麻省理工研發(fā)了一個全新的無線智能探測系統(tǒng)，有望助力帕金森患者的治療

通過無線電波與人工智能的結(jié)合，麻省理工學(xué)院的研究人員研發(fā)了一個全新的探測系統(tǒng)：可以看到墻另一邊的人移動的骨骼狀圖像。雖然這聽起來像是特警隊在破門而入之前希望擁有的技術(shù)，但它已經(jīng)以一種令人驚訝的方式被用于監(jiān)控帕金森癥患者在家中的活動。

該項目的高級研究員、麻省理工學(xué)院電子工程和計算機(jī)科學(xué)教授迪娜·卡塔比(Dina Katabi)說：“人們對這種技術(shù)的興趣可以追溯到幾十年前，美國國防部高級研究計劃局(DARPA)曾有一個重大項目，試圖使用無線信號探測位于墻壁后的人。但在這項最新的研究之前，這些系統(tǒng)所能做的只是顯示一個人在墻后的斑點狀圖形?！?/p>

如今，這項技術(shù)能夠更精確的顯示信息：它能把場景中的人描繪成像骷髏一樣的木棍，同時顯示出他們在做日?；顒訒r的實時動作，比如行走和坐臥。這項技術(shù)的重點在于檢測人體的關(guān)鍵部位，包括肘關(guān)節(jié)、臀部和腳?？ㄋ日f道：“當(dāng)在墻后面的人開始移動時，你就會看到系統(tǒng)創(chuàng)建的火柴人會做出相同的動作，如果那個人坐下來，你就會看到系統(tǒng)中的火柴人也坐下來?！?/p>

一、無線電信號反射出人體，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加以識別

該系統(tǒng)的工作原理是：通過使用和WIFI類似的無線電信號穿透物體，如墻壁，再反射出人體——由于人體大部分由水組成，無線電無法穿透——之后再穿過墻壁回到設(shè)備中?，F(xiàn)在的問題是：如何解讀系統(tǒng)回傳的信息？卡塔比說：“這就是人工智能，特別是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)機(jī)器學(xué)習(xí)發(fā)揮作用的地方。”

人工智能研究人員通過添加注釋信息來訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，使它能從數(shù)據(jù)中推斷出自己的規(guī)則以便學(xué)習(xí)，這個過程就叫做監(jiān)督學(xué)習(xí)。如果想要教一輛自動駕駛汽車紅綠燈是什么樣的，你需要顯示包含紅綠燈的圖像，并對其進(jìn)行注釋，以便告訴AI什么是紅綠燈。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)通常用來解析圖像，但也可以用來執(zhí)行復(fù)雜的任務(wù)，比如從一種語言翻譯到另一種語言，甚至可以通過模仿所給出的數(shù)據(jù)生成新的文本。

但在這種情況下，有一個問題：沒有人能通過無線電無線電信號分析出哪個位置是頭，哪個位置是腳。換句話說，通過圖像處理信息很容易，但通過人身上反射的無線電信號數(shù)據(jù)處理信息就沒那么輕松了。

研究團(tuán)隊的解決方案是在訓(xùn)練期間，把信號接收器和攝像機(jī)連接起來，然后給攝像機(jī)創(chuàng)建的圖像貼上信息標(biāo)簽，幫助神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)將這些活動聯(lián)系起來。為了能讓攝像機(jī)真正接受到圖像信號，這些工作必須在沒有墻的情況下完成?？ㄋ冉忉尩溃骸拔覀兪褂脭z像機(jī)上的信息標(biāo)簽和同時發(fā)生的無線電信號來對它們進(jìn)行訓(xùn)練?！?/p>

訓(xùn)練結(jié)束后，他們驚訝地發(fā)現(xiàn)，盡管這個系統(tǒng)只對可見的人進(jìn)行了訓(xùn)練，但他們依然能探測到隱藏于墻背后的人?！八鼈兡芸吹讲⒚枥L出墻壁后面的人形，盡管在訓(xùn)練中它們從未見過?！?卡塔比說道。

不僅如此，它甚至可以通過人們的步態(tài)來區(qū)分他們。在另一個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的幫助下，該系統(tǒng)可以記錄人們走路的特征并識別不同的人，即使隔著墻壁，識別個體的準(zhǔn)確率仍超過83%。

二、初步應(yīng)用于治療帕金森患者

研究人員已開始將這項系統(tǒng)付諸實踐，在一項針對帕金森患者的小型研究中，通過在病人家中安裝這些設(shè)備，他們可以在舒適的環(huán)境下監(jiān)控患者的動作，而不需要使用攝像頭。從這個意義上說，它比傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控少了些許侵入性。這項研究共涉及7人，歷時8周。

卡塔比說：“系統(tǒng)分析的結(jié)果與用于評估患者的標(biāo)準(zhǔn)問卷‘高度相關(guān)’?！?此外，它還揭示了關(guān)于帕金森患者生活質(zhì)量的更多信息。目前，Michael J. Fox基金會正在資助團(tuán)隊進(jìn)行進(jìn)一步的研究；卡塔比說，通過這種方式監(jiān)測病人可以幫助患者避免“白大褂綜合癥”，即病人在醫(yī)生面前就診時表現(xiàn)不同。

這項技術(shù)的使用也會引發(fā)相應(yīng)的隱私問題，但卡塔比解釋過，在沒有得到人們同意的情況下，它不會被應(yīng)用于任何人身上。