新型可穿戴技术用于传感领域
这种MagnifiSense研究模型可以感应佩戴者使用的设备,感应的原理是基于电磁辐射,该模型可以应用于远程控制、汽车等设备。图片来源:华盛顿大学。
在智能家居的今天,科学技术可以监控设备的具体电量,如冰箱、电视、吹风机等。但是,这些技术通常无法实现对操控人的检测,无法得知是哪个人在家里打开了电器开关。
现在,华盛顿大学开发出一种新型可穿戴技术(MagnifiSense),该技术实现了24小时全天候的设备、车辆与用户的感应,帮助人们监测个人行为,由此制备的智能家居应用程序甚至可以协助照顾老人。
在2015年的ACM国际联合会议上提交了一项研究,研究主题是无处不在的计算。在这项报告中,MagnifiSense对94%的用户交互与12种常见设备进行了快速的一次性标定,其中设备包括微波、搅拌机、远程控制、电动牙刷、笔记本电脑、灯调光器、汽车和公共汽车。即使没有经过校准,MagnifiSense的正确率仍然达到了83%。
这种传感器可以戴在人的手腕上,利用独特的电子元件产生的电磁辐射信号来确定佩戴者的指令,如打开灯的开关、打开炉子,甚至包括启动一列火车。
华盛顿研究基金会捐赠计算机科学与工程和电气工程教授,威斯康辛大学主要实验室的Shwetak Patel表示:“这是记录人们行为的另一种方式,在一天结束的时候或每月月末,你可以看到自己使用了多少能量。”
“现在,我们可以知道灯可以消耗你20%的能源。李永红这一数据,我们可以对能源消耗进行分类。”Patel说。在24小时的测试中,用户做过的所有事情,从在笔记本上进行阅读,到做晚饭,再到乘公共汽车,系统从29中设备中正确辨认出25种设备。
MagnifiSense还有应用于其他智能家居的潜力,如识别用户的偏好,并与设备进行交互。MagnifiSense可以感应是成人还是孩子打开了电视或平板电脑,MagnifiSense可以自动显示人们最喜欢的程序或定制设备。
在生活辅助或养老院中,可穿戴传感器可以有效地监测老年人的烹饪等日常工作,还可以发现炉子已经在无人的情况下运行了很长一段时间,从而产生报警。
华盛顿大学电气工程博士生Edward Wang说:“MagnifiSense的好处是不需要在你的房子里安装那些昂贵而笨重的设备。它也可以感应到一些其他技术无法感应到的空白区域,像电池驱动设备。”
该团队将三种简单的现成的传感器进行结合,使用电感器(钢丝缠绕的线圈磁铁)。这些材料性能稳定,不会在可穿戴设备电量不足的情况下出现不准确的数据。
传感器还可以监测广泛的频率区间,MagnifiSense系统可以区分不同电子元件的电磁辐射,如将汽车、整流器和调节器嵌入日常设备。
例如,当搅拌机打开时,调节器改变设备的当前配置,并创建出类似的声带模式。尽管我们的耳朵听起来是类似的,但是搅拌机发出的声音与电吹风是截然不同的。”
该小组还开发出新型信号处理和机器学习算法,以帮助MagnifiSense系统正确匹配与特定类型设备的模式。
可穿戴设备的一个优势是解决了个人隐私问题,人们可以控制它的使用,也可以将其关掉。
下一步,研究人员会利用MagnifiSense测试更多种类的设备,并在近距离操作中区分多个设备。在初步测试中,MagnifiSense对少数特定设备(如牙刷、剃须刀和汽车)的识别度还不是很高。
研究人员还计划将MagnifiSense设备更加小型化,以此植入手表等设备中。根据调查,研究团队认为轻微改善磁传感器就可以改进当前智能手机的刷新速度,利用MagnifiSense可以快速对启用的新设备进行简单的软件升级。
Patel说:“我们觉得MagnifiSense可以集成到像腕表一样的任何产品上。接下来,我们将在其它设备上检测MagnifiSense可穿戴模型的使用。”
该研究的合作者包括华盛顿大学电气工程博士生Tien-Jui Lee,华盛顿大学计算机科学与工程博士生Alex Mariakakis,MayankGoel和Sidhant Gupta。
新材料在线编译整理——翻译:陈琼 校正:摩天轮
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