人工智能如何練就“火眼金睛”
一名測(cè)試者走進(jìn)房間,窗戶(hù)下面即顯出此人的下肢影像。
隨后,測(cè)試者完全被墻擋住,但人體骨架完全顯示出來(lái)。
上圖:在房間里的三個(gè)人。
下圖:人工智能透視看到的三個(gè)人。
古人云,隔墻有耳。
但想要做到“隔墻有眼”,能穿墻透視,似乎是種遙不可及的本領(lǐng)。
然而現(xiàn)在,美國(guó)麻省理工學(xué)院研究人員的一群科學(xué)家,就用人工智能構(gòu)建了一雙透視眼。你在墻后的一舉一動(dòng),它就都能看見(jiàn)。
黑科技
這種“透視”有何不同?
麻省理工學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與人工智能實(shí)驗(yàn)室的研究團(tuán)隊(duì),正在開(kāi)發(fā)“穿墻透視”技術(shù)。他們最新的項(xiàng)目,“RF-Pose” 是使用AI(人工智能)訓(xùn)練無(wú)線設(shè)備感知人類(lèi)的姿態(tài)和運(yùn)動(dòng)。這項(xiàng)技術(shù)甚至可以穿墻觀察墻對(duì)面的情況。
所謂人體姿態(tài)估計(jì),是指從人體圖像中提取出手臂、腿部的關(guān)節(jié),以及軀干和頭部的關(guān)鍵點(diǎn),并用這些信息重新組成2D的人體骨架。通俗點(diǎn)說(shuō),就是把人簡(jiǎn)化成“火柴人”的模樣。
不過(guò),以往的人體姿態(tài)估計(jì)是通過(guò)相機(jī)拍攝的圖像實(shí)現(xiàn)的,因此當(dāng)人體被墻壁等物體遮擋時(shí),姿態(tài)估計(jì)將面臨困境:如果人體被部分遮擋,人們還可以通過(guò)可視的部位,粗略推測(cè)身體其余部位的位置;而當(dāng)障礙物將人完全遮住,設(shè)備就將束手無(wú)策了。
要估計(jì)出墻另一側(cè)的人體姿態(tài),透視是必不可少的。常見(jiàn)的是X射線,不過(guò),這需要被測(cè)者完全處于X射線輻射中,這在現(xiàn)實(shí)中顯然不切實(shí)際。
如何用“Wi-Fi”識(shí)別姿態(tài)?
現(xiàn)有技術(shù)能夠顯示藏身障礙物后個(gè)人的位置,但無(wú)從準(zhǔn)確描述目標(biāo)的動(dòng)作。這次研究小組訓(xùn)練人工智能分析人體動(dòng)作時(shí)身體14個(gè)位置反射回的無(wú)線電信號(hào),繪制與真人同步的動(dòng)圖。
他們使用的手段是無(wú)線信號(hào)——沒(méi)錯(cuò),我們每天都在用的Wi-Fi就是最典型的無(wú)線信號(hào)。由于人體的高含水量,無(wú)線信號(hào)難以穿透,因此信號(hào)在遇到人體時(shí)會(huì)反射回來(lái),重新穿過(guò)墻體,從而被另一側(cè)的探測(cè)器接收。
但困難的是探測(cè)器收到的信號(hào)十分嘈雜,不僅有人體反射回的信號(hào),還有經(jīng)過(guò)其他反射途徑收集到的信號(hào)。因此,他們?cè)O(shè)計(jì)了為RF-Pose的AI系統(tǒng),通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)估計(jì)人體姿態(tài)。
研究人員用無(wú)線設(shè)備和相機(jī)同時(shí)采集數(shù)據(jù),在校園的50個(gè)地點(diǎn),他們進(jìn)行了超過(guò)50小時(shí)的數(shù)據(jù)收集。
隨后,他們從照片中,將學(xué)生們的輪廓簡(jiǎn)化成骨架,并連同相應(yīng)的無(wú)線信號(hào)送至神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。
經(jīng)過(guò)訓(xùn)練,RF-Pose僅僅依靠從人體反射回的無(wú)線信號(hào),就能精準(zhǔn)預(yù)測(cè)一個(gè)人的姿態(tài)及行動(dòng)。
用途
將拓展至3D,幫助監(jiān)護(hù)獨(dú)居老人
這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用前景廣闊?!袄纾炜梢杂眠@項(xiàng)技術(shù)透視墻后,”研究者卡塔比說(shuō)。如果墻后的人呈站立姿勢(shì),那他可能正持槍站立。不過(guò),研究項(xiàng)目現(xiàn)階段集中于醫(yī)療應(yīng)用。
研究人員說(shuō),這種穿墻透視技術(shù)可用于監(jiān)測(cè)帕金森癥或多發(fā)性硬化癥患者的病況,讓醫(yī)生得以調(diào)整藥量。依賴(lài)這套系統(tǒng)監(jiān)控,一些身體虛弱而獨(dú)居的人不用擔(dān)心在家摔倒或受傷卻沒(méi)有人發(fā)現(xiàn)。
該團(tuán)隊(duì)的下一步工作,是將2D的姿態(tài)估計(jì)拓展至3D,如能實(shí)現(xiàn),它將反映出更加微幅的運(yùn)動(dòng)。這一技術(shù)具有重要的實(shí)用場(chǎng)景:如果檢測(cè)到一位老人的手在規(guī)律性地微幅抖動(dòng),系統(tǒng)就可以建議被測(cè)者去做帕金森病的檢查。
擔(dān)心
人們是否會(huì)24小時(shí)處于被監(jiān)控中
當(dāng)然,在現(xiàn)實(shí)穿墻透視方面不懈努力的并非只有麻省理工學(xué)院的科學(xué)家們,在安防領(lǐng)域更被人廣為熟知的要數(shù)穿墻透視器了,還有些警用設(shè)備可以直接識(shí)別室內(nèi)現(xiàn)有的WiFi實(shí)現(xiàn)透視。這項(xiàng)技術(shù)在令人驚嘆之余,也不免讓人擔(dān)心,會(huì)不會(huì)始終處于無(wú)形的監(jiān)控之下。
為了保護(hù)使用者的隱私,研究團(tuán)隊(duì)收集的所有匿名數(shù)據(jù)都得到了被測(cè)者的同意,并進(jìn)行加密。
而在今后的實(shí)際應(yīng)用中,研究者表示,他們計(jì)劃建立“同意機(jī)制”,使用者可以通過(guò)特定的動(dòng)作開(kāi)啟監(jiān)控。
鑒于WiFi技術(shù)正在向傳統(tǒng)無(wú)線局域網(wǎng)之外的音頻、遙控、傳感等新的領(lǐng)域滲透,民眾對(duì)于WiFi產(chǎn)生的個(gè)人信息安全和隱私問(wèn)題的焦慮不斷加重。不過(guò)新的解決辦法也在不斷出現(xiàn),例如東京大學(xué)的研究者們已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種能夠阻擋Wi-Fi信號(hào)的墻漆。