前段時間，國外推出了一款新型傳感器，這款傳感器能夠通過測量微小地面震動，來分析腳步。這款傳感器在醫(yī)學(xué)上也用很大的使用價值，它可以幫助醫(yī)生監(jiān)測想要獨立生活的老年人和其他高風(fēng)險病患。

普通的墻和地板能夠捕捉到其所在空間中任何活動所引起的微小震動，科學(xué)家們就是利用了這一現(xiàn)象，決定開發(fā)可以遠(yuǎn)程工作的腳步傳感器，他們稱之為“建筑傳感器”，即利用大樓和橋梁這類大型實體建筑作為傳感系統(tǒng)來間接地監(jiān)測人和周圍環(huán)境。

檢測僅僅由腳步引起的震動，當(dāng)然需要非常靈敏的傳感器。那么，這款傳感器有多靈敏呢?研究人員距離書，如果你坐在椅子上，研究者把傳感器放在一米遠(yuǎn)的地上，研究人員可以檢測到你的心跳。

據(jù)介紹，每個傳感器都是高約幾厘米的圓柱體儀器，把它們放在地上，甚至能夠收集到遠(yuǎn)至20米的行人信息。研究者們在他們想要檢測腳步的地方把傳感器排成一個陣列。但是在人流密集的建筑里，這些靈敏的傳感器會收集到更多信息。因此，研究團隊需要“教會”這個新系統(tǒng)如何從背景噪聲中辨別腳步信號。

由此，濾除噪聲便成為最大的挑戰(zhàn)，克服這一困難需要同時在硬件和軟件上下功夫。在硬件端，每個傳感器都有一個放大器，可自動改變其需要增強的腳步信號數(shù)量。如果一個人像是從遠(yuǎn)處走來，那么放大器就會將腳步聲放大。隨著腳步信號變強并有可能使傳感器失效，放大器會降低其靈敏度。

一旦傳感器捕捉到腳步信號，軟件就會對其進(jìn)行處理。研究者們采用了各種信號處理和機器學(xué)習(xí)技術(shù)來識別哪些是與人有關(guān)的信號，哪些是研究者們不敢興趣的噪聲。和其他采用腳步探測方法(比如使用可穿戴設(shè)備或壓力毯)所獲得的數(shù)據(jù)一樣，采用傳感器測得的走路姿勢可以被用來確定個人身份和一些可能存在的健康問題。該研究團隊已經(jīng)在一些會議和研討會上展示了他們所做的工作，其中最近一次是2月的實驗力學(xué)學(xué)會國際模態(tài)分析會議。

這種依靠電腦顯示器實時顯示行人走路姿勢的方法，讓一名研究者想到了一種更加奇妙的設(shè)備。英特爾公司新興物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的總工程師與主任Eve Schooler說她對開發(fā)科技版本的“活點地圖”很感興趣?；铧c地圖是《哈利波特》小說與電影中帶有魔法的建筑平面圖，可以“通過腳印顯示出人們所在的位置”。在現(xiàn)實生活中，這種設(shè)備或許能夠?qū)崟r追蹤建筑中的人或其他目標(biāo)。受Schooler建議的啟發(fā)，卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的研究團隊更新了他們的產(chǎn)品，設(shè)計了一塊像魔法地圖一樣的數(shù)字顯示器，能夠顯示一個樓層平面的腳印。

Schooler說，“使用者不需要通過校準(zhǔn)來分辨整幢大樓里的人，他們的技術(shù)可以直接完成這些工作?！币坏嶒炏到y(tǒng)“習(xí)得”了一個人的腳步特征，傳感器陣列就能在辦公室或家中識別出這個人。鑒于這一設(shè)備的價格是可以接受的(每一個傳感器的生產(chǎn)成本約在10到20美元之間)，同時每隔20米放一個傳感器就能夠繪制出整層樓的圖像，因此Schooler提議的廣泛應(yīng)用似乎是可能的。

研究者們指出，這種監(jiān)測系統(tǒng)可以幫助看護人員知道老年病患何時可能會摔倒，或幫兒童醫(yī)院盡快發(fā)現(xiàn)如肌肉萎縮癥等慢性疾病的癥狀。在這些應(yīng)用場景下，研究者們認(rèn)為腳步傳感器對隱私的保護，比還能拍攝圖像信息的照相機要更好。