Wi-Fi Sensing

Οι εφαρμογές του Wi-Fi και της ασύρματης τεχνολογίας εξελίσσονται ραγδαία, και σήμερα η εν λόγω τεχνολογία δημιουργεί νέες ευκαιρίες. Ερευνητές και επιστήμονες από τον κλάδο της τεχνολογίας έχουν αναπτύξει νέους τρόπους για να κατανοήσουν καλύτερα τα σήματα Wi-Fi και να φτάσουν εντέλει σε αυτό που ονομάζουμε Wi-Fi Sensing (ανίχνευση Wi-Fi). Πολύ σύντομα, αυτή η νέα τεχνολογία θα είναι διαθέσιμη στα συστήματα ασφαλείας, στα αυτοκίνητα και στις συσκευές IoT που χρησιμοποιούμε καθημερινά. Τι ακριβώς όμως προσφέρει αυτή η νέα τεχνολογία και πώς λειτουργεί;

Η τεχνολογία Wi-Fi Sensing αξιοποιεί τα σήματα Wi-Fi για να ανιχνεύσει δραστηριότητες και να ερμηνεύσει μία κίνηση. Η τεχνολογία αξιοποιεί την τεχνητή νοημοσύνη για να κατανοήσει τα σήματα Wi-Fi, που ονομάζονται «πληροφορίες κατάστασης καναλιού» (channel state information – CSI), με σκοπό να εκτελέσει την ανίχνευση. Μερικές, λοιπόν, από τις δυνατότητες ανίχνευσης περιλαμβάνουν εντοπισμό κίνησης, ανίχνευση παρουσίας, μέτρηση ταχύτητας, ανίχνευση αναπνοής, παρακολούθηση ύπνου και παρακολούθηση καθημερινής δραστηριότητας.

Το Wi-Fi Sensing ανιχνεύει τις αλλαγές στα μοτίβα σήματος Wi-Fi στο περιβάλλον. Έτσι, όταν ένα αντικείμενο διασχίσει τη διαδρομή επικοινωνίας μεταξύ δύο συσκευών Wi-Fi, θα ανιχνεύσει αμέσως την αλλαγή στο μοτίβο του σήματος και με τη βοήθεια αναλυτικών στοιχείων, θα προσπαθήσει να ερμηνεύσει σε πρώτη φάση δύο πράγματα: τι είναι αυτό το αντικείμενο και πώς κινείται. Αν σας θυμίζει κάτι αυτό, τότε πολύ εύκολα μπορείτε να αντιληφθείτε τις δεκάδες δυνατότητες που μπορεί να προσφέρει η εν λόγω τεχνολογία στον κλάδο της ασφάλειας. Η τεχνολογία Wi-Fi Sensing μπορεί να αντιληφθεί τη διακοπή και να χρησιμοποιήσει τις πληροφορίες για να καθορίσει το μέγεθος, την ταχύτητα και την τοποθεσία και ως εκ τούτου να ειδοποιήσει σε πραγματικό χρόνο τους χρήστες για μία κίνηση σε έναν επιτηρούμενο χώρο.

Πώς λειτουργεί

Κάθε φορά που ένα πακέτο δεδομένων αποστέλλεται μέσω Wi-Fi, οι συσκευές Wi-Fi υπολογίζουν το CSI του ασύρματου καναλιού για να ξεπεράσουν τις παρεμβολές του περιβάλλοντος, ώστε να αποκωδικοποιήσουν σωστά το πακέτο δεδομένων. Έτσι, μέσα από αυτή τη διαδικασία ερευνητές αντιλήφθηκαν πως για να ξεπεραστούν οι παρεμβολές αυτές (λόγω των κινήσεων και των αλλαγών των γύρω αντικειμένων), το CSI συλλαμβάνει έναν «πραγματικά» τεράστιο όγκο πληροφοριών από το περιβάλλον. Ως εκ τούτου, το Wi-Fi Sensing πραγματοποιείται «αποκωδικοποιώντας» τις πληροφορίες που κρύβονται στο CSI.

Για παράδειγμα, όταν υπάρχει κίνηση στη γύρω περιοχή, αντίστοιχα θα υπάρχει σημαντική διαταραχή και στο CSI. Στη συνέχεια και με την πάροδο του χρόνου, η τεχνολογία Wi-Fi Sensing θα ανιχνεύσει την κίνηση παρακολουθώντας την ποσότητα της διαταραχής. Μια σημαντική στιγμιαία διακύμανση του CSI υποδηλώνει ότι ένα αντικείμενο κινείται πάνω από τη συγκεκριμένη περιοχή.

Η διαδικασία είναι απλή, ωστόσο υπάρχουν προκλήσεις τις οποίες η τεχνολογία πρέπει να ξεπεράσει, όπως το τι γίνεται αν το αντικείμενο είναι πολύ μικρό, ή αν η κίνηση είναι πολύ αργή, ή αν το αντικείμενο είναι πολύ μακριά ή αν υπάρχει κίνηση κατοικίδιου που πρέπει να αγνοηθεί.

Εφαρμογές

Η εργασία του Χάινριχ Χερτζ πάνω στα ηλεκτρομαγνητικά κύματα, που δημοσιεύθηκε τον 19ο αιώνα, άνοιξε τις πόρτες για πολλές τεχνολογικές επαναστάσεις. Οι περισσότερες πτυχές της σύγχρονης ζωής μας έχουν επηρεαστεί από αυτή τη σημαντική ανακάλυψη και έκτοτε υπάρχει ευρύ φάσμα εφαρμογών των ασύρματων κυμάτων, όπως για παράδειγμα η ανίχνευση δραστηριότητας, η αναγνώριση χειρονομιών, η παρακολούθηση ανθρώπων / ηλικιωμένων κ.λπ. Το Wi-Fi δεν έχει τους περιορισμούς των συστημάτων που βασίζονται σε βίντεο. Επιπλέον, έχει υψηλότερη διαθεσιμότητα και μεγαλύτερη εμβέλεια από άλλα συστήματα που βασίζονται σε σήματα, όπως το Ultra-Wideband (UWB), προσφέροντας σημαντικές ευκαιρίες. Πάμε να δούμε μερικά από αυτά:

Τα συστήματα που βασίζονται σε Wi-Fi χρησιμοποιούν παραλλαγές στο ασύρματο κανάλι για να παρακολουθούν άτομα σε ένα συγκεκριμένο περιβάλλον. Τα υπάρχοντα συστήματα μπορούν να ομαδοποιηθούν σε τρεις κύριες κατηγορίες: Ληφθέν σήμα βάσει ισχύος (RSS), βάσει CSI (που αναφέραμε και νωρίτερα) και βάσει Software Defined Radio (SDR). Έτσι, όπως αναφέραμε και νωρίτερα, η ανίχνευση ατόμων πραγματοποιείται πολύ απλά. Τι γίνεται όμως με τη δραστηριότητα; Για την αναγνώριση δραστηριότητας, έχουν χρησιμοποιηθεί πολλά απλά χαρακτηριστικά RSS, όπως ο λόγος σήματος προς θόρυβο, το πλάτος του σήματος και πολλά ακόμα. Μέσα λοιπόν από δεκάδες έρευνες, το όλο σύστημα ήταν σε θέση να εντοπίσει και να μετρήσει έως και 10 κινούμενους ή ακίνητους χρήστες / στόχους. Στη συνέχεια, μετά τη χρήση πρόσθετων χαρακτηριστικών, η ακρίβεια βελτιώθηκε περαιτέρω και οι ερευνητές προχώρησαν ένα βήμα παραπάνω προτείνοντας ένα σύστημα που θα μπορεί να αναγνωρίσει τις χειρονομίες πολλών χρηστών, αλλά και ένα σύστημα που θα μπορεί να πραγματοποιεί καταμέτρηση ανθρώπων με μεγάλα ποσοστά επιτυχίας.

Οι αυτοκινητοβιομηχανίες φαίνεται πως θα υιοθετήσουν την τεχνολογία Wi-Fi Sensing άμεσα, σε μία προσπάθειά τους να ειδοποιούν τους ιδιοκτήτες όταν ξεχνούν τα παιδιά στο πίσω κάθισμα. Ο κλάδος της διαχείρισης κτιρίων, μπορεί και αυτός να επωφεληθεί με τη σειρά του από την εν λόγω τεχνολογία. Το Wi-Fi Sensing μπορεί να χρησιμοποιηθεί για λόγους ασφαλείας και για αυτοματισμούς στο εσωτερικό των κτιρίων εξοικονομώντας χρόνο και χρήματα.

Υπάρχουν πιο περίπλοκες διαδικασίες, τις οποίες η τεχνολογία μπορεί να φέρει εις πέρας; Η αναγνώριση συναισθημάτων είναι ένας ενεργός ερευνητικός τομέας που έχει προσελκύσει το ενδιαφέρον πολλών ερευνητικών κοινοτήτων. Επιδιώκει να απαντήσει σε μια απλή ερώτηση: Μπορούμε να κατασκευάσουμε μια συσκευή που να αντιλαμβάνεται συναισθήματα; Μια τέτοια συσκευή θα επιτρέψει στα έξυπνα σπίτια να αντιδρούν ανάλογα με τα συναισθήματά μας και να προσαρμόζουν τη μουσική ή την τηλεόραση ανάλογα. Γενικότερα, οι έξυπνες συσκευές δεν θα περιορίζονται πλέον σε συνήθεις εντολές, θα αλληλεπιδρούν με τους χρήστες με τρόπο παρόμοιο με τον τρόπο που αλληλεπιδρούμε μεταξύ μας.

Μπορεί μία τέτοια τεχνολογία να ανταγωνιστεί τα σύγχρονα συστήματα ασφαλείας;

Όλα καλά ως εδώ, το ερώτημα που προκύπτει τώρα είναι αν μπορούμε να βασιστούμε στις δυνατότητες του Wi-Fi Sensing και να το χρησιμοποιήσουμε ως εναλλακτική λύση, αντικαθιστώντας PIR ανιχνευτές, κάμερες κ.λπ. Σε πολλές χώρες του εξωτερικού, δεκάδες σχολεία έχουν ήδη εγκατεστημένες κάμερες σε κοινόχρηστους χώρους, ωστόσο, υπάρχουν ορισμένα σημεία στα σχολεία που η τοποθέτηση καμερών ή άλλων συσκευών καταγραφής ήχου έχουν απαγορευθεί. Εκεί που οι κάμερες κρίνονται ως παρεμβατικές ή ακατάλληλες, η τεχνολογία ανίχνευσης μέσω Wi-Fi ίσως να αποτελεί ιδανική λύση. Δεδομένου ότι η ασφάλεια των σχολείων αποτελεί σήμερα ένα από τα κρισιμότερα ζητήματα, η δυνατότητα παρακολούθησης κοινόχρηστων χώρων αποδεικνύεται εξαιρετικά πολύτιμη με την τεχνολογία Wi-Fi Sensing.

Επί του παρόντος, η ανίχνευση μέσω Wi-Fi χρησιμοποιείται κυρίως για εμπορικές εφαρμογές, ωστόσο, μένει να δούμε το πόσο γρήγορα θα εξελιχθεί και πόσο ευρεία θα είναι η υιοθέτησή της στον κλάδο της ασφάλειας.