作为一种低功率的信号,通过检测 Wi-Fi 反弹信号的变化,Wi-Fi 能捕捉到胸膛几毫米的起伏,从而周边情况以及人的身体状况
日常生活中无法缺少的 Wi-Fi,仿佛是一个只闻其名不见其身的家伙,无形但又无处不在地影响着人类信息的沟通与传递。其实,通过对 Wi-Fi 本身功能与特质的挖掘,它还有着广阔的用途,比如检测心率和追踪人体。
一直致力于将科技与商业应用相结合的美国麻省理工学院(MIT)最近又有了一项发明,其下属的计算机科学以及人工智能研究室(Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory)发明了一种新技术,利用最常见的 Wi-Fi 信号,监测周边一定范围内的呼吸和心脏跳动情况。
Wi-Fi 医生:监测心率
人们每天都需要用连接 Wi-Fi 上网工作、娱乐,但什么是 Wi-Fi?按照百度百科的解释,它是“一种可以将个人电脑、手持设备等终端以无限方式互相连接的技术,事实上它是一个高频无线电信号”。如同蓝牙,是无线网络的一种。它由两个英文名词组成:wireless-fidelity,为了书写方便,就简写为 Wi-Fi。Wi-Fi 在过去几年中,最主要的用途是帮助人们进行无线网络连接,上网冲浪,娱乐或工作。而现在,Wi-Fi 的功能正在被逐渐拓宽,利用其覆盖面广和可穿墙的特点,人们正在赋予它更多的功能。
Wi-Fi 的功能正在被逐渐拓宽,利用其覆盖面广和可穿墙的特点,人们正在赋予它更多的功能
MIT 就利用 Wi-Fi 开发出来一项检测人体心脏跳动的技术。作为一种低功率的信号,通过检测 Wi-Fi 反弹信号的变化,Wi-Fi 能捕捉到胸膛几毫米的起伏,从而周边情况以及人的身体状况。它最多可以同时捕捉到 4 个人的心率。“传统方法中,很难捕捉到如此细微的变化,这种变化发生在每秒仅几毫米的运动中。”MIT 电子工程和计算机科学专业的教授 Dina Katabi 说道,他也是该项论文的合著者,“这项价格低廉的可应用技术有着非常广阔的前景,人们从此可以自己来检测自身重要的生命体征了。”
这个研究团队还包括 Robert Miller,一位电子工程和计算机科学的教授,还有两位研究生 Fadel Adib 和 Zach Kabalec。这个团队已经测试该信号很长时间,准确率可达 99%。他们还研究出这项应用可以同时捕捉 4 个人的心率,目前还在进行 3D 追踪的研究。
这项技术的可应用前景非常广阔。因为 Wi-Fi 本来就有广泛的使用基础,已经成为家庭、工作、公共场所的标配,应用这种技术无需额外购置设备。运用这项技术,可迅速对一些市场发起挑战,比如可穿戴设备、远程仪器等。现在不少婴儿可穿戴产品的目的就是让父母远程了解婴儿体征,心率是其中最重要的数据之一。通过 Wi-Fi,可以让父母及时地了解到婴儿各方面的生命体征是否正常。还有搜救领域,相比生命探测仪等造价昂贵的仪器,嵌入此项技术的 APP 可使地震时的搜集工作更及时,更方便。当然,也有人对此表示了忧虑,比如小偷入室行窃前可利用此项科技确认屋内有没有人,为犯罪提供便利。
Wi-Fi 侦探:墙体透视
利用 Wi-Fi 监测心脏和呼吸,是 MIT 该项技术的初步之一。它的另外一项 Wi-Vi 是希望能够在提高准确性和分辨率的基础上,捕捉一堵墙以外人的身形、动作甚至情绪,实现远程透视。
同样建立在 Wi-Fi 低功率的基础上,这项被称为 Wi-Vi 的技术成功克服了 Wi-Fi 在穿越墙壁时,信号随着时间减弱的劣势,通过发射两套 Wi-Fi 信号,这两个信号在经过同样的径时,产生的信号会相互抵消,而当遇到一个移动的物体,比如躲在墙壁后的人,它们会折射出不一样的角度从而产生不同的信号。人的运动就会被 Wi-Fi 信号以距离的方式反馈给接收器,接收器会及时接收到变化的信号并进行分析。如果信号返回的时间越长,则这个人离接收器的距离就越远,可以据此判断并描绘出人体具体的图像,并确定他们是否在移动或呆在原地。如果信号强度好,即使是细小的动作也可以被准确地捕捉。在未来,研究者希望能够提升此项技术,让信号穿越更加厚实的墙体或者是更远的距离。
英国纽卡斯尔大学博士生易斯汉南绘制的 Wi-Fi 图像,其颜色会随着 Wi-Fi 信号强度显示出不同的变化,蓝色为最强,红色为最弱
相比较雷达和声纳等其他透视技术,Wi-Vi 最大的优势在于成本低、能耗低、尺寸小。Katabi 表示,Wi-Vi 可以很快整合到手机中,而且成本不会比常规的 Wi-Fi 模块高出太多。这项技术在军用方面有很大的前景。美方目前使用的雷达系统太过庞大,需要用卡车运输,手持的移动 Wi-Vi 可以很好地解决这个问题。当然,一旦量产,也会产生隐私问题的担忧。但在目前情况下,Katabi 说,由于现阶段的 Wi-Fi 分辨率很低,Wi-Fi 在多数情况下反而有助于隐私。例如,它可以用于远程婴儿或者老年人的移动情况,而不必安装昂贵且麻烦的视频摄像头。
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