神奇算法：WiFi信號(hào)可以感知家人呼吸問(wèn)題

【資料圖】

美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所（NIST）的研究人員開(kāi)發(fā)了一種基于WiFi信號(hào)的微小變化來(lái)監(jiān)測(cè)呼吸的方法。他們說(shuō)，他們的BreatheSmart深度學(xué)習(xí)算法可以幫助檢測(cè)家庭中是否有人有呼吸問(wèn)題。

WiFi信號(hào)幾乎是無(wú)處不在的。它們?cè)谠噲D連接設(shè)備和路由器時(shí)，會(huì)從表面反彈并穿過(guò)。但是任何運(yùn)動(dòng)都會(huì)改變信號(hào)的路徑，包括我們呼吸時(shí)身體的運(yùn)動(dòng)方式，如果我們有任何問(wèn)題，這可能會(huì)改變。例如，如果你在咳嗽，你的胸部會(huì)有不同的移動(dòng)。

其他研究人員已經(jīng)探索了使用WiFi信號(hào)來(lái)檢測(cè)人和運(yùn)動(dòng)，但他們的方法需要專(zhuān)用的傳感設(shè)備，而且他們的研究提供的數(shù)據(jù)有限。幾年前，一家名為Origin Wireless的公司開(kāi)發(fā)了一種可與WiFi網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)配合使用的算法。同樣地，NIST說(shuō)BreatheSmart可以與市場(chǎng)上已有的路由器和設(shè)備一起使用。它只需要一個(gè)路由器和連接的設(shè)備。

科學(xué)家們改變了路由器上的固件，使其更頻繁地檢查 "頻道狀態(tài)信息"，或CSI。CSI是指從一個(gè)設(shè)備，如電話或筆記本電腦，發(fā)送到路由器的信號(hào)。CSI信號(hào)是一致的，路由器了解它們應(yīng)該是什么樣子，但環(huán)境中的偏差，如信號(hào)受到表面或運(yùn)動(dòng)的影響，會(huì)修改信號(hào)。研究人員讓路由器每秒請(qǐng)求這些CSI信號(hào)多達(dá)10次，以更好地了解信號(hào)是如何被修改的。

研究小組用一個(gè)人體模型模擬了幾種呼吸條件，并用一個(gè)現(xiàn)成的路由器和接收設(shè)備監(jiān)測(cè)CSI信號(hào)的變化。為了理解他們收集的數(shù)據(jù)，NIST的副研究員Susanna Mosleh開(kāi)發(fā)了這個(gè)算法。在一篇論文中，研究人員指出，BreatheSmart在99.54%的時(shí)間里正確識(shí)別了模擬的呼吸狀況。

Mosleh和負(fù)責(zé)NIST共享光譜計(jì)量學(xué)研究的Jason Coder希望開(kāi)發(fā)者能夠利用他們的研究創(chuàng)造出能夠用現(xiàn)有硬件遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)一個(gè)人的呼吸的軟件。"我們收集數(shù)據(jù)的所有方式都是在接入點(diǎn)（在這種情況下是路由器）的軟件上完成的，這可以由手機(jī)上的一個(gè)應(yīng)用程序完成，"Coder說(shuō)。"這項(xiàng)工作試圖闡述某人如何能夠開(kāi)發(fā)和測(cè)試他們自己的算法。這是一個(gè)框架，幫助他們獲得相關(guān)的信息"。

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