不是只有指紋這類生物特征可用來識別個人，每個人走路的步態(tài)同樣獨一無二，除了可以用來辨識身份，還能探知心情和健康狀況。美國卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的研究團隊開發(fā)了一款新型遠端傳感器，通過測量細微的地面振動來分析步態(tài)。研究團隊運用這項技術(shù)，尋找進出大樓的特定人士，同時測試遠端監(jiān)測健康狀況的新方法。

Hae Young Noh在卡內(nèi)基梅隆大學(xué)擔任土木及環(huán)境工程師時開始進行這項研究，后來轉(zhuǎn)任斯坦福大學(xué)。她表示“每個人走路的方式都不一樣”，步態(tài)可透露個人身份、所在地、正在進行的活動，甚至是認知狀態(tài)。當傳感器偵測到某種步態(tài)時，軟件就可進行分析，找出此人身份。美國雪城大學(xué)電子工程師及計算機科學(xué)家Vir Phoha盡管沒有參與這項研究，但他指出，早期這類系統(tǒng)辨識身份的準確率為95%。

Vir Phoha進一步表示，步態(tài)不只會透露身份，“我們還可從一個人的步態(tài)得知許多信息，包括健康狀況?！迸e例來說，如果一個人的重心逐漸偏向某一邊，像這樣與平衡有關(guān)的改變或許代表神經(jīng)系統(tǒng)出現(xiàn)問題，這項信息可協(xié)助醫(yī)生幫助那些希望自主生活的老年人和其他高風險人群。觀察步態(tài)可隨時得知照護對象的健康狀況，但不侵犯其生活空間。

以往為了測定這項包含大量資料的特征，研究人員必須讓被觀察對象穿戴特殊裝置，或者行走在地墊及改裝過的地板上。不過一般墻壁和地板也能反映活動產(chǎn)生的細微振動，Hae Young Noh和卡內(nèi)基梅隆大學(xué)電子計算機工程師Pei Zhang等人借助這點，開發(fā)了遠端運作的便攜式步態(tài)感測器。Hae Young Noh表示：“我們稱這種方法為‘建筑即傳感器’，把大樓和橋梁等大型建筑當成感測系統(tǒng)，間接監(jiān)測人類和周遭環(huán)境?！?

要偵測腳步產(chǎn)生的振動，需要極為靈敏的傳感器。Pei Zhang說：“為了測試傳感器的靈敏度，我們把傳感器放在地面，發(fā)現(xiàn)它能感測到心跳。”Hae Young Noh表示，這種圓筒狀感測器有數(shù)公分高，放在地板上可監(jiān)測20米外走過的行人，研究人員可把這些傳感器分散放置，偵測一塊區(qū)域內(nèi)的腳步。

不過，研究團隊首先必須“教會”這套系統(tǒng)分辨腳步訊號和熱鬧大樓中的背景噪聲，Hae Young Noh說“我們最大的挑戰(zhàn)就是對抗雜訊。”處理噪聲需要硬件和軟件兩方面的解決方案。在硬件方面，每個傳感器都具有放大器，可自動依不同比例放大腳步振動訊號：振動來自遠處時，放大器可擴增振動訊號;當訊號越來越強，可能影響感測器時，放大器則會降低靈敏度。傳感器接收到腳步訊號后由軟件接手處理。Hae Young Noh表示，我們采用多種訊號處理和機器學(xué)習(xí)技術(shù)，來得知人類產(chǎn)生的訊號和其他噪聲的比例。新傳感器偵測出的步態(tài)，與穿戴裝置或壓力感測墊等其他感測方法產(chǎn)生的資料一樣，可用于辨識身份以及某些潛在健康問題。此團隊已經(jīng)在好幾場研討會和講座上發(fā)表研究成果，最近一次是今年2月的實驗力學(xué)學(xué)會國際模型分析研討會。

這套系統(tǒng)可在計算機上實時呈現(xiàn)行人的狀態(tài)，讓研究人員聯(lián)想到了小說《哈利波特》中出現(xiàn)的神奇道具“活點地圖”，能追蹤校園中每個人的位置。英特爾物聯(lián)網(wǎng)總工程師及主管Eve Schooler表示，小說里的地圖只能用在校園里，這種新型傳感器卻可用在任何建筑中。Eve Schooler雖未參與這項計劃，但曾經(jīng)和這些研究人員合作，她認為此團隊開發(fā)的算法讓計算結(jié)果可以轉(zhuǎn)換到其他地點，這點相當有趣。我們不需要執(zhí)行校準來找出大樓各處所有人的特征，他們的技術(shù)可以幫我們完成這項工作。這套實驗性系統(tǒng)“學(xué)會”辨識一個人的步態(tài)特征后，感測器就能判定這個人在辦公室還是在家里。

在價格方面，Hae Young Noh估計，生產(chǎn)成本大約是每個10到20美元，而且可以每20米就放一個，建構(gòu)出整個樓層的影像，Eve Schooler提到的廣泛應(yīng)用確實可能實現(xiàn)。

這類監(jiān)測功能顯然將引發(fā)侵犯隱私的疑慮，研究人員指出，這項技術(shù)應(yīng)該只用于經(jīng)過同意的健康照護用途。這類系統(tǒng)可以協(xié)助照護者，因為照護者需要知道老年人群體在什么時候可能跌倒，此外也能讓兒童醫(yī)院盡早發(fā)現(xiàn)肌營養(yǎng)性萎縮癥等慢性病的征兆。開發(fā)人員表示，在這類狀況中，步態(tài)傳感器保護隱私的功能比攝影機更好。

Pei Zhang說：“我們開發(fā)這項技術(shù)的原因，其實正是其他監(jiān)測機制有隱私疑慮?！比绻P(guān)系到健康，我愿意犧牲一點點隱私，預(yù)防跌倒并偵測疾病。