Інженери використовують штучний інтелект для виявлення серцевих скорочень у сигналах Wi-Fi (Зображення надане J Studios через Getty Images)
Інженери використовували штучний інтелект (ІІ) та дешеве готове обладнання для перетворення амплітуди сигналів Wi-Fi в оцінку частоти серцевих скорочень людини.
Точність цієї системи, що отримала назву Pulse-Fi, напрочуд постійна незалежно від положення тіла та відстані, пишуть дослідники у дослідженні, опублікованому 5 серпня у матеріалах Міжнародної конференції IEEE 2025 року з розподілених обчислень в інтелектуальних системах та Інтернеті речей (DCOSS-IoT).
Вам може сподобатися
-
Прорив у галузі енергетики в Японії може стати «кроком до повністю бездротового суспільства»
-
Вчені втиснули цілий комп'ютер в одне волокно одягу — і його можна випрати в пральній машині.
-
4 причини, з яких ви постійно забуваєте свої фітнес-трекери (і як запобігти повторенню цієї ситуації)
Багато домашніх пристроїв, таких як нагрудні пульсометри та розумні годинники, відстежують життєво важливі показники, включаючи частоту серцевих скорочень та дихання. Однак ці пристрої потребують постійного контакту з людиною і коштують дорого, що зумовлює необхідність безконтактних технологій.
Одна з таких технологій дозволяє використовувати інформацію із сигналів Wi-Fi, які являють собою радіохвилі, що переносять дані між передавачем та приймачем, наприклад, між маршрутизатором та комп'ютером.
«Інформація про стан каналу» (CSI) надає дані про амплітуду і фазу сигналу при його проходженні між цими двома пристроями, у тому числі при проходженні через перешкоди, такі як скрині, що рухаються. Оскільки сигнали спотворюються під час проходження через ці перешкоди, дослідники можуть фільтрувати дані CSI для реєстрації життєво важливих показників.
В даний час існує безліч прикладів використання Wi-Fi для визначення частоти пульсу, але Кочета та його команда стверджують, що низка обмежень зберігається. Наприклад, багато хто з них використовують застаріле обладнання. Щоб усунути ці обмеження, дослідники розробили нову систему під назвою “Pulse-Fi”.
Реєстрація життєво важливих показників
Щоб зібрати дані, необхідні для оцінки Pulse-Fi, команда помістила сім чоловік — п'ять чоловіків та дві жінки між двома пристроями ESP32 з однією антеною. Ці мікроконтролери передавали сигнали Wi-Fi, при цьому один пристрій був передавачем, а інший – приймачем. Водночас вимірювалася частота серцевих скорочень учасників за допомогою пульсоксиметра, прикріпленого до кінчика пальця.
Кожен учасник брав участь в експерименті тричі: один раз на відстані 1 метр від EPS32, а потім на відстані 2 і 3 метри. Кожен період виміру тривав п'ять хвилин.
Наян Бхат демонструє Pulse-Fi
Потім команда розробила конвеєр машинного навчання з метою оцінки частоти серцевих скорочень за даними CSI. Першим кроком було отримання інформації про амплітуду, що відноситься до окремих серцевих скорочень, а потім видалення непотрібних фрагментів сигналу, пов'язаних з перешкодами в навколишньому середовищі.
Вам може сподобатися
-
Прорив у галузі енергетики в Японії може стати «кроком до повністю бездротового суспільства»
-
Вчені втиснули цілий комп'ютер в одне волокно одягу — і його можна випрати в пральній машині.
-
4 причини, з яких ви постійно забуваєте свої фітнес-трекери (і як запобігти повторенню цієї ситуації)
Потім інженери додали фільтр для видалення частот сигналу за межами діапазону від 0,8 до 2,17 Гц, що відповідає 48-130 ударів за хвилину (BPM). Потім вони додали другий фільтр для подальшого згладжування сигналу.
Потім команда оцінила частоту серцевих скорочень учасників, використовуючи рекурентну нейронну мережу з довготривалою та короткочасною пам'яттю, форму машинного навчання, яка додає «комірки пам'яті» до обробки послідовних даних, забезпечуючи контекст, необхідний виявлення залежностей у даних. В даному випадку ці залежності пов'язані з такими факторами, як частота серцевих скорочень у стані спокою та стрибки BPM, спричинені фізичним навантаженням.
Команда була вражена, виявивши, що оцінки частоти пульсу залишалися точними на різних відстанях від пристроїв ESP32. Pulse-Fi занижував і завищував показники частоти пульсу в середньому на 0,429 ударів за хвилину на відстані 1 метра, на 0,482 удари за хвилину на відстані 2 метри і на 0,488 ударів за хвилину на відстані 3 метри.
Потім дослідники використовували вже наявні дані про стан здоров'я, отримані за допомогою Wi-Fi CSI, щоб перевірити, як Pulse-Fi працює у різних положеннях тіла та за різних видів діяльності. Дані були отримані від 118 дорослих бразильців, які протягом 60 секунд перебували у 17 нерухомих та активних положеннях, включаючи сидіння, ходьбу на місці та підмітання підлоги. Учасники знаходилися на відстані 1 метра від передавача та приймача Wi-Fi, а також від Raspberry Pi 3B+, який використовується для збору даних CSI.
Вони порівняли оцінку пульсу, отриману за допомогою нейронної мережі, з показаннями розумного годинника і виявили, що на роботу Pulse-Fi не впливало положення тіла людини. Типова похибка становила 0,2 удари на хвилину.
Бездротові біти
За словами Андреаса Карвата, фахівця з медичних даних з Бірмінгемського університету у Великій Британії, який не брав участі у дослідженні, ця методика на ранній стадії теоретично цікава.
Однак, за його словами, ключовим обмеженням цього дослідження є те, що для навчання, валідації та тестування моделі використовувалися ті самі дані. Дослідники щоразу перемішували дані, але, за словами Карвата, це створює ефект пророцтва, що самовиконується.
“Це все одно, що передбачати чиюсь хворобу, дізнаючись про людину, а потім передбачати її стан”, – сказав він в інтерв'ю Live Science. “Це безглуздо”.
У відповідь на цю критику дослідники заявили, що, хоча їх аналіз і включав перемішування даних, вони з тих пір протестували модель в реальному часі, навчаючи Pulse-Fi тільки на попередніх даних, а потім оцінюючи її на новому вхідному сигналі і в новому середовищі. Результати цього дослідження ще не опубліковано.
Карват також пояснив, що розумний годинник і оксиметр, які використовуються для збору інформації про частоту серцевих скорочень для порівняння з нейронною мережею, не завжди на 100% точні, тому їх дані можуть бути упередженими.
ЗВ'ЯЗАНІ ІСТОРІЇ
— Скільки разів серце б'ється на день? А за все життя?
— Майбутні пристрої зможуть отримувати енергію через ваше тіло, використовуючи фонові сигнали стільникового зв'язку 6G.
– Як фітнес-трекери вимірюють частоту серцевих скорочень?
Кочета, Бхатія та Обрачка визнали це обмеження смарт-годин. Однак, за їхніми словами, «пульсоксиметр зазвичай вважається сертифікованим медичним приладом, який має високу точність».
Зараз команда розширює тестування Pulse-Fi, щоб відстежувати частоту серцевих скорочень кількох людей у приміщенні одночасно, щоб побачити, наскільки добре модель справляється з роботою в умовах великого скупчення людей.
Автори заявили, що в процесі обробки даних не задіяно жодної явної персональної інформації, а всі показники серцевого ритму зберігаються в апаратному забезпеченні. Таким чином, ця технологія не викликає проблем із конфіденційністю даних. Карварт передбачив, що технологію буде впроваджено щонайменше через п'ять-десять років.
Софі Бердуго, навігація за соціальними посиланнями, учасник Live Science
Софі – штатний автор видання Live Science, який працює у Великій Британії. Вона висвітлює широкий спектр тем, раніше висвітлюючи дослідження, що охоплюють від комунікації бонобо до першої води у Всесвіті. Її роботи також публікувалися в таких виданнях, як New Scientist, The Observer та BBC Wildlife, а її позаштатна робота в New Scientist увійшла до шорт-листу премії «Новичок року» Асоціації британських наукових журналістів 2025 року. Перш ніж стати науковим журналістом, вона здобула докторський ступінь з еволюційної антропології в Оксфордському університеті, де чотири роки вивчала, чому одні шимпанзе краще використовують знаряддя, ніж інші.
Перед коментуванням необхідно підтвердити своє публічно відображене ім'я.
Будь ласка, вийдіть із системи та увійдіть знову. Потім вам буде запропоновано ввести ім'я, що відображається.
Вийти Читати далі
Прорив у галузі енергетики в Японії може стати «кроком до повністю бездротового суспільства»
Вчені втиснули цілий комп'ютер в одне волокно одягу — і його можна випрати в пральній машині.
4 причини, з яких ви постійно забуваєте свої фітнес-трекери (і як запобігти повторенню цієї ситуації)
Вчені розробляють повноспектральний 6G-чіп, здатний передавати дані зі швидкістю 100 гігабіт на секунду – в 10 000 разів швидше, ніж 5G
Найкращі пристрої для відстеження сну 2025 року – від смарт-кілець до фітнес-годин.
Сканування мозку може розкрити ваш справжній біологічний вік
Останні новини у сфері комунікацій
Вчені розробляють повноспектральний 6G-чіп, здатний передавати дані зі швидкістю 100 гігабіт на секунду – в 10 000 разів швидше, ніж 5G
Google перетворила 2 мільярди смартфонів на глобальну систему оповіщення про землетруси. Випробування показали, що вона така ж ефективна, як сейсмометри.
Японія встановила новий рекорд швидкості інтернету – він у 4 мільйони разів перевищує середню швидкість широкосмугового доступу до США.
Ваші дані піддаються злому набагато швидше, ніж будь-коли раніше, але вам не потрібно сидіти склавши руки і терпіти це.
Новий «суперлазерний» підсилювач може зробити інтернет у 10 разів швидше
Супутникове угруповання Starlink компанії SpaceX знаходиться «під загрозою» з боку Росії та Китаю.
Останні новини
Вчені винайшли прототип «Pulse-Fi» — Wi-Fi-монітора серцевого ритму, який дешевше в установці, ніж найкращі пристрої.
Матеріали «Гаррі Поттера» принесли трьом вченим Нобелівську премію з хімії
Психоделічне пиво, можливо, допомагало перуанській імперії доїнків залучати еліту ззовні та консолідувати владу.
“Найближчий вид” на міжзоряну комету 3I/ATLAS, отриманий марсіанським орбітальним апаратом
У Чехії знайдено сотні стародавніх золотих та срібних монет з можливого кельтського ринку
Фотографії супермісяця: подивіться на Місяць у його найбільшому розмірі та максимальної яскравості на знімках з усього світу
ОСТАННІ СТАТТІ
1 Поспішайте — ми купили б ці зіркові проектори зараз, поки не закінчився Prime Day.
Журнал Live Science входить до складу Future US Inc., міжнародної медіагрупи та провідного цифрового видавця. Завітайте на наш корпоративний сайт.
- Про нас
- передзвоніть експертам Future
- Умови та положення
- Політика конфіденційності
- Політика використання файлів cookie
- Заява про доступність
- Рекламуйте у нас
- Веб-сповіщення
- Кар'єра
- Редакційні стандарти
- Як уявити нам історію
© Future US, Inc. Повний 7 поверх, 130 West 42nd Street, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк 10036.
var dfp_config = { “site_platform”: “vanilla”, “keywords”: “type-news-daily,serversidehawk,videoarticle,van-enable-adviser-
Sourse: www.livescience.com
