当大多数人想到麦克风时，他们会想到歌手使用的麦克风或卡拉OK机中的麦克风，但他们可能没有意识到我们周围有更小的麦克风。目前的智能手机大约有三到四个小型麦克风。因此，麦克风的小型化是技术发展的愿望。这些麦克风经过精心布置，以实现方向性。方向性意味着麦克风的目标是舍弃来自讲话者以外方向的不需要的噪声，以及检测和传输声音信号。对于听力植入物用户来说，该功能也是理想的。理想情况下，您希望能够像听力未受损的人一样辨别声音来自哪个方向。

       但处理小尺寸和方向性会带来问题。听力未受损的人可以通过比较每只耳朵接收到的输入来辨别声音来自哪里，因此在略有不同的时间和不同的强度接收声音，大脑可以进行数学计算并计算出声音必须来自哪个方向。问题是，要使用此技巧，您需要两个分开的麦克风，因此到达时间和强度差异不可忽略，这不利于麦克风的小型化。如果您想要一个小而定向的麦克风，那么该怎么办呢？

       在寻找新颖解决方案的灵感时，科学家经常关注大自然，在大自然的进化中，能源效率和简单的设计是优先考虑的。昆虫就是这样的例子之一，它们面临着小尺度定向听觉的挑战。研究人员选择观察小蜡蛾（图1），在20世纪80年代观察到这种小蜡蛾具有定向听觉。雄性会发出交配的叫声，即使雌性的一只耳朵被刺穿，雌性也能听到这种叫声。这意味着，这些飞蛾不是像人类那样使用两只耳朵，而是只用一只耳朵来实现定向听觉。

图1 带比例尺的较小蜡蛾标本

       工作假设是方向性必须通过飞蛾耳朵本身的不对称形状和特征来实现。为了验证这一假设，研究人员设计了一个类似于飞蛾耳朵的模型，并检查了它在暴露于声音时的行为。该模型由薄椭圆膜组成，椭圆膜具有不同厚度的两半。为此，他们使用了现成的商用3D打印机，可以在短短几个小时内定制设计和制造样品。然后将样品放置在转动表面上，研究膜对来自不同方向声音的响应行为（图2）。研究发现，当声音来自一个方向而非所有其他方向时，膜的移动量更大（图3），这意味着该结构是被动定向的。意味着它可能会在未来启发单个小型定向麦克风。

图2 实验室设置转动样品（橙色，图片中心）并将其暴露在扬声器（图片左侧）发出的声音中

图3 来自0°方向的声音比其他方向在膜中引起更强的运动