通過無線電波與人工智能的結(jié)合，麻省理工學院的研究人員研發(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，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、麻省理工學院電子工程和計算機科學教授迪娜·卡塔比(Dina Katabi)說：“人們對這種技術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。”
如今，這項技術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常活動時的實時動作，比如行走和坐臥。這項技術的重點在于檢測人體的關鍵部位，包括肘關節(jié)、臀部和腳。卡塔比說道：“當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。”
一、無線電信號反射出人體，神經(jīng)網(wǎng)絡加以識別
RF-Pose系統(tǒng)的工作原理是：傳輸比WiFi功率低1000倍的無線信號，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備中
RF-Pose系統(tǒng)使用無線信號，可以作為一個醫(yī)療保健系統(tǒng)，監(jiān)測患者在墻壁另一側(cè)的運動。
（圖片來源：Jason Dorfman / MIT CSAIL）
現(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)絡機器學習發(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練神經(jīng)網(wǎng)絡，使它能從數(shù)據(jù)中推斷出自己的規(guī)則以便學習，這個過程就叫做監(jiān)督學習。以一個識別貓的神經(jīng)網(wǎng)絡為例，其需要人們找到一個很大的圖片數(shù)據(jù)庫，并且將其中的圖片都標注為“是貓”和“不是貓”。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，并對其進行注釋，以便告訴AI什么是紅綠燈。
（圖片來源：MIT CSAIL）
為了解決這一難題，研究者使用無線設備和攝像頭來采集數(shù)據(jù)。他們拍攝了數(shù)千張人類活動場景（如行走、說話、坐下、開門和等電梯）的照片。神經(jīng)網(wǎng)絡通常用來解析圖像，但也可以用來執(zhí)行復雜的任務，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。
（圖片來源：MIT CSAIL）
研究團隊的解決方案是在訓練期間，把信號接收器和攝像機連接起來，然后給攝像機創(chuàng)建的圖像貼上信息標簽，并且提取出不同姿勢的人類簡略骨架（火柴人圖，用于表示人體姿態(tài)），將其與無線信號對應起來。這樣的組合能讓系統(tǒng)學習出場景中無線信號和火柴人圖之間的關聯(lián)，幫助神經(jīng)網(wǎng)絡將這些活動聯(lián)系起來。
為了能讓攝像機真正接受到圖像信號，這些訓練工作必須在沒有墻的情況下完成。卡塔比解釋道：“我們使用攝像機上的信息標簽和同時發(fā)生的無線電信號來對它們進行訓練。”
訓練結(jié)束后，他們驚訝地發(fā)現(xiàn)，盡管這個系統(tǒng)只對可見的人進行了訓練，但他們依然能探測到隱藏于墻背后的人。“它們能看到并描繪出墻壁后面的人形，盡管在訓練中它們從未見過。” 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，識別個體的準確率仍超過83%。
二、初步應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準問卷‘高度相關’。” 此外，它還揭示了關于帕金森患者生活質(zhì)量的更多信息。目前，Michael J. Fox基金會正在資助團隊進行進一步的研究；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。
這項技術的使用也會引發(fā)相應的隱私問題，但卡塔比解釋過，在沒有得到人們同意的情況下，它不會被應用于任何人身上。