近日，厦门大学廖新勤、陈忠、苏毓涵、杨立朝、郭自泉联合新加坡南洋理工大学郑元谨、北京科技大学廖庆亮、新加坡国立大学赵震宇等提出了一种传感-通信一体化电子围巾界面，通过人工表面等离激元（Spoof Surface Plasmon, SSP）与超材料拓扑刺绣结构，将颈部多肌群的细微活动直接转化为可解码的电磁相位信息，实现了复杂环境下高准确率、低负担、超鲁棒的无声语音识别。

  2026年6月4日，相关研究以An in-sensor communication electronic textile for imperceptible and ultrarobust silent speech为题发表在《Nature Communications》上。

  对于发声器官受损人群而言，无法说出声音并不意味着“没有表达”。在尝试发声时，颈部、下颌和喉部相关肌群仍会产生细微而有序的活动，这些信号就像被隐藏起来的“肌肉语言”，承载着真实的交流意图。然而，传统麦克风依赖空气声传播，在噪声环境中容易失效；压电薄膜虽然可贴附人体表面，却高度依赖皮肤接触，汗液、滑移和大幅运动都会带来明显干扰。更关键的是，许多现有系统将“感知”和“通信”拆分为不同模块，信号在转换和传输过程中容易损失相位细节，难以稳定捕获静默语音中极其微弱的肌肉差异。

  针对这一难题，廖新勤团队提出了一种电子围巾式的传感-通信一体化策略。通俗地说，这条围巾并不是“听”声音，而是“读”肌肉。当使用者尝试无声发音时，颈部肌群的收缩会改变围巾附近的电磁环境，使沿织物表面传播的SSP波发生相位调制。这样，肌肉活动便被直接写入同一条电磁传播通道中，形成从“肌肉活动电磁扰动–相位特征–语音识别”的连续映射路径。

图1. ISC电子围巾界面的概念与工作机制：通过SSP近场传播捕获颈部多肌群活动，并将静默语音意图编码为相位信号。

  本研究的一个关键突破在于，团队在空间分辨能力和信号保真度之间找到了新的平衡。静默语音识别既需要区分不同肌群的细微活动，又必须尽量保持信号波形不失真；但在传统电磁或机械传感系统中，提高空间选择性往往会引入更强色散，从而破坏相位完整性。研究团队通过银线拓扑刺绣构筑超材料波导，并以柔性聚酯纤维作为基底，使SSP模式在围巾表面形成稳定受限传播。该界面在1.5–3 GHz频段内实现约 7 fs2 的超低群时延色散，同时保留对局部肌肉活动的近场响应能力，从物理机制上兼顾了多肌群分辨与高保真传输。

图2. ISC电子围巾界面的结构设计与通信性能：拓扑刺绣结构调控SSP传播，使器件同时具备受限场耦合、低反射和高保真相位传输能力。

  在复杂真实场景中，该电子围巾界面表现出优异的抗干扰能力。与麦克风和压电薄膜相比，ISC电子围巾界面不依赖空气声，也不需要紧密黏附皮肤，因此能够显著降低环境噪声、运动伪影和电磁干扰带来的影响。实验显示，该系统实现了 24,300% 的运动伪影抑制、46.4 dB 的抗电磁干扰能力，并在强噪声环境下保持 33.44 dB 的信噪比。结合机器学习模型后，系统静默语音识别准确率达到 98.7%，可识别多种日常需求表达，并进一步驱动机械臂完成握手、取物、递物、辅助穿衣等交互任务。

图3. ISC电子围巾界面的静默语音识别与人体信号验证：通过颈部肌群相位波形区分不同音素、词语和日常辅助指令。

  廖新勤团队主要探索电子皮肤、柔性材料在人机交互及具身智能领域的科学理论与应用前景。论文第一作者为厦门大学博士生林宇晨，厦门大学为第一通讯单位。该研究成果得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、福建省杰青项目、福建省雏鹰计划等项目的资助。

  原文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-026-74035-7

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