Para ilmuwan menciptakan Lamphone: menggunakan fotodioda dan teleskop, para peneliti mengubah lampu menjadi "bug" untuk penyadapan

Jika Anda terkesan dengan keaslian perkembangan Lev Theremin di bidang perolehan informasi suara yang tersembunyi, dengan kata lain, penyadapan, seperti Buran dan Zlatoust, Anda mungkin akan terkesan dengan pengalaman para peneliti Israel yang dijelaskan di bawah ini. Ben Nassi, Aaron Pirutin, Yuval Elovici, Boris Zadov dari Universitas Ben-Gurion di Negev, dan Adi Shamir Shamir) dari Weizmann Institute of Science telah mengembangkan perangkat yang dapat mendengarkan suara dan suara lain dari getaran bola lampu yang menggantung dari langit-langit. Perangkat mendekripsi data secara waktu nyata dan memungkinkan Anda menerima informasi hampir secara instan.

Sedikit tentang sejarah penyadapan fotoacoustic

Metode penyadapan ini berakar pada kedalaman penelitian berabad-abad oleh insinyur biro desain Tupolev yang tertutup dan pelopor musik elektronik, Lev Termen. Yang pada pertengahan empat puluhan abad terakhir mengembangkan sistem Buran, ia mampu mendengarkan getaran panel jendela menggunakan sinar inframerah yang dipantulkan. Prinsip yang sama kemudian membentuk dasar mikrofon laser. Namun, metode itu tidak sempurna. Kehadiran penghalang suara di depan sumber suara mencegah pengocok kaca yang cukup untuk melakukan pengambilan informasi yang berguna.





mikrofon laser akhir 80-an



Munculnya kamera video resolusi tinggi dengan kecepatan refresh bingkai telah membuka kemungkinan baru untuk penyadapan. Gelombang suara, bertabrakan dengan permukaan benda, menyebabkan getaran tak terlihat oleh mata.







Untuk mengenalinya, kamera resolusi tinggi dengan kecepatan refresh bingkai 60 fps atau lebih dapat digunakan. Tiga tahun lalu, tim peneliti di Massachusetts Institute of Technology mampu mengubah video yang ditangkap pada 2200 fps menjadi suara melodi yang diputar di dalam ruangan pada saat pengambilan gambar. Lebih lanjut ditemukan bahwa dengan efisiensi yang lebih rendah metode ini dapat diterapkan bahkan dengan kecepatan refresh 60 fps.







Metode ini juga memiliki keterbatasan. Pertama, biaya kamera dengan kecepatan refresh tinggi dan sangat tinggi. Kedua, ada masalah dengan kecepatan pemrosesan pengambilan gambar dengan kecepatan bingkai seperti itu, file video besar membutuhkan pemrosesan yang lama, durasinya tergantung pada kapasitas perangkat kerasnya. Ini membatasi penggunaan metode realtime.

Kamera dengan resolusi yang ada praktis tidak memungkinkan pemotretan pada jarak yang cukup jauh, membatasi hingga 5-6 meter pada subjek.

Esensi dari metode baru

Ilmuwan Israel memutuskan untuk meningkatkan metode orang Amerika, memfokuskan survei pada objek tertentu dengan teleskop dan mengganti kamera mahal dengan fotodioda yang murah. Udara bergetar selama percakapan menyebabkan mikrovibrasi bola lampu, yang pada gilirannya menyebabkan perubahan pencahayaan yang tidak terlihat, tetapi signifikan untuk peralatan yang sensitif. Cahaya ditangkap oleh teleskop dan diubah oleh fotodioda menjadi sinyal listrik. Menggunakan konverter analog-ke-digital perangkat lunak, sinyal direkam dalam bentuk spektrogram, yang diproses oleh algoritma yang ditulis oleh para peneliti dan kemudian diubah menjadi suara.



Para peneliti menguji efisiensi metode dengan percobaan laboratorium di mana mereka menempelkan giroskop ke bola lampu dan mereproduksi suara dengan frekuensi 100 hingga 400 Hz dalam satu sentimeter dari objek. Osilasi bohlam itu kecil dan berkisar antara 0,005 hingga 0,06 derajat (deviasinya rata-rata dari 300 hingga 950 mikron), tetapi yang utama adalah bahwa keduanya berbeda secara signifikan tergantung pada frekuensi dan tingkat tekanan suara, dan karenanya, ada ketergantungan pada osilasi pada karakteristik menyebarkan gelombang suara.







Getaran di bidang vertikal dan horizontal sangat kecil (300-950 mikron), tetapi berubah tergantung pada frekuensi dan volume suara yang disediakan, yang berarti bahwa bola lampu, meskipun hampir tidak terlihat, tetapi masih bergetar dari gelombang suara yang merambat di dekatnya, dan itu fluktuasi tergantung pada karakteristiknya.

Pengukuran dan percobaan

Pengukuran data dari fotodioda menunjukkan perubahan perkiraan saat arus bola lampu bergetar pada jarak yang berbeda antara itu dan teleskop. Ditemukan bahwa ketika menggunakan konversi 24-bit, osilasi dari bola lampu 300 mikron di pesawat menyebabkan perubahan tegangan 54 mikrovolt, yang cukup untuk mengirimkan spektrum uji (100 - 400 Hz) pada jarak yang cukup (beberapa puluh meter) menggunakan optik dari teleskop yang digunakan. Juga, tidak adanya suara tercermin dalam spektogram sinyal optik dari bohlam dalam bentuk puncak 100 Hz (yang disebabkan oleh frekuensi kedipannya). Fitur ini juga ditambahkan ke algoritma.







Algoritme itu sendiri bertindak berurutan. Pada tahap pertama, ini berfungsi sebagai filter frekuensi yang tidak relevan secara informasi, seperti frekuensi flicker, dan kemudian mengekstrak spektrum yang sesuai dengan ucapan. Setelah itu, ia menghilangkan tanda frekuensi noise asing, mirip dengan penyangkal standar dalam perekam suara dan perekam studio. Spektrogram yang diproses dengan cara ini dikonversi menjadi suara oleh program pihak ketiga.







Lamphone, yang dibuat oleh para ilmuwan, dalam versi saat ini memungkinkan rekonstruksi wicara dan musik secara real-time dari ruangan yang terletak 25 meter dari titik pengamatan. Ini dibuktikan secara objektif oleh percobaan berikut, instalasi yang dilengkapi dengan teleskop amatir dengan lensa 20-cm dipasang di jembatan, 25 meter dari jendela ke ruangan tempat lampu itu berada. Tidak jauh dari lampu, lagu-lagu The Beatles "Let It Be" dan Coldplay "Clocks" diputar, serta rekaman fragmen pidato D. Trump dengan frase "Kami akan membuat Amerika hebat lagi".







Hasilnya, rekaman suara yang direkonstruksi dari spektogram ternyata cukup dapat dibedakan, melodi mudah ditebak oleh layanan Shazam, dan kata-katanya dikenali oleh Google API terbuka untuk pengenalan teks.

Residu kering

Perangkat berfungsi. Tak satu pun dari ini telah dilaporkan sebelumnya. Ini akan menyederhanakan pekerjaan layanan khusus dalam beberapa cara, dan semua yang memiliki sesuatu yang perlu ditakutkan harus mengambil tindakan pencegahan baru. Belum jelas apakah sistem dapat bekerja dengan apa pun selain sumber cahaya yang bergerak. Peneliti Israel berencana untuk melanjutkan penelitian mereka.