当你身处喧闹的咖啡馆，却能专心听清朋友说话；或在嘈杂街头，却能专注电话那头的声音——这并不是超能力，而是你的听觉注意力在发挥作用。

而现在，科学家正试图捕捉这种神奇的专注力，并且，不再需要复杂的设备或脑电波仪——一副普通耳塞加一点“回声”就够了。

从耳朵出发，读懂你的专注时刻

这一创新成果来自马里兰大学、格拉斯哥大学和诺基亚贝尔实验室（剑桥）的联合研究团队。他们提出了一种全新的方法，用普通耳塞和微弱超声波，就能实时追踪听众是否在专注听。

这项研究刚刚发表于2025年IEEE国际声学、语音与信号处理会议（ICASSP 2025），引发了广泛关注。

灵感来自马里兰大学计算机科学博士生 Harshvardhan Takawale 去年在诺基亚实习期间的一次“奇思妙想”。诺基亚当时在尝试用耳塞监测心率和血压，Takawale突然想到：

“如果这些耳塞还能检测 认知状态 ，比如注意力，那会不会更酷？”

答案是——真的可以。

耳塞中的“回声雷达”，追踪大脑注意力

他们设计了一种巧妙的系统，借助耳塞发出的超声波信号，监听耳内的肌肉反应。你可能不知道，当我们集中注意力去听某个声音时，耳朵里的微小肌肉也会不自主地收缩，就像眯眼可以帮助我们看得更清楚一样。

通过耳内肌肉运动检测听觉注意变化的信号处理管道概述

这套系统工作原理如下：

  • 耳塞发出人耳听不见的超声波；

  • 声波在耳内反射并被耳塞内置麦克风接收；

  • 系统检测微妙的肌肉运动引起的“回声变化”；

  • 然后将这些变化与“注意力状态”关联。

结果发现：当我们专注听时，回声振动更稳定；而注意力涣散时，信号就变得混乱。

实验验证：不用脑电图，也能精确测出专注状态

为了验证系统是否靠谱，研究团队设计了一项实验：

  • 八位参与者佩戴该系统在一只耳朵；

  • 他们要在“专注听音频”和“玩视觉游戏”的状态之间交替切换；

  • 系统每10秒分析一次注意力水平。

实验结果令人惊喜：系统识别“专注”与“走神”状态的准确率高达86%，而这一切都无需 EEG 脑电图或眼动追踪！

更有意思的是，系统还可以追踪注意力在时间维度的自然变化，比如突然集中、逐渐分神等。

实验设置

挑战仍在，但应用潜力巨大

当然，这套系统也有局限性：

  • 对耳朵结构较为敏感，不同佩戴方式会影响准确率；

  • 目前还无法有效排除耳朵以外的身体运动干扰。

但马里兰大学计算机科学助理教授、项目负责人 Nirupam Roy 表示，团队正在优化系统，并计划在更大规模的用户和场景中进行测试。

汇总参与者在注意和不注意时段的心跳

想象一下这些未来场景，这项技术的应用前景令人振奋：

  • 播客App

    自动记录你在哪段分了神；

  • 智能助听器

    实时调整焦点，让你听得更清楚；

  • 在线教学平台

    追踪学生注意力变化，提升互动体验；

  • 心理健康监测

    ，辅助早期发现注意力障碍；

  • 脑-机接口系统

    ，帮助设备“读懂”你的注意力流动……

最妙的是，这一切或许只需你已经在用的耳机。

Takawale 总结道：

“我们使用的是大多数耳机里已有的麦克风和扬声器。 这项技术为现实世界准备好了。 ”

结语

从“听得到”到“听得懂注意力”，科技正在悄悄拓宽我们对自身大脑的理解边界。下一次你戴上耳机，也许它不仅在播放音乐，更在默默读懂你是否真的在听。

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