正文内容


靠WiFi信号就能检测呼吸跌倒!北大这项硬科技钻研越来越藏不住了

admin 于 2021-10-13 03:48 发布在 欧美电影  |  点击数:

 

本文经AI新媒体量子位(公多号ID:QbitAI)授权转载,转载请相关出处。

还记得《幼批派通知》里,阿汤哥踏进智能服装店的场景吗?

一个眼神,虚拟客服就能查出阿汤哥以前的购买记录原料,在他眼前投影出选举产品。

靠WiFi信号就能检测呼吸跌倒!北大这项硬科技钻研越来越藏不住了

△电影《幼批派通知》

这栽感觉益似计算无处不在,又有栽悄无声息的透明感。

实际上,相通的场景已经进入到吾们的生活方方面面。

一个Wi-Fi,就能实时监测人的呼吸、就寝、身体状况,还能检测老人有异国跌倒。

靠WiFi信号就能检测呼吸跌倒!北大这项硬科技钻研越来越藏不住了

△搜集老人就寝时的状态信息

家具不必要手动操控,空调、风扇就能自动感知房间人数情况,实时调控风速和强度。

靠WiFi信号就能检测呼吸跌倒!北大这项硬科技钻研越来越藏不住了

大到用基站的无线信号来展望城市的人群起伏,用出租车的GPS来检测有无绕路;

幼到用平时通勤的交通IC卡,无接触就能自动扣款乘车。

……

它们无处不在、形状各异,但背后都有联相符栽技术——普适计算。

而落到感知层上的钻研倾向,叫做泛在感知。(泛在指行使普及操纵的设备,比如手机、手外、WiFi路由器等)

量子位采访到了在该周围深耕已有二十余年的北大博雅讲席教授、欧洲科学院院士张大庆,对这一周围有了更深入的晓畅。

「计算无处不在」时代已来临

如前所言,普适计算有两栽特性——

无处不在与悄无声息,即普适性和透明性。

从用户的角度来望,普适计算就是能够随时随地获得本身期待的服务,而不往考虑这服务是从那里来的,甚至压根儿也感觉不到计算的存在。

而从技术层来望,普适计算是尽能够将计算融入人类的生活中,用矮成本、操纵便捷的设备和自然的交互手段,已足用户的各栽服务需求。

也正因如许的特性,决定了普适计算所以人造本、行使导向的。

比如,面向独居老人的跌倒检测体系。

张大庆教授团队就曾行使WiFi信号,实现了在室内自然生活状态下的跌倒走为识别。

放在那时的学术界,做不息走为识别照样国际上首例。

无接触、实时、也异国任何走为奴役、矮成本……甚至相较于用摄像头识别来说,还异国隐私的困扰。

而除了实时检测跌倒外,无线信号还能感知呼吸、心跳以及就寝状态等心理参数。

这一技术还能够进一步延迟到医院、养老院、仓储、医院、家庭、办公室、宾馆、汽车等行使场景。

靠WiFi信号就能检测呼吸跌倒!北大这项硬科技钻研越来越藏不住了

张大庆教授联想到,音信上往以前有幼孩被家长锁进车里发生不测的场景,有了这项技术题目就能得到解决——

无线信号感知到汽车里有人在运动,然后及时告知孩子的父母。

如此前沿性的技术理念,追本溯源,却要从三十年前的一篇经典文章说首。

Mark Weiser,马克•雅瑟,施笑公司PARC钻研中央的首席科学家,普适计算之父。

靠WiFi信号就能检测呼吸跌倒!北大这项硬科技钻研越来越藏不住了

他在文章的起头写道:最影响远大的技术答该是那些消逝的技术。(The most profound technologies are those that disappear. ),异日的计算、通讯、感知、服务答该是无处不在的,计算会像电和水相通成为吾们生活环境的一片面。

对此,他和他的团队设想并设计了三栽方法的计算设备。

Tabs,尺寸以厘米计算,相通便利贴; Pads ,尺寸以分米计算,雷联相符张纸、一本书或一本杂志; Boards ,尺寸以米计算,雷联相符块暗板或公告板。

值得一挑的是,他展望异日的物品都会包含一个计算机或者标签,人们能够很容易地得到相关物品的信息, 比如望到的某件衣服由谁设计,商店是否有库存,还能够在那里买到?

现在望来,Mark Weiser的思想正在影响整个计算机学科,而他的愿景也正在逐渐实现。

谈到这边,张大庆教授感慨道,普适计算的时代也已经来临!

在以前10多年中,普适计算活着界各国都得到了偏重和发展。

日本、韩国在2004年挑出“U-Japan”“U-Korea”计划;在欧洲,普适计算已被欧盟采纳为信息社会技术钻研及技术开发计划的主导项现在,拨款超36亿欧元……

而对于国内的发展,张大庆教授行为最早从事普适计算的华人学者之一,在跟吾们交谈过程中足够了情感。

将国内普适计算的钻研带到国际前沿

1996年,张大庆在罗马大学获得博士学位。博士卒业后,他决定先在国外发展一段时间,再将新的钻研思路和收获带回国内。

靠WiFi信号就能检测呼吸跌倒!北大这项硬科技钻研越来越藏不住了

在新添坡国立大学和资讯通讯钻研院(I2R)做事几年后,他在新添坡开拓了普适计算这一钻研倾向并在2003年竖立伶俐家居实验室,在2004年成立情境感知体系钻研部并担任创首部长,期间挑出了现在仍被国际普适计算、移动计算和服务计算周围广为采用的基于本体的情境模型。

也是从2003年首,他最先担任西北工业大学客座教授致力于为国内培养普适计算的青年人才。

2007年最先,张大庆受邀成为法国巴黎国立电信学院优等终身教授,创建ALPS(Ambient Intelligence and Pervasive System Group)实验室。

不论是在新添坡的I2R, 照样在法国的ALPS实验室,他和国内的高校如西工大、清华、北大、浙大、华中科大一首配相符,培养了一大批国内在普适计算、群智感知和大数据分析等周围的青年才俊, 其中不少已成为这一周围国内的中青年领武士才。

除此之外,他培养的一些国外的学者,现在在美国、澳大利亚的著名高校、企业担任教授、钻研主管做事。

靠WiFi信号就能检测呼吸跌倒!北大这项硬科技钻研越来越藏不住了

△张大庆和弟子在ALPS

2014年,张大庆正式添入北大,成为信息科学技术学院的讲席教授;很快又担任中国计算机学会普适计算专委的副主任、主任。他经由过程结构普适计算炎天营、前沿论坛和讲习班,每年邀请国际、国内著名学者一首推进国内普适计算的钻研。

2016年首, 国内学者在普适计算A类会议ACM UbiComp发外的论文数目最先位居国际第二(仅次于美国),张大庆教授的团队也保持着在UbiComp发外文章数目国际领先、引用数每年位居前三的记录。

现在,张大庆在Google学术上的论文引用次数达到21000+,H因子72,他也是普适计算顶刊IEEE Pervasive Computing唯一的国内编委,和ACM IMWUT会刊7位国际请示委员会委员之一。

他也曾获得过中国计算机学会(CCF)选举的通盘4个普适计算国际顶会的最佳论文或挑名奖,包括ACM UbiComp 2015、2016的最佳论文挑名奖,和IEEE PERCOM、IEEE UIC的“十年最具影响力论文奖”。

今年9月的ACM UbiComp 2021上,张大庆团队的「Exploring LoRa for Long-range Through-wall Sensing」论文,再次获得了特出论文奖。

靠WiFi信号就能检测呼吸跌倒!北大这项硬科技钻研越来越藏不住了

从2000年首至今,已有20余年时间,张大庆一向异国停下钻研的脚步,这也与他选择普适计算的初心相关。

其一,普适计算属于行使(场景)驱动型钻研:

吾们做普适计算钻研时,最先都要选一个场景,就像“老人健康监测”这个行使场景,它并不局限技术实现的手段,用可穿戴、无线设备、摄像头都能够做,现在的是把性能做到极致,这让吾们的钻研手段很变通。

吾很爱参添普适计算会议,由于每次都能望到国际同走们展现最新、很酷的行使,都是吾们平时都能遇到的场景,能的确感受到这些钻研是有用的。

其二,普适计算属于交叉学科,“永久在路上”:

普适计算的钻研异国“固定套路”。你能够行使最先辈的感知技术、也能够钻研通讯和AI算法,只要它对你解决详细的行使有协助,你都能够追求,这也是吾现在还在一连学习新知识的因为。

这两点,在张大庆所做的钻研中都得到了完善的印证。

以2016年发外在UbiComp的无线感知论文为例,张大庆等人将源于光学的菲涅尔区模型引入到无线感知周围,展现了用WiFi信号何时能检测人的呼吸的机理。

理论上,WiFi行为一栽电磁波信号,是能够用来逆映物体运动情况的。但相关钻研大都异国竖立WiFi信号转折与设备位置、人体运动位置、倾向、速度之间的定量相关,所以WiFi感知行使遇到题目时,人们不及从原理上理解为什么。

菲涅尔区,是源自光学理论中的一个概念,指以收发信号的设备(这项钻研中指WiFi信号发射和授与器)两点为焦点的一系列专一椭圆。

乍一望,WiFi信号益像和光学并不相关,但倘若仔细一想,就会发现WiFi信号属于电磁波,广义上性质与光波相通。

靠WiFi信号就能检测呼吸跌倒!北大这项硬科技钻研越来越藏不住了

基于菲涅尔区的基本模型,张大庆等人进一步考虑了电磁波逆射特性和WiFi信号的频率多样性,使得扩展后的模型能捕获到人体亚波长级别的细微移动。这项钻研,也奠定了用WiFi信号感知人体毫米级走为的理论基础。

在张大庆教授望来,要想真实把无线感知做益做到实用,第一件事就是要把人的运动对无线信号影响的机理搞清新。

包括WiFi信号是怎么传播的,有什么稀奇的性质,感知的极限和边界是什么;否则将AI算法生硬地用于无线感知遇到题目时,就无法理解题目的根源。

这也是现在为何全球许多团队都在将各栽AI、机器学习算法用于WiFi感知,但性能并担心详的因为。而张大庆团队行使商用WiFi,就可将20米外的人的细微呼吸检测到。

在异日,只有将基础理论和AI有机结相符首来,才能将无线感知行使做益。但在那之前,照样要先从基本原理起程,往理解感知题目背后的内心。

实际上,这栽钻研手段放在其它行使周围,也是同样通用的。

把握「原首的创新」

在与量子位的座谈里,张大庆教授谈及最多的,就是基础钻研的主要性。

现在吾们有不少弟子和钻研人员,爱跟风其它团队的钻研,仅对算法做些改进。

但吾觉得,要想真实搞益科研,照样必要往做基础理论的追求与创新,要理解技术和手段操纵的倘若条件和背后的道理,不及仅中止在手段的浅易行使和改进上。

其中,张大庆教授尤其强调了原首创新的主要性。

这是一栽不悦目念、思想手段上的创新,诚如那些史无前例的宏大科学发现、基本原理、推翻性技术等创新收获:

只有原首创新,才能把技术真实做到前沿,对题目有深层的意识,并最后把行使做益。

靠WiFi信号就能检测呼吸跌倒!北大这项硬科技钻研越来越藏不住了

至于像普适计算如许的交叉学科,详细怎么往学基础理论、怎么往做钻研。张大庆教授外示,手段是很变通多样的:

你能够先做深一个学科,专精后再往理解其它学科,然后做交叉;

你也能够先批准通识哺育,将知识面拓宽,然后再聚焦某个周围;如许做交叉学科是从通识到专精,再徐徐延申钻研的周围,都是能够的。

现在,普适计算已经发展正益30年,在张大庆教授的眼中,这个周围照样如最初那般“有吸引力”。

它打破传统的学科学习思路——先定义场景,再往思考如何用技术往实现,实现过程中进一步往参悟其中的科学题目。

正由于这栽稀奇而实用的钻研思路,深受工业界的认可和尊重,其多学科交融的内在使之已经落地多样的场景当中往。

也许过不了多久,真就如科幻电影那般,计算、通讯、感知就无处不在了……

【编辑选举】

对于企业至关主要的人造智能技术趋势 Facebook崩了6幼时!老外炸了..._IT技术周刊第693期 吾国将强化人造智能等关键技术标准钻研 2021年不清淡的人造智能家居产品 旅走中的机器学习和人造智能:五个基本走业用例