Исследователи из американского Национального института стандартов и технологий (NIST) используют данные о распространении сигнала Wi-Fi в помещении, чтобы диагностировать нарушения дыхания. Алгоритм работает с существующими маршрутизаторами и устройствами Wi-Fi.
Маршрутизаторы Wi-Fi постоянно передают электромагнитный сигнал в радиочастотном диапазоне, объясняют ученые. Это излучение отражается или проходит через все вокруг: стены, мебель и даже людей. Движение человека в помещении и даже простое дыхание немного изменяют путь сигнала от роутера до устройства пользователя.
Исследователи использовали медицинский манекен, имитирующий проблемы с дыханием, чтобы исследовать, как нарушения влияют на сигнал Wi-Fi. Изображение: R. Jacobson/NIST
Исследователи разработали алгоритм глубокого обучения BreatheSmart, который может анализировать эти мельчайшие изменения и измерять частоту дыхания человека. Для оценки программа использует данные о состоянии канала (CSI), которые представляют набор сигналов, отправляемых от клиента (например, мобильного телефона или ноутбука) к точке доступа (например, маршрутизатору).
Сигнал CSI, отправляемый клиентским устройством, всегда один и тот же, и точка доступа, получающая такие сигналы, знает, как они должен выглядеть. Но по мере того, как сигналы CSI распространяются через окружающую среду, они искажаются, когда отражаются от предметов или теряют силу. Точка доступа анализирует количество искажений для корректировки и оптимизации канала.
Исследователи модифицировали прошивку маршрутизатора, чтобы запрашивать эти потоки чаще, до 10 раз в секунду, чтобы получить подробную картину того, как меняется сигнал. Поскольку набор данных минимален — такие изменения не влияют на скорость доступа к интернету, отмечают авторы работы.
Алгоритм искусственного интеллекта обрабатывает весь поступающий набор данных и может выявлять аномалии, например, затрудненное дыхание, учащение дыхания или хрипы в легких.
