前段時(shí)間，國(guó)外推出了一款新型傳感器，這款傳感器能夠通過(guò)測(cè)量微小地面震動(dòng)，來(lái)分析腳步。這款傳感器在醫(yī)學(xué)上也用很大的使用價(jià)值，它可以幫助醫(yī)生監(jiān)測(cè)想要獨(dú)立生活的老年人和其他高風(fēng)險(xiǎn)病患。

普通的墻和地板能夠捕捉到其所在空間中任何活動(dòng)所引起的微小震動(dòng)，科學(xué)家們就是利用了這一現(xiàn)象，決定開(kāi)發(fā)可以遠(yuǎn)程工作的腳步傳感器，他們稱之為“建筑傳感器”，即利用大樓和橋梁這類大型實(shí)體建筑作為傳感系統(tǒng)來(lái)間接地監(jiān)測(cè)人和周圍環(huán)境。

檢測(cè)僅僅由腳步引起的震動(dòng)，當(dāng)然需要非常靈敏的傳感器。那么，這款傳感器有多靈敏呢?研究人員距離書，如果你坐在椅子上，研究者把傳感器放在一米遠(yuǎn)的地上，研究人員可以檢測(cè)到你的心跳。

據(jù)介紹，每個(gè)傳感器都是高約幾厘米的圓柱體儀器，把它們放在地上，甚至能夠收集到遠(yuǎn)至20米的行人信息。研究者們?cè)谒麄兿胍獧z測(cè)腳步的地方把傳感器排成一個(gè)陣列。但是在人流密集的建筑里，這些靈敏的傳感器會(huì)收集到更多信息。因此，研究團(tuán)隊(duì)需要“教會(huì)”這個(gè)新系統(tǒng)如何從背景噪聲中辨別腳步信號(hào)。

由此，濾除噪聲便成為最大的挑戰(zhàn)，克服這一困難需要同時(shí)在硬件和軟件上下功夫。在硬件端，每個(gè)傳感器都有一個(gè)放大器，可自動(dòng)改變其需要增強(qiáng)的腳步信號(hào)數(shù)量。如果一個(gè)人像是從遠(yuǎn)處走來(lái)，那么放大器就會(huì)將腳步聲放大。隨著腳步信號(hào)變強(qiáng)并有可能使傳感器失效，放大器會(huì)降低其靈敏度。

一旦傳感器捕捉到腳步信號(hào)，軟件就會(huì)對(duì)其進(jìn)行處理。研究者們采用了各種信號(hào)處理和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)來(lái)識(shí)別哪些是與人有關(guān)的信號(hào)，哪些是研究者們不敢興趣的噪聲。和其他采用腳步探測(cè)方法(比如使用可穿戴設(shè)備或壓力毯)所獲得的數(shù)據(jù)一樣，采用傳感器測(cè)得的走路姿勢(shì)可以被用來(lái)確定個(gè)人身份和一些可能存在的健康問(wèn)題。該研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)在一些會(huì)議和研討會(huì)上展示了他們所做的工作，其中最近一次是2月的實(shí)驗(yàn)力學(xué)學(xué)會(huì)國(guó)際模態(tài)分析會(huì)議。

這種依靠電腦顯示器實(shí)時(shí)顯示行人走路姿勢(shì)的方法，讓一名研究者想到了一種更加奇妙的設(shè)備。英特爾公司新興物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的總工程師與主任Eve Schooler說(shuō)她對(duì)開(kāi)發(fā)科技版本的“活點(diǎn)地圖”很感興趣。活點(diǎn)地圖是《哈利波特》小說(shuō)與電影中帶有魔法的建筑平面圖，可以“通過(guò)腳印顯示出人們所在的位置”。在現(xiàn)實(shí)生活中，這種設(shè)備或許能夠?qū)崟r(shí)追蹤建筑中的人或其他目標(biāo)。受Schooler建議的啟發(fā)，卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)更新了他們的產(chǎn)品，設(shè)計(jì)了一塊像魔法地圖一樣的數(shù)字顯示器，能夠顯示一個(gè)樓層平面的腳印。

Schooler說(shuō)，“使用者不需要通過(guò)校準(zhǔn)來(lái)分辨整幢大樓里的人，他們的技術(shù)可以直接完成這些工作?！币坏?shí)驗(yàn)系統(tǒng)“習(xí)得”了一個(gè)人的腳步特征，傳感器陣列就能在辦公室或家中識(shí)別出這個(gè)人。鑒于這一設(shè)備的價(jià)格是可以接受的(每一個(gè)傳感器的生產(chǎn)成本約在10到20美元之間)，同時(shí)每隔20米放一個(gè)傳感器就能夠繪制出整層樓的圖像，因此Schooler提議的廣泛應(yīng)用似乎是可能的。

研究者們指出，這種監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以幫助看護(hù)人員知道老年病患何時(shí)可能會(huì)摔倒，或幫兒童醫(yī)院盡快發(fā)現(xiàn)如肌肉萎縮癥等慢性疾病的癥狀。在這些應(yīng)用場(chǎng)景下，研究者們認(rèn)為腳步傳感器對(duì)隱私的保護(hù)，比還能拍攝圖像信息的照相機(jī)要更好。