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

通過(guò)無(wú)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(gè)全新的探測(cè)系統(tǒng)：可以看到墻另一邊的人移動(dòng)的骨骼狀圖像。雖然這聽(tīng)起來(lái)像是特警隊(duì)在破門(mén)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(dòng)。

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

如今，這項(xiàng)技術(shù)能夠更精確的顯示信息：它能把場(chǎng)景中的人描繪成像骷髏一樣的木棍，同時(shí)顯示出他們?cè)谧鋈粘；顒?dòng)時(shí)的實(shí)時(shí)動(dòng)作，比如行走和坐臥。這項(xiàng)技術(shù)的重點(diǎn)在于檢測(cè)人體的關(guān)鍵部位，包括肘關(guān)節(jié)、臀部和腳?？ㄋ日f(shuō)道：“當(dāng)在墻后面的人開(kāi)始移動(dòng)時(shí)，你就會(huì)看到系統(tǒng)創(chuàng)建的火柴人會(huì)做出相同的動(dòng)作，如果那個(gè)人坐下來(lái)，你就會(huì)看到系統(tǒng)中的火柴人也坐下來(lái)?！?/p>

一、無(wú)線電信號(hào)反射出人體，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加以識(shí)別

該系統(tǒng)的工作原理是：通過(guò)使用和WIFI類似的無(wú)線電信號(hào)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(wú)線電無(wú)法穿透——之后再穿過(guò)墻壁回到設(shè)備中?，F(xiàn)在的問(wèn)題是：如何解讀系統(tǒng)回傳的信息？卡塔比說(shuō)：“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?！?/p>

人工智能研究人員通過(guò)添加注釋信息來(lái)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(gè)過(guò)程就叫做監(jiān)督學(xué)習(xí)。如果想要教一輛自動(dòng)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(duì)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(lái)解析圖像，但也可以用來(lái)執(zhí)行復(fù)雜的任務(wù)，比如從一種語(yǔ)言翻譯到另一種語(yǔ)言，甚至可以通過(guò)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(gè)問(wèn)題：沒(méi)有人能通過(guò)無(wú)線電無(wú)線電信號(hào)分析出哪個(gè)位置是頭，哪個(gè)位置是腳。換句話說(shuō)，通過(guò)圖像處理信息很容易，但通過(guò)人身上反射的無(wú)線電信號(hào)數(shù)據(jù)處理信息就沒(méi)那么輕松了。

研究團(tuán)隊(duì)的解決方案是在訓(xùn)練期間，把信號(hào)接收器和攝像機(jī)連接起來(lái)，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(dòng)聯(lián)系起來(lái)。為了能讓攝像機(jī)真正接受到圖像信號(hào)，這些工作必須在沒(méi)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(shí)發(fā)生的無(wú)線電信號(hào)來(lái)對(duì)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(gè)系統(tǒng)只對(duì)可見(jiàn)的人進(jìn)行了訓(xùn)練，但他們依然能探測(cè)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(xùn)練中它們從未見(jiàn)過(guò)?！?卡塔比說(shuō)道。

不僅如此，它甚至可以通過(guò)人們的步態(tài)來(lái)區(qū)分他們。在另一個(gè)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(shí)別不同的人，即使隔著墻壁，識(shí)別個(gè)體的準(zhǔn)確率仍超過(guò)83%。

二、初步應(yīng)用于治療帕金森患者

研究人員已開(kāi)始將這項(xiàng)系統(tǒng)付諸實(shí)踐，在一項(xiàng)針對(duì)帕金森患者的小型研究中，通過(guò)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(dòng)作，而不需要使用攝像頭。從這個(gè)意義上說(shuō)，它比傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控少了些許侵入性。這項(xiàng)研究共涉及7人，歷時(shí)8周。

卡塔比說(shuō)：“系統(tǒng)分析的結(jié)果與用于評(píng)估患者的標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)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(huì)正在資助團(tuán)隊(duì)進(jìn)行進(jìn)一步的研究；卡塔比說(shuō)，通過(guò)這種方式監(jiān)測(cè)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(shí)表現(xiàn)不同。

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