用 WiFi 測(cè)心跳：不穿設(shè)備，也能精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)

大數(shù)據(jù)文摘出品

最近，美國(guó)加州大學(xué)圣克魯茲分校的一支工程團(tuán)隊(duì)，成功用普通WiFi信號(hào)測(cè)量心率，完全不需要任何可穿戴設(shè)備。

這項(xiàng)名為“Pulse-Fi”的技術(shù)，使用低價(jià)WiFi芯片，結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)算法，在僅五秒內(nèi)就能實(shí)現(xiàn)臨床級(jí)心率監(jiān)測(cè)精度。

研究者表示，無(wú)論被測(cè)者坐著、站著、躺著，甚至在房間內(nèi)移動(dòng)，系統(tǒng)都能精準(zhǔn)捕捉心跳。

最令人驚訝的是，即使相距三米，甚至接近十英尺，Pulse-Fi仍保持測(cè)量穩(wěn)定性。

換句話(huà)說(shuō)，一個(gè)普通家用WiFi路由器，未來(lái)也許就能變成健康監(jiān)測(cè)儀。

以往測(cè)心率總需要貼身設(shè)備，比如智能手表、健身環(huán)，或醫(yī)院級(jí)設(shè)備，而Pulse-Fi直接打破這個(gè)技術(shù)依賴(lài)。

研究人員用的ESP32芯片每個(gè)成本僅5到10美元，遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)醫(yī)療器械。

而即使采用稍貴的Raspberry Pi芯片，總體造價(jià)也僅在30美元左右，為資源匱乏地區(qū)提供了極具吸引力的健康監(jiān)測(cè)方案。

研究成果已發(fā)表在2025年IEEE智能系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)分布式計(jì)算國(guó)際會(huì)議上。

01 信號(hào)里的心跳

Pulse-Fi的工作原理，來(lái)源于一個(gè)人人家中都有的現(xiàn)象：WiFi信號(hào)會(huì)被周?chē)矬w吸收和擾動(dòng)。

WiFi設(shè)備不斷向空間發(fā)射射頻波，這些波穿過(guò)空間中的人體、家具等障礙物時(shí)，波形會(huì)發(fā)生細(xì)微變化。

Pulse-Fi系統(tǒng)由一個(gè)發(fā)射器和一個(gè)接收器組成，其核心是一個(gè)能識(shí)別心跳信號(hào)的機(jī)器學(xué)習(xí)算法。

算法經(jīng)過(guò)訓(xùn)練后，能從復(fù)雜信號(hào)中剝離出心跳造成的微小擾動(dòng)，排除環(huán)境噪聲與人體活動(dòng)的干擾。

研究者指出：信號(hào)本身極其敏感，若不仔細(xì)濾波，心跳的痕跡會(huì)完全淹沒(méi)在背景噪聲中。

為了訓(xùn)練算法，他們不得不自行收集信號(hào)樣本，因?yàn)榇饲皬奈从袌F(tuán)隊(duì)用ESP32芯片記錄過(guò)這類(lèi)數(shù)據(jù)。

他們?cè)谛@圖書(shū)館搭建測(cè)試平臺(tái)，用標(biāo)準(zhǔn)血氧儀作為“地面真值”，同步記錄心跳和WiFi信號(hào)變動(dòng)，構(gòu)建訓(xùn)練數(shù)據(jù)集。

共118名志愿者參與實(shí)驗(yàn)，每人測(cè)試17種不同體態(tài)，總計(jì)2000多組數(shù)據(jù)，為模型提供豐富樣本。

團(tuán)隊(duì)還參考了巴西研究團(tuán)隊(duì)用Raspberry Pi收集的全球最大WiFi心率數(shù)據(jù)集，進(jìn)一步驗(yàn)證算法通用性。

測(cè)試發(fā)現(xiàn)：使用Raspberry Pi設(shè)備時(shí)，系統(tǒng)性能甚至優(yōu)于ESP32，說(shuō)明設(shè)備檔次越高，測(cè)量越穩(wěn)定。

關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)是：測(cè)量距離和體態(tài)，對(duì)性能幾乎沒(méi)有影響。即使被測(cè)者遠(yuǎn)離設(shè)備、以各種姿態(tài)存在，系統(tǒng)依舊穩(wěn)健運(yùn)行。

02 心跳之外的未來(lái)

目前，研究者正推動(dòng)Pulse-Fi的下一步目標(biāo)：呼吸率監(jiān)測(cè)，甚至用于篩查睡眠呼吸暫停等呼吸系統(tǒng)異常。

他們已經(jīng)在呼吸檢測(cè)方面取得了“高度可行”的初步成果，相關(guān)論文尚未發(fā)表，但實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)令人期待。

項(xiàng)目成員表示，這項(xiàng)技術(shù)的設(shè)計(jì)初衷之一，就是覆蓋日常生活中一切真實(shí)場(chǎng)景，不要求靜止、不要求貼近，只需WiFi信號(hào)存在即可。

這種理念，為未來(lái)構(gòu)建“無(wú)感知健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”提供了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

想象一下，你家客廳的路由器，不只是上網(wǎng)工具，更可能是家庭醫(yī)生的“耳朵”。

這對(duì)老年人、慢病患者，甚至運(yùn)動(dòng)愛(ài)好者，都具備極強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)價(jià)值。

而在醫(yī)療資源稀缺地區(qū)，這種低成本、非接觸式的技術(shù)，將極大緩解醫(yī)療系統(tǒng)負(fù)擔(dān)，拓展基本健康服務(wù)的覆蓋面。

研究團(tuán)隊(duì)也表示，未來(lái)如有企業(yè)對(duì)商業(yè)化感興趣，可聯(lián)系加州大學(xué)創(chuàng)新轉(zhuǎn)化部門(mén)，探索進(jìn)一步開(kāi)發(fā)與落地。

研究核心成員包括計(jì)算機(jī)工程教授Katia Obraczka、博士生Nayan Bhatia，以及年僅高中生的訪(fǎng)問(wèn)研究員Pranay Kocheta。

值得一提的是，這位高中生不僅參與了建模與算法驗(yàn)證，還推動(dòng)了多個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，是項(xiàng)目中不可或缺的一環(huán)。

隨著研究深入，這項(xiàng)技術(shù)或許將改變我們的日常生活方式，讓“被動(dòng)健康監(jiān)測(cè)”變得像WiFi一樣普及。

注：頭圖AI生成

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