Ricercatori usano il Wi-Fi per monitorare la respirazione umana

Ricercatori usano il Wi-Fi per monitorare la respirazione umana

Un nuovo algoritmo può identificare i cambiamenti nella trasmissione del segnale wireless

I ricercatori del National Institute of Standards and Technology (NIST) hanno sviluppato un metodo per monitorare la respirazione delle persone in base a piccoli cambiamenti nei segnali Wi-Fi. L’obiettivo dell’algoritmo di apprendimento profondo BreatheSmart è quello di rilevare se qualcuno in casa ha problemi di respirazione. I segnali Wi-Fi sono quasi onnipresenti: rimbalzano e passano attraverso le superfici mentre cercano di collegare i dispositivi ai router. Ma qualsiasi movimento altererà il percorso del segnale, incluso il modo in cui il corpo si muove mentre respiriamo, che può cambiare in caso di problemi. Altri ricercatori hanno esplorato l’uso dei segnali Wi-Fi per rilevare persone e movimenti, ma i loro approcci richiedevano dispositivi di rilevamento dedicati, con studi che hanno fornito dati limitati. Alcuni anni fa, una società chiamata Origin Wireless ha sviluppato un algoritmo che funziona con una rete Wi-Fi mesh. Allo stesso modo, il NIST afferma che BreatheSmart funziona con router e dispositivi già disponibili sul mercato.

Gli scienziati hanno modificato il firmware su un router in modo che controllasse più frequentemente le “informazioni sullo stato del canale” o CSI. CSI si riferisce ai segnali inviati da un dispositivo, come un telefono o un laptop, al router. Segnali CSI sono coerenti e il router capisce come dovrebbero essere, ma le deviazioni nell’ambiente, come il segnale influenzato da superfici o movimenti, modificano i segnali. I ricercatori hanno chiesto al router di richiedere questi segnali CSI fino a 10 volte al secondo per ottenere un’idea migliore di come il segnale veniva modificato. Il team ha simulato diverse condizioni respiratorie con un manichino e ha monitorato i cambiamenti nei segnali CSI con un router e un dispositivo di ricezione standard. Per dare un senso ai dati raccolti, la ricercatrice del NIST Susanna Mosleh ha sviluppato l’algoritmo. In un documento, i ricercatori hanno notato che BreatheSmart ha identificato correttamente le condizioni di respirazione simulate il 99,54% delle volte. Mosleh e Jason Coder, che dirige la ricerca del NIST nella metrologia dello spettro condiviso, sperano che gli sviluppatori saranno in grado di utilizzare la loro ricerca per creare software in grado di monitorare a distanza la respirazione di una persona con l’hardware esistente. “Tutti i modi in cui raccogliamo i dati vengono eseguiti sul software sul punto di accesso (in questo caso, il router), cosa che potrebbe essere eseguita da un’app su un telefono”, ha affermato Coder. “Questo lavoro cerca di illustrare come qualcuno possa sviluppare e testare il proprio algoritmo. Un quadro per aiutarli a ottenere informazioni pertinenti”.

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