（文章來源：教育新聞網）

我們生活在一個無線信號的世界中，它在我們周圍流動并從我們的身體反彈。麻省理工學院的研究人員現在正在利用這些信號反射為科學家和護理人員提供有關人們行為和健康的寶貴見解。

該系統稱為Marko，可將低功率射頻(RF)信號傳輸到環境中。如果信號已經從移動中的人身上反彈出來，它將以某些變化返回系統。然后，新穎的算法會分析這些變化的反射，并將其與特定的個人相關聯。然后，系統跟蹤圍繞數字平面圖的每個人的運動。將這些運動方式與其他數據進行匹配可以提供有關人們如何與彼此以及環境交互的見解。

在本周舉行的計算機系統人為因素會議上發表的一篇論文中，研究人員描述了該系統及其在六個位置的實際用途：兩個輔助生活設施，三對情侶居住的公寓和一間四位居民的聯排別墅。案例研究證明了該系統僅基于無線信號即可區分個人的能力-并揭示了一些有用的行為模式。

在患者家屬和看護者的允許下，研究人員在一個輔助的生活設施中對一名癡呆癥患者進行了監測，該癡呆癥患者常常因不明原因而變得煩躁不安。在一個多月的時間里，他們測量了患者在其單位區域之間起搏的增加-這是一種激動的跡象。通過將增加的步調與訪客記錄相匹配，他們確定患者在家庭訪問后的幾天內會更加激動。研究人員說，這表明Marko可以提供一種新的被動方式來跟蹤患者在家中的功能健康狀況。

“我們通過數據發現了這些有趣的地方，”第一作者，計算機科學與人工智能實驗室(CSAIL)的博士生Chen-Yu Su說道。“我們生活在無線信號的海洋中，我們走來走去的方式改變了這些反射。我們開發了一種系統，可以監聽這些反射……以更好地了解人們的行為和健康狀況?！?/p>

這項研究由Dina Katabi領導，他是電機工程和計算機科學系的Andrew和Erna Viterbi教授，也是MIT無線網絡和移動計算中心(Wireless @ MIT)的負責人。CSAIL研究生趙明敏，李光和和校友Rumen Hristov SM '16也是卡塔比(Katabi)和許(徐)的佼佼者。

當部署在家里時，Marko會發射出RF信號。當信號反彈時，它會創建一種熱圖，分為垂直和水平“框架”，指示人們在三維空間中的位置。人們在地圖上顯示為明亮的斑點。垂直框架捕獲人的身高和體形，而水平框架確定其大致位置。當人們走路時，系統會分析RF幀(每秒約30個)，以生成稱為軌跡小軌跡的短軌跡。

卷積神經網絡-一種通常用于圖像處理的機器學習模型-使用這些小軌跡來分離某些人的反射。對于它感測到的每個人，系統都會創建兩個“過濾蒙版”，它們是圍繞該人的小圓圈。這些遮罩基本上可以濾除圓外的所有信號，從而在移動時鎖定個人的軌跡和身高。結合所有這些信息-高度，身材和運動-網絡將特定的RF反射與特定的個人相關聯。

但是要將身份標記到這些匿名Blob上，必須首先對系統進行“培訓”。幾天來，人們佩戴了低功率加速度傳感器，該傳感器可用于以各自的身份標記反射的無線電信號。在實踐中部署Marko時，首先會生成用戶的Tracklet。然后，一種算法將某些加速度特征與運動特征相關聯。例如，當用戶走路時，加速度會隨著步幅振蕩，但是當他們停下來時，加速度變為一條平線。該算法找到加速度數據和小軌跡之間的最佳匹配，并使用用戶的身份標記小軌跡。這樣，Marko可以了解哪些反射信號與特定身份相關。

傳感器永遠不需要充電，經過培訓，個人無需再次佩戴它們。在家庭部署中，Marko能夠以85%至95%的準確性標記新住宅中個人的身份。

研究人員希望醫療機構能夠使用Marko進行被動監測，例如，患者如何與家人和看護人互動以及患者是否按時接受藥物治療。例如，在一個輔助的生活設施中，研究人員指出，護士在特定的時間走到病人房間的藥柜，然后走到病人的床。這表明護士已在那些特定時間服用了患者的藥物。

該系統還可以替代心理學家或行為科學家當前使用的問卷和日記，以獲取有關其研究對象的家庭動態，日程安排或睡眠方式以及其他行為的數據。這些傳統的錄制方法可能不準確，存在偏見，并且不適合長期研究，因為人們可能不得不回憶起幾天或幾周前所做的事情。一些研究人員已開始為人們配備可穿戴式傳感器，以監控運動和生物識別信息。但是，尤其是老年患者，常常忘記佩戴或充電。Hsu說：“這里的動機是為研究人員設計更好的工具。”

為什么不只安裝相機?對于初學者，這將需要有人觀看并手動記錄所有必要的信息。另一方面，Marko會自動將行為模式(例如運動，睡眠和互動)標記到特定區域，日期和時間。Hsu補充說，視頻只是更具侵略性，“大多數人尤其是在自己的家中，不總是一直在拍攝影片。使用無線電信號進行所有這些工作在獲得一定程度的幫助之間取得了很好的平衡。信息，但不會讓人感到不適。”

Katabi和她的學生還計劃將Marko與他們以前的工作結合起來，以根據周圍的無線電信號推斷出呼吸和心率。然后，將使用Marko將這些生物特征與相應的個人相關聯。它還可以跟蹤人們的步行速度，這是老年患者功能健康的良好指標。
? ? ?（責任編輯：fqj）