ПРЕЗЕНТАЦИЯ

1.

Ультразвук и инфразвук в
природе и технике
От тайных сигналов дельфинов до революционных медицинских технологий —
исследуем невидимый мир звука за пределами человеческого восприятия

2.

Что такое ультразвук и инфразвук?
Звуковые волны окружают нас повсюду, но большая часть их спектра скрыта от нашего слуха. Человеческое ухо способно воспринимать
звуки в диапазоне от 20 Гц до 20 кГц. Однако за этими границами существует целый мир, который мы не слышим, но который играет
важнейшую роль в природе и технике.
Ультразвук
Инфразвук
Применение
Звуковые волны с частотой выше 20
Звуковые волны ниже 20 Гц, которые
Оба типа звука используются для
кГц, совершенно недоступные для
мы не можем услышать, но которые
коммуникации, навигации и
человеческого уха. Эти
воспринимаются некоторыми
диагностики. От эхолокации летучих
высокочастотные колебания обладают
животными и специальными приборами.
мышей до медицинских сканеров —
уникальными свойствами, которые
Инфразвук способен распространяться
природа и человек нашли им множество
активно используются как природой,
на огромные расстояния.
применений.
так и современными технологиями.

3.

Природный ультразвук: эхолокация животных
Природа — великий инженер, создавший удивительные системы эхолокации задолго до изобретения человеком подобных технологий. Животные развили способность
использовать ультразвук для выживания в самых разных условиях.
При создании этого изображения произошла ошибка
При создании этого изображения произошла ошибка
Летучие мыши
Дельфины и киты
Пещерные птицы
В полной темноте летучие мыши излучают
ультразвуковые сигналы с частотой до 120 кГц.
Отраженные эхо-сигналы позволяют им определять
расстояние, размер и скорость движения добычи с
точностью до нескольких миллиметров.
В мутной воде, где зрение бесполезно, морские
млекопитающие используют эхолокацию для охоты и
навигации. Звук распространяется в воде в 5 раз
быстрее, чем в воздухе, что делает ультразвук
идеальным инструментом для подводного мира.
Масляные птицы и свифтлеты — единственные птицы,
использующие ультразвук для ориентации в темных
пещерах. Их природный биосонар позволяет им летать
на скорости до 30 км/ч, избегая столкновений с
препятствиями.

4.

Природный ультразвук —
биосонар океана
Дельфины создают ультразвуковые импульсы с помощью специального органа
— фронтального мешка в голове. Эти сигналы формируют направленный пучок,
который отражается от объектов на расстоянии до 100 метров. Мозг дельфина
обрабатывает эхо с точностью, превосходящей современные радары.

5.

Инфразвук в природе: предупреждения и коммуникация
Инфразвуковые волны обладают удивительной способностью распространяться на тысячи
километров без значительного затухания. Природа научилась использовать это свойство для
самых разных целей — от межвидовой коммуникации до предсказания катастроф.
Общение слонов
Африканские слоны издают инфразвуковые ревы на частоте 14-24 Гц, которые слышны на
расстоянии до 10 километров. Это позволяет стадам координировать свои действия в
огромной саванне.
Природные катаклизмы
Извержения вулканов, землетрясения и падения метеоритов создают мощные
инфразвуковые волны. Специальные сенсоры отслеживают их для раннего
предупреждения об опасностях.
Предчувствие штормов
Некоторые животные, включая голубей и морских млекопитающих, чувствуют
инфразвуковые сигналы, предвещающие приближение бурь и штормов за часы до их
наступления.

6.

Технические применения ультразвука
Человечество переняло у природы принципы эхолокации и создало технологии, которые революционизировали
медицину, промышленность и безопасность. Ультразвук стал незаменимым инструментом в самых разных сферах.
Медицинская диагностика
Носимые устройства
Ультразвуковые сканеры позволяют визуализировать
внутренние органы, изучать кровоток, наблюдать за
развитием плода и выявлять патологии без
использования радиации. Это безопасный и
доступный метод диагностики.
Современные носимые ультразвуковые устройства
(Nature Reviews Bioengineering, 2025) обеспечивают
непрерывный мониторинг сердца, сосудов и других
органов. Пациенты могут носить их дома, получая
данные в реальном времени.
Промышленный контроль
Бесконтактное обнаружение объектов и дефектов в материалах (Fraunhofer IPMS, 2025). Ультразвук помогает
выявлять микротрещины в металле, проверять качество сварных швов и контролировать толщину стенок труб.

7.

Инновации: автономный ультразвук и
искусственный интеллект
Последние годы стали переломным моментом в развитии ультразвуковых технологий. Интеграция искусственного
интеллекта и робототехники открыла новые горизонты в медицине и диагностике.
UltraBot
Роботизированный ультразвуковой сканер с автоматическим управлением (Nature Biomedical Engineering,
2025). Устройство самостоятельно перемещает датчик, находит нужные участки тела и делает
качественные снимки без участия врача.
Машинное обучение
Алгоритмы ИИ анализируют ультразвуковые изображения с точностью, превышающей человеческую.
Система учится на тысячах случаев, улучшая диагностику и расширяя возможности применения
технологии.
Реальный мониторинг
Носимые датчики отслеживают сердечную деятельность, дыхание и другие показатели здоровья в
режиме реального времени. Данные передаются на смартфон или в облако для анализа.

8.

Бионические технологии: вдохновение природой
Природа создала совершенные системы обработки ультразвука миллионы лет
назад. Ученые изучают биосонар дельфинов и пытаются воссоздать его
принципы в искусственных системах.
Прорыв 2020 года
Физическая реализация дельфиньего биосонара позволила создать устройство
для управления ультразвуком с принципиально новыми характеристиками.
Высокоточное трехмерное изображение в реальном времени
Минимальное энергопотребление
Превосходство над современными суперкомпьютерами в обработке сигналов
Перспективы создания новых медицинских и промышленных ультразвуковых
систем огромны — от карманных диагностических приборов до подводных
роботов с идеальной навигацией.

9.

Носимые ультразвуковые
технологии — будущее
медицины
Маленький датчик размером с пластырь может отслеживать состояние сердца,
сосудов и внутренних органов круглосуточно. Это не фантастика — это уже
реальность, которая становится доступной прямо сейчас.

10.

Заключение: ультразвук и инфразвук — мост между
природой и технологиями
Мы живем в удивительное время, когда наука и технологии позволяют нам не только изучать, но и воспроизводить природные механизмы,
совершенствовавшиеся миллионы лет.
Вдохновение природой
Доступность технологий
Интеграция будущего
Природные механизмы эхолокации
Современные технологии делают
Будущее — за интеграцией бионики, ИИ и
вдохновляют инновации в технике и
ультразвук доступным для
носимых устройств для улучшения жизни
медицине
повседневного использования
Спасибо за внимание