能隔墻透視的Wi—Vi系統(tǒng)

章江

除了上網(wǎng)之外，Wi-Fi還能干些什么？美國麻省理工學(xué)院（MIT）計(jì)算機(jī)科學(xué)以及人工智能研究室電子工程教授狄娜·卡塔比帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)，近日開發(fā)出一種全新的Wi-Vi系統(tǒng)，能夠通過Wi-Fi發(fā)出的訊號隔墻了解人體動作的變化、識別手勢和隔墻監(jiān)控。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，這種“眼睛”的穿透力真夠厲害的，能夠識認(rèn)被遮住者的身份，最多時(shí)可達(dá)15個(gè)人，準(zhǔn)確率為88%。它不但可以根據(jù)體型區(qū)分具體被測試對象的身份，而且即使對方離墻壁后面 8 米遠(yuǎn)的距離也能識別出來，準(zhǔn)確度為76.4%，在 100 次實(shí)驗(yàn)中，細(xì)節(jié)捕捉范圍在 4.84 厘米內(nèi)有 90 次。

使用范圍廣泛

MIT研究人員表示，Wi-Vi系統(tǒng)可以被安裝在智能手機(jī)或者特制的手持設(shè)備中，被執(zhí)法部門和普通消費(fèi)者使用。美國軍方所使用的雷達(dá)系統(tǒng)體積十分巨大，一般都需要使用卡車進(jìn)行運(yùn)輸，但官兵在部分情況下也需要依靠類似手持雷達(dá)的設(shè)備來幫助自己展開工作。

“Wi-Vi系統(tǒng)由于具備穿透墻壁探測能力而擁有巨大的發(fā)展空間，使某些絕對不可能的事情成為可能，堪稱‘隔墻有眼透視術(shù)。”卡塔比教授展望道，“它走向市場的時(shí)間不用太久，到時(shí)就會看到相關(guān)的商業(yè)化產(chǎn)品?！?/p>

體感游戲樂趣多

Wi-Vi技術(shù)未來的應(yīng)用前景十分誘人，可以進(jìn)一步豐富體感游戲。這是一種通過肢體動作變化來控制屏幕上游戲人物動作的新型電子游戲，玩家可以突破以往單純以手柄按鍵輸入的操作方式，用身體去感受。電子游戲最開始的輸入方式來自于計(jì)算機(jī)鍵盤，后來衍生出的專業(yè)電子游戲機(jī)以手柄或操作臺的形式來進(jìn)行電子游戲內(nèi)容。隨著科技進(jìn)步以及增強(qiáng)玩家游戲體驗(yàn)的需要，相關(guān)的游戲公司開發(fā)出了專業(yè)化和特異化的游戲輸入設(shè)備以及大型街機(jī)游戲項(xiàng)目。

Wi-Vi技術(shù)更勝一籌，游戲玩家可以在將其同游戲手柄配合使用的情況下，走到另一個(gè)房間后繼續(xù)“全身”投入到游戲當(dāng)中，享受體感互動帶來的愉悅。另外，該系統(tǒng)也可透過Wi-Fi訊號來偵測使用者手勢以控制家中的燈光或其他電子裝置。

追蹤人體查心率

Wi-Vi系統(tǒng)利用低功率的WiFi訊號穿過墻壁，監(jiān)測到信號返回的時(shí)長?？梢酝ㄟ^這種反射信號的變化狀況，對周邊范圍內(nèi)的心臟跳動了如指掌。根據(jù)最新的研究報(bào)告顯示，該項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)能夠隔墻捕捉到胸膛幾毫米起伏的微妙動作，從而監(jiān)視周邊情況以及人的身體狀況。

一直以來，追蹤人體的即時(shí)心率是一件非常困難的事情，如今卻能夠通過低成本可使用的技術(shù)完成。Wi-Vi系統(tǒng)為人們追蹤人體重要信號開啟了新的可能性，而傳統(tǒng)方法很難捕捉到如此細(xì)微的變化，因?yàn)檫@種變化發(fā)生在每秒僅幾毫米的運(yùn)動中。

研發(fā)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)測試該信號很長時(shí)間，對被檢測者的心率判斷準(zhǔn)確率可達(dá)99%，并且目前的信號足以同時(shí)追蹤4人的心臟跳動情況。最近一段時(shí)間，研究人員一直在完善Wi-Vi追蹤技術(shù)，而且還利用了無線信號來進(jìn)行3D追蹤，以便進(jìn)一步拓展這項(xiàng)技術(shù)系統(tǒng)，達(dá)到識別人體輪廓或是追蹤人類情緒的程度，而其監(jiān)測也會通過將心率和呼吸作為強(qiáng)烈情感的指標(biāo)而展開。

安全救護(hù)作用大

在Wi-Vi追蹤技術(shù)的幫助之下，人們能夠?qū)幼≡诹硪婚g房間的嬰兒或者老人的心率進(jìn)行監(jiān)控，追蹤他們的健康數(shù)據(jù)，而不需要使用任何可穿戴設(shè)備或特殊睡墊。檢測家中獨(dú)居老人的衣食住行，在其發(fā)生不測時(shí)及時(shí)發(fā)出警報(bào)，以便實(shí)施搶救。在住宅安全方面，可以監(jiān)視人員流動和陌生人的進(jìn)入，起到防盜作用。如果獨(dú)自一人在夜間行走，并感覺到有人在跟蹤自己，那么就可以用Wi-Vi系統(tǒng)來檢查圍墻后或拐角處是否有人。該系統(tǒng)還有望在諸如房屋倒塌和地震等災(zāi)后搜救工作方面發(fā)揮巨大作用，地震后被埋人員往往難以定位，而依靠它或許就能夠及時(shí)找到生還者。

Wi-Vi追蹤技術(shù)在執(zhí)法時(shí)也大有用武之地。例如，警察在夜間一舉突襲犯罪分子之前，可以使用這一設(shè)備預(yù)先探測他們所藏房屋內(nèi)的情況。在綁架案件中，警方可以知道屋里的人是如何移動的，誰是受害者，綁匪是哪一個(gè)。

發(fā)展空間巨大

研究人員介紹說，用戶可以利用智能手機(jī)向墻壁或其他障礙物發(fā)送Wi-Fi訊號，并測量對方的回波信號，以追蹤墻壁后面人們的移動情況。該系統(tǒng)使用類似雷達(dá)或聲吶成像的技術(shù)，只不過它傳送的是Wi-Fi信號，不論被偵測的對象是處于關(guān)閉的房間內(nèi)或是在墻的另一邊。根據(jù)MIT所展示的影片，研究人員將Wi-Vi系統(tǒng)放置在一個(gè)房間內(nèi)，只要有人進(jìn)入該空間，便能根據(jù)人與Wi-Vi的遠(yuǎn)近來判斷人的位置。

工作原理不復(fù)雜

Wi-Vi系統(tǒng)工作起來并不復(fù)雜，為了更好地獲得回傳信號，Wi-Vi系統(tǒng)會同時(shí)發(fā)射出兩道頻率不同的Wi-Fi訊號。如果其中一道信號檢測到一個(gè)靜止不動的物體，那么另一道信號則不會繼續(xù)對該物體進(jìn)行探測。倘若該系統(tǒng)探測到了移動的物體，那便可以在設(shè)備屏幕中進(jìn)行成像顯示。而且，Wi-Vi系統(tǒng)會自動忽略其他所有事物的反射，僅僅關(guān)注那些來自移動的人反射出的信號，實(shí)時(shí)監(jiān)控到探測對象的不同動作。此外，它還可以確定房間里正在移動的人數(shù)以及他們之間的相對位置。

與雷達(dá)和聲吶等大型監(jiān)測跟蹤系統(tǒng)相比，Wi-Vi系統(tǒng)的最大優(yōu)勢在于其設(shè)備規(guī)模較小，制作成本和能量消耗遠(yuǎn)比人們想象的要低許多。用戶自助跟蹤身體特征不需要大型設(shè)備支持，或者獲得政府部門對于電波頻率的使用許可，因此門檻很低，不存在什么障礙。Wi-Vi系統(tǒng)的編碼程序可以被預(yù)置到一塊硅面板中，將其內(nèi)置到智能手機(jī)中的成本也不會比一個(gè)普通的Wi-Fi模塊高出多少。該系統(tǒng)所用到的所有元件和一臺手持Wi-Fi設(shè)備完全一樣，而且不會對設(shè)備的電池續(xù)航能力造成太大影響。

按照卡塔比研究團(tuán)隊(duì)下一步的計(jì)劃，將對Wi-Vi系統(tǒng)進(jìn)一步升級。未來可以將其放到人所在的另外的房間，利用周圍的WiFi訊號識別推、拉、刺、投等9種不同的手勢，測出WiFi信號下人們動作所產(chǎn)生的多普勒頻移。除了在范圍上有優(yōu)勢外，一個(gè)配備多天線及支持MIMO（多輸入多輸出）的Wi-Fi基站可以支持多人識別，而且在同時(shí)進(jìn)行手勢操作的時(shí)候不混淆。

隱私保護(hù)需重視

Wi-Vi系統(tǒng)目前的成像像素還很低，其成像水平甚至比不上醫(yī)用的X光，只是有些類似于跟蹤飛機(jī)動態(tài)用的機(jī)場雷達(dá)而已。因此人們的隱私信息可以得到很好的保護(hù)，無需擔(dān)憂有人會使用Wi-Vi系統(tǒng)在賓館的隔壁房間對別人進(jìn)行“偷窺”。該系統(tǒng)可以在不安裝屋內(nèi)攝像頭的情況下，遠(yuǎn)程監(jiān)控屋內(nèi)人員的活動情況，而這樣的監(jiān)控方式通常不會讓人感到自己的隱私受到了侵犯。

不過，卡塔比教授和他的團(tuán)隊(duì)擔(dān)心，他們目前正在就如何使Wi-Vi系統(tǒng)擁有更高的成像分辨率展開研究。該系統(tǒng)或許在未來某一天可以顯示出可識別的人臉，窺人隱私和安全會不會成為隨之而來的問題？比如別人可以探測到你家里有沒有人，通過肢體運(yùn)動頻率和心跳呼吸頻率大致判斷某人在干什么，里面是老人還是小孩，甚至壞人也可以用這個(gè)來判斷是否可以安全地破門而入。再進(jìn)一步，也有可能大致分辨出是誰在屋里。

Wi-Vi技術(shù)在軍用和救援領(lǐng)域可以發(fā)揮重要作用，但同時(shí)也引發(fā)人們對個(gè)人隱私保護(hù)的擔(dān)憂?？ㄋ冉淌趶?qiáng)調(diào)道，就像世界上所有其他技術(shù)一樣，重點(diǎn)是在于人們會如何去使用它。政府相關(guān)部門應(yīng)該未雨綢繆，在這一天到來之前，進(jìn)一步完善有關(guān)如何使用這一設(shè)備的相關(guān)法律法規(guī)。

“無論Wi-Vi系統(tǒng)是被執(zhí)法部門還是個(gè)人使用，都將帶來一系列目前法律還無法回答的問題?！迸f金山電子隱私集團(tuán)電子前沿基金會律師哈尼·法科郝瑞指出，“我們都知道，地理位置數(shù)據(jù)也是隱私信息的一部分，因?yàn)榧幢闶悄阍谖輧?nèi)的移動情況也可以透露出有關(guān)于你的許多信息?！?