, at en kombination af ASL- og VSS-teknologierne vil kunne sætte nye standarder inden for udviklingen af hjælpemidler til personer med dårlig hørelse.

Den første prototype på en VSS-kreds konstrueret over en DSP-chip (Digital Signal Processor) har allerede set dagens lys.

De to spændende projekter støttes af forskellige fonde under det syddanske universitet.

Således har bl.a. aktieselskabet Science Ventures, der ejes af SDU, skudt penge i det innovative firma.

Desuden har Væksthus Syddanmark skaffet Lizard Technologies kontakt til eksempelvis Vækstfonden samt en række potentielle investorer i både Danmark og udlandet.