撰文╱布希維克、翻譯╱甘錫安
不是只有指紋這類生物特徵可用來識別個人，每個人走路的步態同樣獨一無二，除了可以用來辨識身分，還能探知心情和健康狀況。美國卡內基美倫大學的研究團隊開發新型遠端感測器，藉由測量細微的地面振動來分析步態。研究團隊運用這項技術，尋找進出大樓的特定人士，同時測試遠端監測健康狀況的新方法。
走路步態 透露個人身分
盧海永在卡內基美倫大學擔任土木及環境工程師時開始進行這項研究，後來轉任史丹佛大學。她表示「每個人走路的方式都不一樣」，步態可透露「個人身分、所在地、正在進行的活動，甚至是認知狀態。」當感測器偵測到某種步態時，軟體就可進行分析，找出此人身分。雪城大學電子工程師及電腦科學家波哈沒有參與這項研究，他指出，早期這類系統辨識身分的準確率為95%。
分析步態 能知健康狀況
波哈進一步評論，步態不只會透露身分，「我們可從一個人的步態得知許多資訊，包括健康狀況。」舉例來說，如果一個人的重心逐漸偏向某一邊，像這樣與平衡有關的改變或許代表神經系統出現問題，這項資訊可協助醫師照護希望自主生活的銀髮族和其他高風險族群。觀察步態可隨時得知照護對象的健康狀況，但不侵犯其生活空間。
牆壁地板 也能反應振動
以往為了測定這項包含大量資料的特徵，研究人員必須讓照護對象穿戴特殊裝置，或者行走在地墊及改裝過的地板上。不過一般牆壁和地板也能反映活動產生的細微振動，盧海永和卡內基美倫大學電子電腦工程師張旆等人借助這點，開發遠端運作的攜帶式步態感測器。張旆說：「為了測試感測器的靈敏度，我們把感測器放在地面，發現它能感測到心跳。」盧海永表示，這種圓筒狀感測器有數公分高，放在地板上可監測20公尺外走過的行人，研究人員可把這些感測器分散放置，偵測一塊區域內的腳步。
最大挑戰 對抗背景雜訊
不過，研究團隊首先必須「教會」這套系統分辨腳步訊號和熱鬧大樓中的背景雜訊，盧海永表示：「我們最大的挑戰就是對抗雜訊。」處理雜訊需要硬體和軟體兩方面的解決方案。在硬體方面，每個感測器都具有放大器，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。感測器接收到腳步訊號後由軟體接手處理。
不需校準 用於任何地點
這套系統可在電腦螢幕上即時呈現行人的狀態，讓研究人員聯想到「劫盜地圖」，那是小說《哈利波特》中出現的神奇平面圖，能追蹤校園中每個人的位置。英特爾物聯網總工程師及主管史庫勒表示，這種新型感測器可用在任何建築中。史庫勒並未參與這項計畫，但曾經和這些研究人員合作，她評論：「此團隊開發的演算法讓計算結果可以轉換到其他地點，我們不需要執行校準來找出大樓各處所有人的特徵，他們的技術可以幫我們完成這項工作。」這套實驗性系統「學會」辨識一個人的步態特徵後，感測器就能判定這個人在辦公室還是在家裡。
這種裝置價格相當平實，生產成本大約是每個10~20美元，而且可以每20公尺就放一個，建構出整個樓層的影像。
隱私保護 比攝影機更好
這類監測功能顯然將引發侵犯隱私的疑慮，研究人員指出，這項技術應該只用於經過同意的健康照護用途。這類系統可協助照護者知道銀髮族什麼時候可能跌倒，此外也能讓兒童醫院盡早發現肌營養性萎縮症等慢性病的徵兆。開發人員表示，在這類狀況中，步態感測器保護隱私的功能比攝影機更好。（摘錄，插題為編者所加）
本版取自《科學人》雜誌2020年8月號，更多的內容歡迎閱讀《科學人》雜誌。相關訊息網址：sa.ylib.com
