能隔墻透視的Wi—Vi系統

章江

除了上網之外，Wi-Fi還能干些什么？美國麻省理工學院（MIT）計算機科學以及人工智能研究室電子工程教授狄娜·卡塔比帶領的研究團隊，近日開發出一種全新的Wi-Vi系統，能夠通過Wi-Fi發出的訊號隔墻了解人體動作的變化、識別手勢和隔墻監控。實驗結果表明，這種“眼睛”的穿透力真夠厲害的，能夠識認被遮住者的身份，最多時可達15個人，準確率為88%。它不但可以根據體型區分具體被測試對象的身份，而且即使對方離墻壁后面 8 米遠的距離也能識別出來，準確度為76.4%，在 100 次實驗中，細節捕捉范圍在 4.84 厘米內有 90 次。

使用范圍廣泛

MIT研究人員表示，Wi-Vi系統可以被安裝在智能手機或者特制的手持設備中，被執法部門和普通消費者使用。美國軍方所使用的雷達系統體積十分巨大，一般都需要使用卡車進行運輸，但官兵在部分情況下也需要依靠類似手持雷達的設備來幫助自己展開工作。

“Wi-Vi系統由于具備穿透墻壁探測能力而擁有巨大的發展空間，使某些絕對不可能的事情成為可能，堪稱‘隔墻有眼透視術。”卡塔比教授展望道，“它走向市場的時間不用太久，到時就會看到相關的商業化產品。”

體感游戲樂趣多

Wi-Vi技術未來的應用前景十分誘人，可以進一步豐富體感游戲。這是一種通過肢體動作變化來控制屏幕上游戲人物動作的新型電子游戲，玩家可以突破以往單純以手柄按鍵輸入的操作方式，用身體去感受。電子游戲最開始的輸入方式來自于計算機鍵盤，后來衍生出的專業電子游戲機以手柄或操作臺的形式來進行電子游戲內容。隨著科技進步以及增強玩家游戲體驗的需要，相關的游戲公司開發出了專業化和特異化的游戲輸入設備以及大型街機游戲項目。

Wi-Vi技術更勝一籌，游戲玩家可以在將其同游戲手柄配合使用的情況下，走到另一個房間后繼續“全身”投入到游戲當中，享受體感互動帶來的愉悅。另外，該系統也可透過Wi-Fi訊號來偵測使用者手勢以控制家中的燈光或其他電子裝置。

追蹤人體查心率

Wi-Vi系統利用低功率的WiFi訊號穿過墻壁，監測到信號返回的時長。可以通過這種反射信號的變化狀況，對周邊范圍內的心臟跳動了如指掌。根據最新的研究報告顯示，該項技術已經能夠隔墻捕捉到胸膛幾毫米起伏的微妙動作，從而監視周邊情況以及人的身體狀況。

一直以來，追蹤人體的即時心率是一件非常困難的事情，如今卻能夠通過低成本可使用的技術完成。Wi-Vi系統為人們追蹤人體重要信號開啟了新的可能性，而傳統方法很難捕捉到如此細微的變化，因為這種變化發生在每秒僅幾毫米的運動中。

研發團隊已經測試該信號很長時間，對被檢測者的心率判斷準確率可達99%，并且目前的信號足以同時追蹤4人的心臟跳動情況。最近一段時間，研究人員一直在完善Wi-Vi追蹤技術，而且還利用了無線信號來進行3D追蹤，以便進一步拓展這項技術系統，達到識別人體輪廓或是追蹤人類情緒的程度，而其監測也會通過將心率和呼吸作為強烈情感的指標而展開。

安全救護作用大

在Wi-Vi追蹤技術的幫助之下，人們能夠對居住在另一間房間的嬰兒或者老人的心率進行監控，追蹤他們的健康數據，而不需要使用任何可穿戴設備或特殊睡墊。檢測家中獨居老人的衣食住行，在其發生不測時及時發出警報，以便實施搶救。在住宅安全方面，可以監視人員流動和陌生人的進入，起到防盜作用。如果獨自一人在夜間行走，并感覺到有人在跟蹤自己，那么就可以用Wi-Vi系統來檢查圍墻后或拐角處是否有人。該系統還有望在諸如房屋倒塌和地震等災后搜救工作方面發揮巨大作用，地震后被埋人員往往難以定位，而依靠它或許就能夠及時找到生還者。

Wi-Vi追蹤技術在執法時也大有用武之地。例如，警察在夜間一舉突襲犯罪分子之前，可以使用這一設備預先探測他們所藏房屋內的情況。在綁架案件中，警方可以知道屋里的人是如何移動的，誰是受害者，綁匪是哪一個。

發展空間巨大

研究人員介紹說，用戶可以利用智能手機向墻壁或其他障礙物發送Wi-Fi訊號，并測量對方的回波信號，以追蹤墻壁后面人們的移動情況。該系統使用類似雷達或聲吶成像的技術，只不過它傳送的是Wi-Fi信號，不論被偵測的對象是處于關閉的房間內或是在墻的另一邊。根據MIT所展示的影片，研究人員將Wi-Vi系統放置在一個房間內，只要有人進入該空間，便能根據人與Wi-Vi的遠近來判斷人的位置。

工作原理不復雜

Wi-Vi系統工作起來并不復雜，為了更好地獲得回傳信號，Wi-Vi系統會同時發射出兩道頻率不同的Wi-Fi訊號。如果其中一道信號檢測到一個靜止不動的物體，那么另一道信號則不會繼續對該物體進行探測。倘若該系統探測到了移動的物體，那便可以在設備屏幕中進行成像顯示。而且，Wi-Vi系統會自動忽略其他所有事物的反射，僅僅關注那些來自移動的人反射出的信號，實時監控到探測對象的不同動作。此外，它還可以確定房間里正在移動的人數以及他們之間的相對位置。

與雷達和聲吶等大型監測跟蹤系統相比，Wi-Vi系統的最大優勢在于其設備規模較小，制作成本和能量消耗遠比人們想象的要低許多。用戶自助跟蹤身體特征不需要大型設備支持，或者獲得政府部門對于電波頻率的使用許可，因此門檻很低，不存在什么障礙。Wi-Vi系統的編碼程序可以被預置到一塊硅面板中，將其內置到智能手機中的成本也不會比一個普通的Wi-Fi模塊高出多少。該系統所用到的所有元件和一臺手持Wi-Fi設備完全一樣，而且不會對設備的電池續航能力造成太大影響。

按照卡塔比研究團隊下一步的計劃，將對Wi-Vi系統進一步升級。未來可以將其放到人所在的另外的房間，利用周圍的WiFi訊號識別推、拉、刺、投等9種不同的手勢，測出WiFi信號下人們動作所產生的多普勒頻移。除了在范圍上有優勢外，一個配備多天線及支持MIMO（多輸入多輸出）的Wi-Fi基站可以支持多人識別，而且在同時進行手勢操作的時候不混淆。

隱私保護需重視

Wi-Vi系統目前的成像像素還很低，其成像水平甚至比不上醫用的X光，只是有些類似于跟蹤飛機動態用的機場雷達而已。因此人們的隱私信息可以得到很好的保護，無需擔憂有人會使用Wi-Vi系統在賓館的隔壁房間對別人進行“偷窺”。該系統可以在不安裝屋內攝像頭的情況下，遠程監控屋內人員的活動情況，而這樣的監控方式通常不會讓人感到自己的隱私受到了侵犯。

不過，卡塔比教授和他的團隊擔心，他們目前正在就如何使Wi-Vi系統擁有更高的成像分辨率展開研究。該系統或許在未來某一天可以顯示出可識別的人臉，窺人隱私和安全會不會成為隨之而來的問題？比如別人可以探測到你家里有沒有人，通過肢體運動頻率和心跳呼吸頻率大致判斷某人在干什么，里面是老人還是小孩，甚至壞人也可以用這個來判斷是否可以安全地破門而入。再進一步，也有可能大致分辨出是誰在屋里。

Wi-Vi技術在軍用和救援領域可以發揮重要作用，但同時也引發人們對個人隱私保護的擔憂。卡塔比教授強調道，就像世界上所有其他技術一樣，重點是在于人們會如何去使用它。政府相關部門應該未雨綢繆，在這一天到來之前，進一步完善有關如何使用這一設備的相關法律法規。

“無論Wi-Vi系統是被執法部門還是個人使用，都將帶來一系列目前法律還無法回答的問題。”舊金山電子隱私集團電子前沿基金會律師哈尼·法科郝瑞指出，“我們都知道，地理位置數據也是隱私信息的一部分，因為即便是你在屋內的移動情況也可以透露出有關于你的許多信息。”