Mierzenie pulsu człowieka na odległość? Oto Pulse-Fi, który wykorzystuje w tym celu Wi-Fi i uczenie maszynowe

W dzisiejszych czasach noszenie smartwatcha na przedramieniu, który co jakiś czas lub nieustannie mierzy puls danego człowieka, nie jest już czymś nadzwyczajnym. Urządzenia te co prawda nie zawsze okazują się całkowicie miarodajne, ale nierzadko dają dobry wgląd w ten aspekt. Okazuje się jednak, że obecna technologia pozwala iść o krok, a nawet kilka dalej. Pomiar tętna jest bowiem możliwy bez noszenia jakichkolwiek urządzeń - wystarczy bowiem skorzystać z fal radiowych.

Puls można dziś mierzyć na wiele sposobów, jednak do wszystkich potrzebny jest fizyczny kontakt z konkretnym urządzeniem. Badacze z Uniwersytetu Kalifornijskiego z Santa Cruz udowodnili, że z bardzo wysoką dokładnością pomiar tętna można przeprowadzać całkowicie bezprzewodowo. 

Robina Weermeijer/Unsplash (edytowane)

Ciało jak odcisk palca. Wi-Fi może cię rozpoznać bez telefonu, kamery czy jakiegokolwiek urządzenia. Dokładność niemal 96%

Łączność Wi-Fi opiera się na falach radiowych. Urządzenie, które korzysta z tej technologii do połączenia się z innym, wysyła sygnał w postaci właśnie tych fal, który jest przetwarzany na tym ostatnim. Część tych fal ulega wchłonięciu przez różne obiekty i ludzi, więc urządzenie końcowe odbiera odpowiednio zniekształcony sygnał. Badacze ze wspomnianego już Uniwersytetu Kalifornijskiego, w skład których wchodziła profesor Katia Obraczka i dwóch studentów (Nayan Bhatia oraz Pranay Kocheta*), postanowili wykorzystać tę zależność do pomiaru pulsu u ludzi. W tym celu wykorzystali tanie chipy (ESP32), z których jeden pełnił rolę transmitera, a drugi odbiornika. Skorzystali również z możliwości uczenia maszynowego, aby stworzyć model, który będzie odpowiednio potrafił odczytywać wysłany i zniekształcony sygnał, aby poprawnie identyfikować uderzenia serca. Po wyszkoleniu go na własnym** i cudzym zestawie danych, i przeprowadzeniu testów, okazało się, że po 5-sekundowym pomiarze (grupa testowa liczyła 118 osób) błąd wynosił zaledwie pół uderzenia serca na minutę.

*Pan Pranay Kocheta był odwiedzającym (a dokł. skorzystał z programu, który pozwolił mu dołączyć do grupy - Science Internship Program) ten uniwersytet, a pochodzi z Bostonu - nie jest więc studentem w tym miejscu, ale dla uproszczenia tekstu został do nich zaliczony.

**Do jego stworzenia użyto zarówno sygnału Wi-Fi, jak i pulsoksymetru, aby model wiedział, które zmiany w sygnale odpowiadają za uderzenia serca.

Erika Cardema/UC Santa Cruz

Sygnał Wi-Fi zamiast kamer? Postęp w wykrywaniu obecności człowieka za pomocą fal

Tak naprawdę na wynik takiego pomiaru nie miała wpływu pozycja człowieka, ani też to, czy akurat się poruszał. Na dodatek mógł się on znajdować do trzech metrów dalej od omawianych chipów. Badacze skorzystali też z Raspberry Pi i uzyskali nawet dokładniejsze wyniki. Cały system nazwano Pulse-Fi. Aktualnie trwają prace nad rozszerzeniem funkcjonalności, aby dzięki temu rozwiązaniu oprócz pulsu można było mierzyć częstotliwość oddechów, co pozwoliłoby na wykrywanie takich zaburzeń, jak bezdech senny. Jeżeli jesteśmy zainteresowani materiałem źródłowym, to znajdziemy go TUTAJ, z kolei całą pracę naukową opublikowano POD TYM ADRESEM. Z czasem pomiar pulsu może być więc nie tylko naprawdę szybki, ale i bardzo wygodny, co może sprawdzić się np. w szpitalach, ale również w domu.

Źródła: Hacker News, UC Santa Cruz, sjp, Wikpiedia, IEEE Xplore, Ikona: Freepik/Flaticon, Grafika mobilna: Robina Weermeijer/Unsplash (edytowane)