博世SoundSee将深度学习与移动麦克风阵列相结合，以在ISS发生问题之前识别出问题
借助AI和声音预测未来
我们经常在电影中看到了这一刻，例如在潜艇或宇宙飞船上，总工程师会突然竖起耳朵听背景嗡嗡声并说“出了点问题”。博世音响公司希望教一台计算机如何在现实生活中做到这一点，并一直在国际空间站测试该技术。
考虑到通过非语音声音传输的数据量，人类在利用声音信息方面做得非常差。我们非常擅长在相对较短的时间范围内对声音（尤其是新的声音或响亮的声音）做出反应，但是除此之外，我们的大脑还擅长将大多数正在进行的声音归类为“背景”而忽略它们。具有我们通常所缺乏的耐心的计算机似乎在这方面会做得更好，但是大多数开发人员的注意力都集中在离散的声音事件（例如检测烟雾警报或碎玻璃的智能家居设备）上，而不是长期的声音模式上。
为什么我们这些非电影角色的人应该关心声音的模式如何随时间变化？原因很简单，因为我们的日常生活中到处都是机器，这些机器既发出很多噪音，又不时损坏昂贵的机器。现在，我在听洗衣机，它发出一些奇怪的声音。对于这些怪异的声音是否是正常的怪异声音，我们并不太清楚，更重要的是，上次运行时是否发出相同的怪异声音。知道一台机器是否在以前发出了怪异的声音，可能会提示我们一个新出现的问题，可以通过廉价的预防性维护，而不是后来昂贵的维修来解决这个问题。
几乎可以肯定的是，这家德国公司Bosch决定在您的汽车，家用电器，电动工具，工业系统以及大量其他物品中制造零件，该公司正试图弄清它们如何利用深度学习来识别并跟踪机器随时间推移产生的噪音。这个想法是要能够识别声音中的细微变化，以在未解决的问题发生之前发出警告。
借助AI和声音预测未来
该SoundSee定向麦克风阵列是美国宇航局Astrobee机器人上的传感器。Astrobee上个月刚刚在国际空间站上进行了第一次自动飞行，在机器人完成检出并校准后，SoundSee将居住在Astrobee的一个模块化有效载荷舱中。安装完成后，它将执行各种任务，既可以在Astrobee开展业务时被动录制音频，也可以录制特定系统的目标音频。
SoundSee的首要任务之一是对国际空间站进行声强调查，这是一项相当乏味的工作，宇航员目前每几个月要花大约两个小时的时间来做。理想情况下，SoundSee和Astrobee将能够自动执行此任务。但是，更有趣的任务（尤其是对地球应用而言）将是设备的声学监控，监听环境控制和生命支持系统（ECLSS）以及带有隔振和稳定功能的跑步机（TVIS）等系统发出的噪声。
SoundSee带有麦克风阵列记录的音频将被发送回Bosch，研究人员将使用深度音频分析技术过滤掉背景噪音以及机器人本身的噪音，以期能够隔离出由特定系统制造。通过使用在地球上等效系统上训练的深度学习算法，博世希望SoundSee能够提供该系统运行方式的“内部快照”。
博世首席研究员兼SoundSee项目负责人Sam Das解释说：“我们正在研究无监督的异常检测算法，并且我们有一些基于深度学习的方法，可以检测机器运行特性的逐渐或突然变化。”他说，SoundSee无法预测所有事情，但是“跟踪正常动力模型的缓慢偏离，并告诉我们应该检查一下，这将是一道防线。” 这可能是一个错误的警报，但是我们的系统将接受训练以侦听可疑行为。这些微妙的长期模式和变化可以为我们提供有关系统降级的令人惊讶的丰富信息。这是最终目标，我们将能够在任何其他传感功能之前识别出这些东西。”
达斯说，您可以认为SoundSee类似于训练基于视觉的系统来分析某人的行走。首先，您将按照正常的步行步态训练系统。然后，您将训练系统以识别有人跌倒的时间。最终，该系统将能够识别绊倒，然后识别出肌肉痉挛，最终目标将是一个系统，该系统可以说：“看起来您的一只肌肉可能刚刚开始蠕动，最好放松一下！”
之所以将SoundSee系统放在移动机器人上，而不是使用固定麦克风的分布式阵列，是因为它能够将本地化信息与音频数据结合起来，这提供了更多有用的数据。移动平台意味着您可以本地化声音来源。现在，我们可以融合来自不同点的音频信息，沿着运动轨迹汇总这些信息，然后通过创建环境的声音图来进一步迈进。”
这个概念也扩展到在地球上的操作，D将SoundSee技术的首个潜在应用之一视为充满了移动机器人的仓库环境。“该实验的许多功能可以立即应用在您需要地面机器人四处走动的生产车间或仓库中-想为每台机器部署SoundSee，并且您将拥有一个用于物理基础设施监控的虚拟检查器。 ”
从长远来看，这种技术的应用领域很明显，尤其是来自全球最大的汽车零部件供应商博世的技术。在您的汽车中拥有一个类似SoundSee的系统，并且已经接受过关于如何正常运转的算法的培训，这将能够预测维护需求并准确识别新出现的机械问题，几乎可以肯定在您听不见它们之前，而且很可能在您听到之前有其他了解方式。
“声音可以为您提供有关环境的更多信息，” Das说。“从房屋中的HVAC系统到汽车中的引擎，机器的运行状态及其功能状态可以通过音频模式显示出来。”而我们要做的就是聆听。
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