【記者方凱琪報導】科幻電影中的智慧裝備，從銀幕走入實驗室，一件能「聽」的衣服就此誕生。國立中興大學材料科學與工程學系教授賴盈至帶領學生團隊開發「AI聽覺衣物」，首次將靜電感應原理應用於複雜纖維衣料的穿戴式聲學裝置，成功讓布料具備偵測聲音的能力，成果已刊登在國際期刊《科學進展》(Science Advances)與《先進功能材料》(Advanced Functional Materials)。
團隊將聲音資料轉換為聲譜圖，並利用卷積神經網路分析頻率與時間特徵，讓系統能自動辨識語音內容。 圖／研究團隊提供
該技術應用原理源自冬天穿脫毛衣時令人困擾的靜電現象，團隊將其轉化為靈感來源。賴盈至笑說：「靠著衣服上原本很討厭的靜電去實現聽覺。」他舉例說明，拿一支帶電的玻璃棒靠近金屬球，兩者表面的電荷量有高低差距，亦即電位差，當距離發生變化時，金屬球上的電荷就會被吸引，進而產生電流訊號。該技術以此為基礎，將導電紡織層與二硫化鉬奈米薄片（MoS₂ nanoflakes）結合於布料中。由於兩種材料性質不同，彼此之間自然存在微小電位差，當外界傳來聲音時，聲波就會使布料微幅振動，改變兩者之間的距離與電場分布，觸發靜電感應，產生電子訊號。
中興材料科學與工程學系碩士生彭偉臣進一步解釋，團隊在布料中加入石墨烯纖維布，讓靜電能深入布料內部，像電池一樣將能量儲存起來，放大聲波的微弱訊號。這些訊號再透過導線傳到應用系統，進行分析和反饋，讓衣物能夠清楚「聽見」聲音。
由於所需布料面積極小，研究團隊估算，該技術的單件裝置成本約為新台幣50元。 圖／研究團隊提供
研究團隊開發該技術的契機，來自《蜘蛛人：返校日》的片段：主角僅說出簡短指令，他的戰衣便能瞬間整理出相應資訊，回應其要求，彭偉臣説道：「能夠利用科學的方法把科幻作品做出來，是我研究時比較喜歡的部分。」雖然讓這些幻想成真聽來遙遠，但賴盈至對團隊成員表示嘉許，肯定其勇於挑戰的精神，「學生們都滿優秀的，他們樂於去嘗試落實電影裡的科技。」
智慧感測布料的多層結構示意圖，結合導電層、摩擦層與絕緣層，可自由安裝於袖口、胸前等位置進行聲音偵測。 圖／研究團隊提供
賴盈至表示，該技術可結合人工智慧系統，用於聲音辨識與互動回饋。在實驗測試階段，團隊針對聲音辨識進行評估，「周邊環境噪音到85分貝的時候，該技術還有大約85%的辨認能力。」這相當於身處繁忙的馬路旁，或在近距離聽見吸塵器運轉時的音量，展現該技術在噪音干擾下的穩定性。另外，該技術後來更被證實能偵測心跳，彭偉臣說：「心音其實不是我們一開始瞄準的目標。」他指出，靈感來自COVID-19疫情時，醫師必須以傳統聽診器近距離接觸病患的困境，促使團隊嘗試將技術應用於醫療場域。透過感測人體心跳的微弱聲波，他們最終成功實現遠距監測心音的可能。
中原大學物理學系教授許經夌表示，這項技術突破了傳統聲學裝置的硬體侷限。他說明過去可攜式聲學裝置多為大體積的硬質設備，不易貼身使用，如今不僅能貼合衣物，還免除電池需求，「在便利性上是很大的進步。」
該技術可搭配喇叭播放所測心音，讓醫生擺脫聽診器的束縛，實現遠距醫療。 圖／研究團隊提供
研究團隊從電影中獲得靈感，化解日常困擾，許經夌笑稱希望未來可以看到電影《漫威夜魔俠》的超人服，具備感測環境聲音，並提示使用者注意周遭環境狀況的AI聽覺衣物。彭偉臣也提到自己很喜歡科幻電影中的想像，這次的「AI聽覺衣物」是實現科幻世界的其中一步，期許未來能利用科學方法實現電影場景。
