La proliferación de dispositivos portables activados por voz como el altavoz Tap de Amazon y los intrauriculares inteligentes e inalámbricos de Doppler Labs nos habilita para reproducir música, hacer búsquedas web y contestar llamadas en casa y sobre la marcha con comandos de voz. Pero ya que estos dispositivos son susceptibles a daños provocados por la suciedad y la humedad y sólo duran unas horas por cada carga de la batería, no los utilizamos tanto como podríamos.
La start-up Vesper, radicada en Boston (EEUU), ha elaborado una solución: micrófonos piezoeléctricos en miniatura que emplean una estructura de voladizos para cosechar la energía del sonido y prometen ser más resistentes y energéticamente eficientes que los micrófonos convencionales. Vesper afirma que una vez que sus micrófonos estén integrados en los dispositivos, algo que sucederá este año, deberíamos poder utilizar nuestros dispositivos habilitados por voz al aire libre y con mal tiempo con menos preocupación, durante días con una única carga.
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Para demostrar la durabilidad de sus micrófonos, Vesper los coloca dentro de cerveza y refrescos; los envuelve en un vapor caliente infundido con aceite de cocina; los expone a tormentas de polvo simuladas; y los deja caer desde una altura sobre superficies duras (ver los vídeos de arriba y abajo). Los micrófonos, que tienen el tamaño aproximado de dos semillas de sésamo colocadas de forma adjacente, no son indestructibles, pero son resistentes al agua, al polvo y a las descargas y mantienen un rendimiento similar después de las pruebas de resistencia de Vesper, mientras que los micrófonos convencionales sufren una importante pérdida de señal.
Los micrófonos convencionales miden el sonido con el uso de un diafragma flexible que vibra en proximidad a una placa rígida. El diafragma requiere una carga constante, y el hueco de aire entre él y la placa posterior deja al micrófono vulnerable a daños provocados por partículas y agua (aunque las empresas se protegen ante eso al cubrirlos con mallas y membranas de goma).
Foto: Vesper monta sus micrófonos sobre bloques de metal y los deja caer sobre superficies duras para probar su durabilidad. Aquí, la aceleración es equivalente a 10.000 g. Crédito: Cortesía de Vesper.
Vesper reemplaza el diafragma y placa posterior con una única capa de voladizos flexibles hechos de nitruro de aluminio. Cuando una onda de sonido llega al micrófono de Vesper, dobla los voladizos, de forma algo parecida a un nadador que salta encima de un trampolín, y el estrés genera señales eléctricas que pueden ser traducidas en sonidos.
Vesper también se aprovecha de la energía del sonido para encender sus micrófonos - y los apaga en ausencia de sonido. En contraste, el sonido por sí solo no puede activar los micrófonos convencionales si están apagados. "Los micrófonos convencionales siempre han de encender sus micrófonos y emplear el procesamiento de señales digitales para detectar voces", explica el director financiero de Vesper, Bobby Littrell. "Eso consume mucha más energía que nuestro método, que básicamente le indica al sistema [de la interfaz de voz de un dispositivo] que si no hay sonido no necesita ejecutar esa computación".
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Foto: En esta demostración, un circuito exte o que incluye el último micrófono de Vesper y un procesador de voz de bajo consumo despierta el altavoz Tap de Amazon y lo vuelve a dormir mientras consume muy poca energía. Crédito: Cortesía de Vesper.
La tecnología de Vesper habilita los dispositivos alimentados por baterías para ser empleados sin manos durante largos períodos; en contraste, los dispositivos de hoy típicamente han de ser despertados manualmente con un toque de botón para preservar la vida de batería. La start-up recibió recientemente financiación del Fondo Alexa de Amazon. Sin embargo, Vesper rehusó decir si sus micrófonos aparecerían en futuros productos electrónicos de Amazon.
Los investigadores y las empresas empezaron a experimentar con micrófonos piezoeléctricos de sistema microelectromecánico (MEMS, por sus siglas en inglés) durante la década de 1980, pero les costaba identificar el diseño y los materiales adecuados. Vesper es la primera empresa en comercializar estos dispositivos.
Los expertos advierten de que aún representa un reto fabricar de manera regular el tipo de material piezoeléctrico (una película de nitruro de aluminio) que Vesper necesita. "Los transductores de nitruro de aluminio están disponibles desde hace mucho, pero resulta difícil fabricar una película estable de tensión baja que sea uniforme, de alta calidad y disponible para grandes volúmenes", explica el profesor de ingeniería Mark Sheplak de la Universidad de Florida (EEUU), que está especializado en micrófonos MEMS. La calidad de la película afecta características cruciales de los micrófonos, como la sensibilidad y el nivel de ruido, añade.
Foto: Esta prueba emplea polvo de sílice y una lata de aire comprimido para simular una tormenta de polvo. Los micrófonos de Vesper están dentro de la caja de plástico, montados sobre largos y delgados circuitos impresos. Crédito: Cortesía de Vesper.
Otros señalan que los micrófonos convencionales son lo suficientemente buenos para la mayoría de los dispositivos de consumo, y que los fabricantes de dispositivos más conscientes de costes tienen pocas probabilidades de comprar la tecnología más cara de Vesper. "La electrónica de consumo está basada en el coste y los precios", afirma el director del Centro para Tecnologías MEMS y Microsistemas del Instituto de Tecnología de Georgia (EEUU), Farrokh Ayazi. "Vesper tiene una buena oportunidad de ser seleccionada para dispositivos recién diseñados, pero le resultará difícil lograr introducirse en dispositivos como smartphones donde otras marcas de micrófono están bien arraigadas".
La empresa de investigaciones de mercado Yole Développement afirma que la tecnología de Vesper está a la altura de los dispositivos de hogar inteligente y portables que necesitan ser resistentes y energéticamente eficientes. Calcula que el mercado global de micrófonos MEMS vale casi 1.000 millones de dólares (unos 937 millones de euros). Vesper asegura que su micrófono "despertado por sonidos" aparecerá en dispositivos de consumo estadounidenses antes de finales de año.