Дослідники з американського Національного інституту стандартів і технологій (NIST) використовують дані про поширення сигналу Wi-Fi в приміщенні, щоб діагностувати порушення дихання. Алгоритм працює з існуючими маршрутизаторами та пристроями Wi-Fi.
Маршрутизатори Wi-Fi постійно передають електромагнітний сигнал в радіочастотному діапазоні, пояснюють вчені. Це випромінювання відбивається або проходить через все навколо: стіни, меблі і навіть людей. Рух людини в приміщенні і навіть просте дихання трохи змінюють шлях сигналу від роутера до пристрою користувача.
Дослідники використовували медичний манекен, що імітує проблеми з диханням, щоб дослідити, як порушення впливають на сигнал Wi-Fi. Зображення: R. Jacobson / NIST
Дослідники розробили алгоритм глибокого навчання BreatheSmart, який може аналізувати ці найменші зміни та вимірювати частоту дихання людини. Для оцінки програма використовує дані про стан каналу (CSI), які представляють набір сигналів, що надсилаються від клієнта (наприклад, мобільного телефону або ноутбука) до точки доступу (наприклад, маршрутизатора).
Сигнал CSI, що надсилається клієнтським пристроєм, завжди однаковий, і точка доступу, яка отримує такі сигнали, знає, як вони повинні виглядати. Але коли сигнали CSI поширюються через навколишнє середовище, вони спотворюються, коли відбиваються від предметів або втрачають силу. Точка доступу аналізує кількість спотворень для коригування та оптимізації каналу.
Дослідники модифікували прошивку маршрутизатора, щоб запитувати ці потоки частіше, до 10 разів на секунду, щоб отримати детальну картину того, як змінюється сигнал. Оскільки набір даних мінімальний – такі зміни не впливають на швидкість доступу до інтернету, зазначають автори роботи.
Алгоритм штучного інтелекту обробляє весь вхідний набір даних і може виявляти аномалії, наприклад, утруднене дихання, почастішання дихання або хрипи в легенях.