神奇算法：WiFi信號可以感知家人呼吸問題

【資料圖】

美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所（NIST）的研究人員開發(fā)了一種基于WiFi信號的微小變化來監(jiān)測呼吸的方法。他們說，他們的BreatheSmart深度學(xué)習(xí)算法可以幫助檢測家庭中是否有人有呼吸問題。

WiFi信號幾乎是無處不在的。它們在試圖連接設(shè)備和路由器時，會從表面反彈并穿過。但是任何運動都會改變信號的路徑，包括我們呼吸時身體的運動方式，如果我們有任何問題，這可能會改變。例如，如果你在咳嗽，你的胸部會有不同的移動。

其他研究人員已經(jīng)探索了使用WiFi信號來檢測人和運動，但他們的方法需要專用的傳感設(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BreatheSmart可以與市場上已有的路由器和設(shè)備一起使用。它只需要一個路由器和連接的設(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是指從一個設(shè)備，如電話或筆記本電腦，發(fā)送到路由器的信號。CSI信號是一致的，路由器了解它們應(yīng)該是什么樣子，但環(huán)境中的偏差，如信號受到表面或運動的影響，會修改信號。研究人員讓路由器每秒請求這些CSI信號多達10次，以更好地了解信號是如何被修改的。

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

Mosleh和負(fù)責(zé)NIST共享光譜計量學(xué)研究的Jason Coder希望開發(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)測一個人的呼吸的軟件。"我們收集數(shù)據(jù)的所有方式都是在接入點（在這種情況下是路由器）的軟件上完成的，這可以由手機上的一個應(yīng)用程序完成，"Coder說。"這項工作試圖闡述某人如何能夠開發(fā)和測試他們自己的算法。這是一個框架，幫助他們獲得相關(guān)的信息"。

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