(图片来源:Jason Dorfman/MIT CSAIL)
无线电信号与人工智能结合在一起,使研究人员能够做一些有趣的事情:可以看到人们在墙的另一边移动的骨骼状图像。虽然这听起来像是特警队在破门而入之前希望拥有的技术,但它已经以一种令人惊讶的方式被用于监控帕金森氏症患者在家中的活动。
该项目的高级研究员、麻省理工学院电子工程和计算机科学教授Dina Katabi说,人们对这种技术的兴趣可以追溯到几十年前。“那时美国国防部高级研究计划局(DARPA)有一个大计划,试图使用无线信号通过墙壁探测人们的情况,”她说。但在这项最新的研究之前,这些系统能达到的最佳效果就是描述出一个人在墙后的“斑点”形状。
这项技术现在能够揭示更精确的东西:它把场景中的人描绘成像骷髅一样的木棍,可以显示出他们在做日常活动时的实时动作,比如走路或坐下。它侧重的是身体的关键部位,包括肘关节,臀部和脚。当一个人--无论是否被一堵墙堵住时--移动一步时,“你会看到所探测到的骨架,或者是木棍的形状,也会移动一步,”她说。“如果那个人坐下来,你就会看到那个木棍人也会坐下来。”
工作原理是什么?
他们使用类似Wi-Fi的无线电信号,但信号远没有那么强。
该系统的工作原理是,这些无线电波可以穿透物体,如墙壁,然后从人体身上反射出去——人体大部分是水,无线电波都可以穿透——然后穿过墙壁反射回设备。现在的挑战是:你如何进行解读?”Katabi说。这就是人工智能发挥作用的地方,特别是一种叫做神经网络的
机器学习工具。
人工智能研究人员训练神经网络的方法——从数据中推断出它自己的规则以便学习——是通过给它添加注释信息。这个过程叫做监督学习。想要教一辆自动驾驶汽车遵守交通灯规则?显示包含交通灯的图像,并对其进行注释,以告知AI图像中交通灯的位置。神经网络通常用于解读图像,但也可以用于执行复杂的任务,如从一种语言翻译到另一种语言,甚至可以通过模仿给定的数据生成新的文本。
但在这种情况下,有一个问题。她说:“没有人能接收到无线信号,把它标在头部、关节的位置等等。换句话说:给图像贴上标签很容易,给从人身上发射出来的无线电波数据贴上标签就不那么容易了。”
他们的解决方案是,仅在训练期间,把无线电和摄像机连接起来,然后给相机创建的图像贴上标签,帮助神经网络将这些活动联系起来。这必须在没有墙的阻挡情况下完成,这样摄像机才能真正看到图像。她说,“我们用相机上的标签连同无线信号进行训练。”
训练结束后,他们惊讶地发现,尽管这个系统只对可见的人(而非被阻挡的人)进行了训练,但它可以发现隐藏的人。她说:“它能够看到并描绘出墙后的人形,尽管它在训练期间从未见过这种东西。”
不仅如此,它甚至可以通过人们的步态来区分他们。在另一个神经网络的帮助下,该系统可以看到人们走路的样子,然后,在另一个的例子中,对同一个人进行识别(即便是通过墙壁),识别个体的准确率超过83%。
该项技术的应用情况?
研究人员在一项小型研究中针对帕金森氏症患者已经开始使用这个系统。通过在病人家中安装这些设备,他们可以在舒适的环境下监控这些人的动作,而不需要借用摄像头——从这个意义上说,这种了解身体动作的方式比传统的视频监控方式具有更少的侵犯性。这项研究涉及7人,历时8周。
Katabi说,结果与用于评估患者的标准问卷“高度一致”。此外,它还揭示了关于帕金森患者生活质量的更多信息——行为和功能状态。Michael J. Fox基金会正资助进一步的研究。Katabi说,监测这样的病人可以帮助避免“白大褂综合症”,即病人在医生面前就诊时的表现与平时有较大差距。
上述的一切又都引发了隐私问题,但Katabi说,在没有得到人们的同意的情况下,这项技术不应该被用于人身上。