超膽俠來了！「蝙蝠感知」AI讓智能手機(jī)聽聲生成3D圖像
英國科學(xué)家現(xiàn)在找到了一種方法，可以讓智能手機(jī)和筆記本等日常物品具備類似蝙蝠的環(huán)境感知能力，像超膽俠一樣厲害。
格拉斯哥大學(xué)的計(jì)算機(jī)科學(xué)家和物理學(xué)家在《物理評(píng)論快報(bào)》雜志上發(fā)表的一篇論文中概述了這項(xiàng)研究，它可以應(yīng)用于安全和醫(yī)療保健領(lǐng)域。
這項(xiàng)技術(shù)的核心是一種復(fù)雜的機(jī)器學(xué)習(xí)算法，它利用反射回聲來生成圖像，類似于蝠使用回聲定位進(jìn)行導(dǎo)航和狩獵的方式。
研究人員提出的算法能夠測(cè)量揚(yáng)聲器發(fā)出的聲音片段或小天線發(fā)出的無線電波脈沖在室內(nèi)空間內(nèi)發(fā)射并返回到傳感器所需的時(shí)間。
通過巧妙地分析結(jié)果，該算法可以推斷出一個(gè)房間的形狀、大小和布局，以及挑選出存在的物體或人。
結(jié)果以視頻形式顯示，將回聲數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為三維視覺。
這一研究成果與蝙蝠的回聲定位之間的一個(gè)關(guān)鍵區(qū)別是，蝙蝠有兩只耳朵來幫助它們導(dǎo)航，而該算法被調(diào)整為與從單點(diǎn)收集的數(shù)據(jù)一起工作，如麥克風(fēng)或無線電天線。
研究人員表示，「該技術(shù)可用于通過潛在的任何配備有麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器或無線電天線的設(shè)備來生成圖像?！?/p>
Turpin博士表示，動(dòng)物的回聲定位是一種了不起的能力，科學(xué)已經(jīng)成功地以多種不同的方式重新創(chuàng)造了從反射回聲中生成三維圖像的能力，如RADAR和LiDAR。
這項(xiàng)研究與其他系統(tǒng)的不同之處在于：
首先，它只需要來自單一輸入的數(shù)據(jù)、麥克風(fēng)或天線就能創(chuàng)建三維圖像。
其次，算法可以將任何具有這兩件裝備中的任何一件的設(shè)備變成回聲定位設(shè)備。
這意味著這種三維成像的成本可以大大降低，開辟許多新的應(yīng)用。
比如，通過接收入侵者反射的信號(hào)，可以在沒有攝像機(jī)的情況下保證建筑物的安全。
同樣的方法也可以用來追蹤養(yǎng)老院中虛弱病人的行動(dòng)。
甚至可以將系統(tǒng)用于跟蹤醫(yī)療機(jī)構(gòu)中病人胸部的起伏，提醒工作人員注意他們的呼吸變化。
該論文概述了研究人員如何使用筆記本電腦的揚(yáng)聲器和麥克風(fēng)來產(chǎn)生和接收千赫茲范圍內(nèi)的聲波。
他們還使用天線對(duì)千兆赫茲范圍內(nèi)的無線電頻率聲音進(jìn)行了同樣的處理。
在每次試驗(yàn)中，研究人員都收集了一個(gè)人在房間里走動(dòng)時(shí)對(duì)聲波的反射的數(shù)據(jù)。
同時(shí)，他們還使用一個(gè)特殊的相機(jī)記錄了房間的數(shù)據(jù)，該相機(jī)使用一個(gè)被稱為飛行時(shí)間的過程來測(cè)量房間的尺寸并提供一個(gè)低分辨率的圖像。
通過結(jié)合來自麥克風(fēng)的回聲數(shù)據(jù)和來自飛行時(shí)間相機(jī)的圖像數(shù)據(jù)，研究小組在數(shù)百次的重復(fù)中訓(xùn)練了他們的機(jī)器學(xué)習(xí)算法，將回聲中的特定延遲與圖像聯(lián)系起來。
最終，該算法已經(jīng)學(xué)會(huì)了僅從回聲數(shù)據(jù)中生成它自己的高度準(zhǔn)確的房間及其內(nèi)容的圖像，使它具有感知周圍環(huán)境的蝙蝠式能力。
這項(xiàng)研究建立在英國這一研究團(tuán)隊(duì)以前的工作基礎(chǔ)上，訓(xùn)練了一種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，通過使用單像素檢測(cè)器測(cè)量閃光的反射來建立三維圖像。
Turpin博士補(bǔ)充道，「我們現(xiàn)在已經(jīng)能夠利用光和聲音證明這種算法機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的有效性，這非常令人激動(dòng)。很明顯，這里有很多以新方式感知世界的潛力，我們渴望繼續(xù)探索未來生成更多高分辨率圖像的可能性?！?/p>
