Rhoddy Viveros, académico del Departamento de Electrónica e Informática, es parte del desarrollo de una tecnología que permitirá identificar la dirección de los sonidos y comunicarla mediante estímulos táctiles, contribuyendo a la seguridad y autonomía de quienes presentan pérdida auditiva en uno de sus oídos.
Escuchar el llanto de un niño, una alarma o un vehículo que se aproxima, pero no saber desde dónde proviene el sonido, puede convertirse en una fuente permanente de inseguridad. Para ayudar a resolver esta dificultad, Rhoddy Viveros, académico del Departamento de Electrónica e Informática de la Universidad Técnica Federico Santa María (USM), Sede Concepción, trabaja en el desarrollo de una solución tecnológica dirigida a personas con hipoacusia unilateral.
La iniciativa busca crear un sistema capaz de captar un sonido, identificar su dirección mediante inteligencia artificial y transmitir esa información al usuario a través de vibraciones. El proyecto es liderado por la Universidad del Bío-Bío y cuenta con la USM como beneficiaria secundaria, aportando conocimientos especializados e infraestructura para su desarrollo.
La investigación nació de la experiencia familiar del profesor Francisco Saavedra, actualmente académico de la Universidad de Concepción, quien tiene un familiar cercano que presenta hipoacusia unilateral y enfrenta dificultades para localizar los sonidos. Esta realidad motivó la búsqueda de una respuesta tecnológica y la conformación de un equipo con capacidades complementarias en inteligencia artificial, procesamiento de audio e ingeniería biomédica.
“La idea nació de una situación cotidiana, al conocer los problemas que tenía el familiar de Francisco, en particular con la localización del sonido. Al darse cuenta de las capacidades que tenía él con su equipo y las que teníamos nosotros, pudimos construir el proyecto completo”, explicó Viveros.
Reconocer el sonido a través del tacto
La capacidad de localizar sonidos se sustenta en la audición binaural. Al tener dos oídos ubicados a ambos lados de la cabeza, el cerebro interpreta las pequeñas diferencias de tiempo y frecuencia con que un sonido llega a cada uno de ellos. Este proceso, que ocurre de manera automática, permite reconocer si una voz, una alarma o cualquier otro evento sonoro se origina a la derecha, a la izquierda o en otro punto del espacio.
Cuando una persona escucha únicamente por un oído, pierde gran parte de esa información y su capacidad para reconocer la procedencia de los sonidos se ve afectada.
La solución en desarrollo contempla un arreglo de micrófonos que captará el sonido desde distintos puntos. Las diferencias registradas entre ellos serán procesadas por un modelo de deep learning, cuya función será determinar la dirección del evento sonoro.
Una vez identificada, esta información será enviada a un dispositivo háptico, es decir, una tecnología que se comunica con el usuario mediante el tacto. Aunque su forma definitiva todavía debe ser estudiada, el equipo evalúa alternativas como una pulsera u otro elemento corporal provisto de pequeños motores. Dependiendo de la dirección detectada, uno de ellos vibraría para orientar a la persona.
“Lo que buscamos es entregarle la información a la persona de forma táctil y que sea a bajo costo. Por eso, esta solución nos desafía en dos aspectos: cómo capturamos la información y cómo se la entregamos a quien la necesita”, precisó el investigador USM.
A diferencia de un audífono, la propuesta no busca amplificar el sonido, sino entregar por otra vía la información necesaria para reconocer su procedencia. De este modo, podría ser utilizada incluso por personas que han perdido completamente la audición en uno de sus oídos o cuya capacidad auditiva es muy reducida.
El aporte de la USM
La participación de la USM se concentra principalmente en el procesamiento de audio, la simulación acústica y la inteligencia artificial, áreas en las que Viveros desarrolla su trabajo. A estas capacidades se suma el laboratorio de audio (Data-Driven Hearing Research Laboratory)de la Sede Concepción, cuya infraestructura será puesta a disposición del proyecto.
Este espacio contará con tecnología Ambisonic, que permite reproducir sonido tridimensional a través de un arreglo de parlantes dispuestos alrededor del usuario. Así, será posible recrear ambientes inmersivos y evaluar el funcionamiento de la solución frente a situaciones sonoras similares a las que una persona puede encontrar en su hogar, su trabajo o el espacio público.
“Como Universidad Técnica Federico Santa María, entregamos ciertas capacidades al proyecto y las otras están en la Universidad del Bío-Bío. Juntos completamos todo lo necesario. Desde la USM tenemos toda la capacidad del laboratorio de audio a disposición del proyecto y, de hecho, eso forma parte de nuestro compromiso”, destacó Viveros.
La realidad virtual acústica también tendrá un papel central. A través de esta tecnología, el equipo puede simular diferentes espacios y generar miles de audios con información precisa sobre la ubicación de cada fuente sonora. Estos datos son utilizados para entrenar el modelo de inteligencia artificial y, posteriormente, serán complementados con registros obtenidos en entornos reales.
Hasta ahora, el trabajo ha permitido generar una base de datos sintética de audios, realizar una prueba de concepto con un arreglo triangular de micrófonos y desarrollar un modelo de deep learning basado en una arquitectura CRNN, capaz de inferir la posición espacial de un evento sonoro.
La siguiente etapa considera ampliar la base de datos, incorporar registros reales y evaluar nuevas arquitecturas de inteligencia artificial. El equipo también deberá definir la cantidad y disposición de los micrófonos, las dimensiones del sistema de captura y el formato más cómodo y preciso para comunicar las vibraciones al usuario.
Investigación con impacto en las personas
La dificultad para localizar sonidos no solo limita la orientación espacial. También puede generar temor, frustración y situaciones de riesgo, especialmente cuando se trata de una alarma, un ruido inesperado dentro del hogar o un vehículo que se aproxima sin estar dentro del campo visual.
Frente a esta necesidad poco visibilizada, la investigación busca avanzar hacia una solución accesible, cómoda y de bajo costo que entregue mayor seguridad y autonomía a las personas con hipoacusia unilateral.
La participación de la USM en este proyecto da cuenta del aporte que la investigación aplicada y el trabajo interdisciplinario pueden realizar frente a desafíos concretos de la sociedad. Desde la Sede Concepción, la Universidad pone sus capacidades científicas, tecnológicas y humanas al servicio de una iniciativa con potencial para mejorar la calidad de vida de las personas.
