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除了上网之外,Wi-Fi还能干些什么?美国麻省理工学院（MIT）计算机科学以及人工智能研究室电子工程教授狄娜·卡塔比带领的研究团队,近日开发出一种全新的Wi-Vi系统,能够通过Wi-Fi发出的讯号隔墙了解人体动作的变化、识别手势和隔墙监控.实验结果表明,这种“眼睛”的穿透力真够厉害的,能够识认被遮住者的身份,最多时可达15个人,准确率为88%.它不但可以根据体型区分具体被测试对象的身份,而且即使对方离墙壁后面 8 米远的距离也能识别出来,准确度为76.4%,在 100 次实验中,细节捕捉范围在 4.84 厘米内有 90 次.
使用范围广泛
MIT研究人员表示,Wi-Vi系统可以被安装在智能手机或者特制的手持设备中,被执法部门和普通消费者使用.美国军方所使用的雷达系统体积十分巨大,一般都需要使用卡车进行运输,但官兵在部分情况下也需要依靠类似手持雷达的设备来帮助自己展开工作.
“Wi-Vi系统由于具备穿透墙壁探测能力而拥有巨大的发展空间,使某些绝对不可能的事情成为可能,堪称‘隔墙有眼透视术’.”卡塔比教授展望道,“它走向市场的时间不用太久,到时就会看到相关的商业化产品.”
体感游戏乐趣多
Wi-Vi技术未来的应用前景十分诱人,可以进一步丰富体感游戏.这是一种通过肢体动作变化来控制屏幕上游戏人物动作的新型电子游戏,玩家可以突破以往单纯以手柄按键输入的操作方式,用身体去感受.电子游戏最开始的输入方式来自于计算机键盘,后来衍生出的专业电子游戏机以手柄或操作台的形式来进行电子游戏内容.随着科技进步以及增强玩家游戏体验的需要,相关的游戏公司开发出了专业化和特异化的游戏输入设备以及大型街机游戏项目.
Wi-Vi技术更胜一筹,游戏玩家可以在将其同游戏手柄配合使用的情况下,走到另一个房间后继续“全身”投入到游戏当中,享受体感互动带来的愉悦.另外,该系统也可透过Wi-Fi讯号来侦测使用者手势以控制家中的灯光或其他电子装置.
追踪人体查心率
Wi-Vi系统利用低功率的WiFi讯号穿过墙壁,监测到信号返回的时长.可以通过这种反射信号的变化状况,对周边范围内的心脏跳动了如指掌.根据最新的研究报告显示,该项技术已经能够隔墙捕捉到胸膛几毫米起伏的微妙动作,从而监视周边情况以及人的身体状况.
一直以来,追踪人体的即时心率是一件非常困难的事情,如今却能够通过低成本可使用的技术完成.Wi-Vi系统为人们追踪人体重要信号开启了新的可能性,而传统方法很难捕捉到如此细微的变化,因为这种变化发生在每秒仅几毫米的运动中.
研发团队已经测试该信号很长时间,对被检测者的心率判断准确率可达99%,并且目前的信号足以同时追踪4人的心脏跳动情况.最近一段时间,研究人员一直在完善Wi-Vi追踪技术,而且还利用了无线信号来进行3D追踪,以便进一步拓展这项技术系统,达到识别人体轮廓或是追踪人类情绪的程度,而其监测也会通过将心率和呼吸作为强烈情感的指标而展开.
安全救护作用大
在Wi-Vi追踪技术的帮助之下,人们能够对居住在另一间房间的婴儿或者老人的心率进行监控,追踪他们的健康数据,而不需要使用任何可穿戴设备或特殊睡垫.检测家中独居老人的衣食住行,在其发生不测时及时发出警报,以便实施抢救.在住宅安全方面,可以监视人员流动和陌生人的进入,起到防盗作用.如果独自一人在夜间行走,并感觉到有人在跟踪自己,那么就可以用Wi-Vi系统来检查围墙后或拐角处是否有人.该系统还有望在诸如房屋倒塌和地震等灾后搜救工作方面发挥巨大作用,地震后被埋人员往往难以定位,而依靠它或许就能够及时找到生还者.
Wi-Vi追踪技术在执法时也大有用武之地.例如,警察在夜间一举突袭犯罪分子之前,可以使用这一设备预先探测他们所藏房屋内的情况.在绑架案件中,警方可以知道屋里的人是如何移动的,谁是受害者,绑匪是哪一个.
发展空间巨大
研究人员介绍说,用户可以利用智能手机向墙壁或其他障碍物发送Wi-Fi讯号,并测量对方的回波信号,以追踪墙壁后面人们的移动情况.该系统使用类似雷达或声呐成像的技术,只不过它传送的是Wi-Fi信号,不论被侦测的对象是处于关闭的房间内或是在墙的另一边.根据MIT所展示的影片,研究人员将Wi-Vi系统放置在一个房间内,只要有人进入该空间,便能根据人与Wi-Vi的远近来判断人的位置.
工作原理不复杂
Wi-Vi系统工作起来并不复杂,为了更好地获得回传信号,Wi-Vi系统会同时发射出两道频率不同的Wi-Fi讯号.如果其中一道信号检测到一个静止不动的物体,那么另一道信号则不会继续对该物体进行探测.倘若该系统探测到了移动的物体,那便可以在设备屏幕中进行成像显示.而且,Wi-Vi系统会自动忽略其他所有事物的反射,仅仅关注那些来自移动的人反射出的信号,实时监控到探测对象的不同动作.此外,它还可以确定房间里正在移动的人数以及他们之间的相对位置.
与雷达和声呐等大型监测跟踪系统相比,Wi-Vi系统的最大优势在于其设备规模较小,制作成本和能量消耗远比人们想象的要低许多.用户自助跟踪身体特征不需要大型设备支持,或者获得政府部门对于电波频率的使用许可,因此门槛很低,不存在什么障碍.Wi-Vi系统的编码程序可以被预置到一块硅面板中,将其内置到智能手机中的成本也不会比一个普通的Wi-Fi模块高出多少.该系统所用到的所有元件和一台手持Wi-Fi设备完全一样,而且不会对设备的电池续航能力造成太大影响.
按照卡塔比研究团队下一步的计划,将对Wi-Vi系统进一步升级.未来可以将其放到人所在的另外的房间,利用周围的WiFi讯号识别推、拉、刺、投等9种不同的手势,测出WiFi信号下人们动作所产生的多普勒频移.除了在范围上有优势外,一个配备多天线及支持MIMO（多输入多输出）的Wi-Fi基站可以支持多人识别,而且在同时进行手势操作的时候不混淆.
隐私保护需重视
Wi-Vi系统目前的成像像素还很低,其成像水平甚至比不上医用的X光,只是有些类似于跟踪飞机动态用的机场雷达而已.因此人们的隐私信息可以得到很好的保护,无需担忧有人会使用Wi-Vi系统在宾馆的隔壁房间对别人进行“偷窥”.该系统可以在不安装屋内摄像头的情况下,远程监控屋内人员的活动情况,而这样的监控方式通常不会让人感到自己的隐私受到了侵犯.
不过,卡塔比教授和他的团队担心,他们目前正在就如何使Wi-Vi系统拥有更高的成像分辨率展开研究.该系统或许在未来某一天可以显示出可识别的人脸,窥人隐私和安全会不会成为随之而来的问题?比如别人可以探测到你家里有没有人,通过肢体运动频率和心跳呼吸频率大致判断某人在干什么,里面是老人还是小孩,甚至坏人也可以用这个来判断是否可以安全地破门而入.再进一步,也有可能大致分辨出是谁在屋里.
Wi-Vi技术在军用和救援领域可以发挥重要作用,但同时也引发人们对个人隐私保护的担忧.卡塔比教授强调道,就像世界上所有其他技术一样,重点是在于人们会如何去使用它.政府相关部门应该未雨绸缪,在这一天到来之前,进一步完善有关如何使用这一设备的相关法律法规.
“无论Wi-Vi系统是被执法部门还是个人使用,都将带来一系列目前法律还无法回答的问题.”旧金山电子隐私集团电子前沿基金会律师哈尼·法科郝瑞指出,“我们都知道,地理位置数据也是隱私信息的一部分,因为即便是你在屋内的移动情况也可以透露出有关于你的许多信息.”
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参考文献：
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