英國科學(xué)家現(xiàn)在找到了一種方法，可以讓智能手機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。

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格拉斯哥大學(xué)的計算機科學(xué)家和物理學(xué)家在《物理評論快報》雜志上發(fā)表的一篇論文中概述了這項研究，它可以應(yīng)用于安全和醫(yī)療保健領(lǐng)域。

這項技術(shù)的核心是一種復(fù)雜的機器學(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量揚聲器發(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間。

通過巧妙地分析結(jié)果，該算法可以推斷出一個房間的形狀、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)和揚聲器或無線電天線的設(shè)備來生成圖像。」

Turpin博士表示，動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，可以在沒有攝像機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。

甚至可以將系統(tǒng)用于跟蹤醫(yī)療機構(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。

在每次試驗中，研究人員都收集了一個人在房間里走動時對聲波的反射的數(shù)據(jù)。

同時，他們還使用一個特殊的相機記錄了房間的數(shù)據(jù)，該相機使用一個被稱為飛行時間的過程來測量房間的尺寸并提供一個低分辨率的圖像。

通過結(jié)合來自麥克風(fēng)的回聲數(shù)據(jù)和來自飛行時間相機的圖像數(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。

這項研究建立在英國這一研究團隊以前的工作基礎(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器測量閃光的反射來建立三維圖像。

Turpin博士補充道，「我們現(xiàn)在已經(jīng)能夠利用光和聲音證明這種算法機器學(xué)習(xí)技術(shù)的有效性，這非常令人激動。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>