الگوریتم جدید محققان برای شناسایی مشکل تنفسی با استفاده از تغییرات سیگنال وای‌فای
محققان موسسه ملی استاندارد و فناوری (NIST) روشی را برای نظارت بر تنفس بر اساس تغییرات کوچک در سیگنال‌های وای‌فای ایجاد کرده‌اند. آنها می گویند الگوریتم یادگیری عمیق BreatheSmart آنها می تواند به تشخیص اینکه آیا فردی در خانواده مشکلات تنفسی دارد یا خیر، کمک کند.
سیگنال های وای فای تقریباً در همه جا وجود دارند. هنگامی که سعی می‌کنند دستگاه‌ها را با روترها مرتبط کنند، از سطوح پرتاب می‌شوند و از آنها عبور می‌کنند. اما هر حرکتی مسیر سیگنال را تغییر می‌دهد، از جمله نحوه حرکت بدن در حین تنفس، که در صورت بروز هر مشکلی می‌تواند تغییر کند. به عنوان مثال، در صورت سرفه کردن، قفسه سینه شما متفاوت حرکت می کند.
محققان دیگر استفاده از سیگنال‌های WiFi را برای تشخیص افراد و حرکات مورد بررسی قرار داده‌اند، اما رویکردهای آنها به دستگاه‌های سنجش اختصاصی نیاز داشت و مطالعات آنها داده‌های محدودی را ارائه می‌کرد. چند سال پیش، شرکتی به نام Origin Wireless الگوریتمی را توسعه داد که با شبکه مش وای فای کار می کرد. به طور مشابه، NIST می‌گوید که BreatheSmart با روترها و دستگاه‌هایی که از قبل در بازار موجود هستند کار می‌کند. فقط به یک روتر و دستگاه متصل نیاز دارد.
دانشمندان سیستم عامل روتر را تغییر دادند تا “اطلاعات وضعیت کانال” یا CSI را بیشتر بررسی کند. CSI به سیگنال هایی اشاره دارد که از یک دستگاه مانند تلفن یا لپ تاپ به روتر ارسال می شود. سیگنال‌های CSI ثابت هستند و روتر می‌داند که چگونه باید به نظر برسند، اما انحرافات در محیط، مانند سیگنال تحت تأثیر سطوح یا حرکت، سیگنال‌ها را تغییر می‌دهند. محققان از روتر خواستند تا این سیگنال‌های CSI را تا 10 بار در ثانیه درخواست کند تا درک بهتری از نحوه تغییر سیگنال داشته باشند.
این تیم چندین شرایط تنفسی را با یک آدمک شبیه‌سازی کردند و تغییرات سیگنال‌های CSI را با یک روتر و دستگاه دریافت کننده کنترل کردند. سوزانا مصلح، همکار تحقیقاتی NIST برای درک داده‌هایی که جمع‌آوری کردند، الگوریتم را توسعه داد. در مقاله ای، محققان خاطرنشان کردند که BreatheSmart در 99.54 درصد مواقع شرایط تنفسی شبیه سازی شده را به درستی شناسایی می کند. مصلح و جیسون کدر، که سرپرست تحقیقات NIST در اندازه‌شناسی طیف مشترک هستند، امیدوارند توسعه‌دهندگان بتوانند از تحقیقات خود برای ایجاد نرم‌افزاری استفاده کنند که بتواند از راه دور تنفس فرد را با سخت‌افزار موجود نظارت کند.
