Інженери використовують штучний інтелект для виявлення серцевих скорочень у сигналах Wi-Fi (Зображення: J Studios via Getty Images)
Інженери використали штучний інтелект (ШІ) та дешеве, готове обладнання для перетворення амплітуди сигналів Wi-Fi на оцінки частоти серцевих скорочень людини.
Точність цієї системи, яка називається Pulse-Fi, є надзвичайно стабільною в різних положеннях тіла та на різних відстанях, пишуть дослідники в дослідженні, опублікованому 5 серпня в матеріалах Міжнародної конференції IEEE з розподілених обчислень в інтелектуальних системах та Інтернеті речей (DCOSS-IoT) 2025 року.
Вам може сподобатися
-
Японський енергетичний прорив може стати «кроком до повністю бездротового суспільства»
-
Вчені втискають цілий комп'ютер в одне волокно одягу — і його навіть можна пропустити через пральну машину
-
4 причини, чому ви постійно відмовляєтеся від своїх фітнес-трекерів (і як запобігти цьому знову)
Багато домашніх технологій, таких як нагрудні монітори та смарт-годинники, відстежують життєво важливі показники, включаючи частоту серцевих скорочень та частоту дихання. Однак ці пристрої вимагають постійного контакту з людиною та є дорогими, що зумовлює потребу в безконтактних технологіях.
Одна з таких технологій може використовувати інформацію в сигналах Wi-Fi, які являють собою радіохвилі, що переносять дані між випромінювачем і приймачем, наприклад, між маршрутизатором і комп'ютером.
«Інформація про стан каналу» (CSI) надає інформацію про амплітуду та фазу сигналу під час його передачі між цими двома пристроями, зокрема під час проходження крізь перешкоди, такі як рухомі скрині. Оскільки сигнали спотворюються під час проходження цих перешкод, дослідники можуть фільтрувати дані CSI для фіксації життєво важливих показників.
Зараз існують різні приклади визначення серцевого ритму через Wi-Fi, але Кочета та його команда стверджували, що залишається кілька обмежень. Наприклад, багато хто покладається на нині неіснуюче обладнання. Щоб усунути ці обмеження, дослідники розробили нову систему під назвою «Pulse-Fi».
Захоплення життєво важливих показників
Щоб зібрати дані, необхідні для оцінки Pulse-Fi, команда розмістила сімох людей — п'ятьох чоловіків і двох жінок — між двома пристроями ESP32 з однією антеною. Ці мікроконтролери випромінювали сигнали Wi-Fi, причому один діяв як випромінювач, а інший — як приймач. Фактичний пульс учасників фіксувався одночасно за допомогою пульсоксиметра, прикріпленого до кінчика пальця.
Кожен учасник брав участь тричі: один раз на відстані 1 метра від EPS32, а потім на відстані 2 м та 3 м. Кожне вікно вимірювання тривало п'ять хвилин.
Наян Бхатія демонструє Pulse-Fi
Потім команда розробила конвеєр машинного навчання для оцінки частоти серцевих скорочень з CSI. Першим кроком було вилучення інформації про амплітуду, яка стосується окремих серцевих скорочень, а потім видалення незрозумілих частин сигналу, що виникають через перешкоди в навколишньому середовищі.
Вам може сподобатися
-
Японський енергетичний прорив може стати «кроком до повністю бездротового суспільства»
-
Вчені втискають цілий комп'ютер в одне волокно одягу — і його навіть можна пропустити через пральну машину
-
4 причини, чому ви постійно відмовляєтеся від своїх фітнес-трекерів (і як запобігти цьому знову)
Далі інженери додали фільтр для видалення частот сигналу поза діапазоном від 0,8 до 2,17 герц, що відповідало від 48 до 130 ударів на хвилину (BPM). Потім вони додали другий фільтр для подальшого згладжування сигналу.
Потім команда оцінила частоту серцевих скорочень учасників, використовуючи рекурентну нейронну мережу довгострокової та короткострокової пам'яті – форму машинного навчання, яка додає «комірки пам'яті» до обробки послідовних даних, що забезпечує контекст, необхідний для виявлення залежностей у даних. У цьому випадку ці залежності стосуються таких елементів, як частота серцевих скорочень у стані спокою та сплески BPM, викликані фізичним навантаженням.
Команда була здивована, виявивши, що оцінки частоти серцевих скорочень залишалися точними на різних відстанях, отриманих від пристроїв ESP32. Pulse-Fi занижував та завищував частоту серцевих скорочень у середньому на 0,429 ударів за хвилину на відстані 1 метра, 0,482 удари за хвилину на відстані 2 м та 0,488 ударів за хвилину на відстані 3 м.
Потім дослідники використали наявні дані про стан здоров'я Wi-Fi CSI, щоб перевірити, як Pulse-Fi працює з різними положеннями тіла та видами діяльності. Дані були отримані від 118 дорослих бразильців, які протягом 60 секунд перебували в 17 стаціонарних та активних положеннях, включаючи сидіння на місці, ходьбу на місці та підмітання підлоги. Учасники знаходилися на відстані 1 м від випромінювача та приймача Wi-Fi, а також від Raspberry Pi 3B+, який використовувався для збору даних CSI.
Вони порівняли оцінку частоти серцевих скорочень, отриману за допомогою нейронної мережі, з показниками смарт-годинника та виявили, що на Pulse-Fi не впливало положення тіла людини. Типова похибка становила 0,2 удару за хвилину.
Бездротові ритми
Цей метод ранньої стадії є теоретично цікавим, сказав Андреас Карват, спеціаліст з даних про здоров'я з Бірмінгемського університету у Великій Британії, який не брав участі в дослідженні.
Однак, за його словами, ключовим обмеженням цього дослідження є те, що для навчання, перевірки та тестування моделі використовувалися одні й ті ж дані. Дослідники щоразу перетасовували дані, але, за словами Карвата, це створює самоздійсненне пророцтво.
«Це як передбачити чиюсь хворобу, дізнавшись про неї, а потім передбачити її перебіг», – сказав він Live Science. «Це не має сенсу».
У відповідь на цю критику дослідники заявили, що хоча їхній аналіз і передбачав перетасування, вони з того часу протестували модель у режимі реального часу, де Pulse-Fi навчався лише на попередніх даних, а потім оцінювався на абсолютно новому вхідному сигналі та середовищі. Це дослідження ще не опубліковане.
Карват також пояснив, що смарт-годинник та оксиметр, які використовуються для збору інформації про частоту серцевих скорочень для порівняння нейронною мережею, не завжди є на 100% точними, тому їхні дані можуть бути упередженими.
ПОВ'ЯЗАНІ ІСТОРІЇ
— Скільки разів за день б'ється серце? А скільки за все життя?
— Майбутні носимі пристрої зможуть отримувати енергію через ваше тіло, використовуючи фонові сигнали мобільних телефонів 6G
— Як фітнес-трекери вимірюють ваш пульс?
Кочета, Бхатія та Обрачка визнали це обмеження смарт-годинника. Однак, за їхніми словами, «пульсоксиметр загалом вважається сертифікованим медичним пристроєм, який є дуже точним».
Зараз команда розширює тестування Pulse-Fi, щоб відстежувати частоту серцевих скорочень кількох людей у кімнаті одночасно, аби побачити, наскільки добре модель справляється з переповненими середовищами.
Автори заявили, що в процесі обробки даних не використовується жодна явна особиста інформація, а всі оцінки серцевого ритму залишаються в апаратному забезпеченні. Таким чином, немає жодних проблем із конфіденційністю даних, пов’язаних із цією технологією. Карварт прогнозує, що до впровадження цієї технології потрібно щонайменше п’ять-десять років.
Софі БердугоНавігація по соціальним посиланнямАвтор Live Science
Софі — штатна авторка Live Science з Великої Британії. Вона охоплює широкий спектр тем, раніше публікуючи статті про дослідження, що охоплюють різні теми: від спілкування бонобо до першої води у Всесвіті. Її роботи також публікувалися в таких виданнях, як New Scientist, The Observer та BBC Wildlife, а також вона була номінована на премію «Новачок року» Асоціації британських наукових письменників 2025 року за свою позаштатну роботу в New Scientist. Перш ніж стати науковою журналісткою, вона отримала докторський ступінь з еволюційної антропології в Оксфордському університеті, де чотири роки досліджувала, чому деякі шимпанзе краще користуються інструментами, ніж інші.
Ви повинні підтвердити своє публічне ім'я, перш ніж коментувати
Будь ласка, вийдіть із системи, а потім увійдіть знову. Після цього вам буде запропоновано ввести своє ім'я для відображення.
Вийти Читати далі
Японський енергетичний прорив може стати «кроком до повністю бездротового суспільства»
Вчені втискають цілий комп'ютер в одне волокно одягу — і його навіть можна пропустити через пральну машину
4 причини, чому ви постійно відмовляєтеся від своїх фітнес-трекерів (і як запобігти цьому знову)
Вчені розробили «повноспектральний» 6G-чіп, який може передавати дані зі швидкістю 100 гігабіт за секунду — у 10 000 разів швидше, ніж 5G
Найкращі трекери сну 2025 року — від розумних кілець до фітнес-годинників
Сканування мозку може розкрити ваш справжній біологічний вік
Найновіше в галузі комунікацій
Вчені розробили «повноспектральний» 6G-чіп, який може передавати дані зі швидкістю 100 гігабіт за секунду — у 10 000 разів швидше, ніж 5G
Google перетворив 2 мільярди смартфонів на глобальну систему попередження про землетруси — тести показують, що вона така ж ефективна, як сейсмометри
Японія встановила новий рекорд швидкості інтернету — вона в 4 мільйони разів швидша за середню швидкість широкосмугового зв'язку в США
Ваші дані скомпрометовуються набагато швидше, ніж будь-коли раніше, але вам не потрібно сидіти склавши руки.
Новий «суперлазерний» підсилювач може зробити інтернет у 10 разів швидшим
Супутникове угруповання Starlink компанії SpaceX «під загрозою» з боку Росії та Китаю
Останні новини
Вчені винайшли прототип «Pulse-Fi» — Wi-Fi пульсометра, який дешевше налаштувати, ніж найкращі портативні пристрої
Матеріали з “Гаррі Поттера” принесли трьом вченим Нобелівську премію з хімії
Психоделічна імперія Перу, можливо, допомогла їй зблизитися з елітою чужинців та зміцнити владу
Марсіанський орбітальний зонд зафіксував «найближче зображення» міжзоряної комети 3I/ATLAS
У Чехії знайшли сотні стародавніх золотих та срібних монет з ймовірного кельтського ринку
Зберіть фотографії супермісяця: Подивіться на Місяць у його найбільшому та найяскравішому вигляді на знімках з усього світу
ОСТАННІ СТАТТІ
1Поспішайте — ми б купили ці зоряні проектори зараз, до закінчення Прайм-дня
Live Science є частиною Future US Inc, міжнародної медіагрупи та провідного цифрового видавництва. Відвідайте наш корпоративний сайт.
- Про нас
- Зверніться до експертів Future
- Умови та положення
- Політика конфіденційності
- Політика щодо файлів cookie
- Заява про доступність
- Рекламуйтеся у нас
- Веб-сповіщення
- Кар'єра
- Редакційні стандарти
- Як запропонувати нам історію
© Future US, Inc. Повний 7-й поверх, 130 West 42nd Street, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, 10036.
var dfp_config = { “site_platform”: “vanilla”, “keywords”: “тип-новини-щоденно,serversidehawk,відеоартикл,van-enable-adviser-
Sourse: www.livescience.com
