Дослідники Каліфорнійського університету в Санта-Круз розробили Pulse-Fi, прототип системи для дистанційного вимірювання пульсу людей за допомогою сигналів Wi-Fi навколишнього середовища. Еріка Кардема/UC Santa Cruz:
Сьогодні сигнали Wi-Fi в основному передають дані. Але ці сигнали також можна використовувати для інших інноваційних цілей. Наприклад, команда з Каліфорнії запропонувала використовувати сигнали навколишнього середовища Wi-Fi для моніторингу серцевого ритму людини.
Новий підхід, який називається Pulse-Fi, пропонує переваги порівняно з існуючими методами моніторингу серцевого ритму. Він недорогий і простий у розгортанні, а також позбавляє необхідності прикріплювати пристрій до тіла. Katia Obraczka ‒ професор Каліфорнійського університету в Санта-Круз, яка керувала розробкою Pulse-Fi. Вона зазначає, що безперервне відстеження життєво важливих показників, включаючи рівень тепла, може допомогти виявити проблеми зі здоров’ям, такі як стрес, зневоднення, серцеві захворювання та інші захворювання. «Але використання носимих пристроїв для моніторингу життєво важливих показників може бути незручним, мати слабку прихильність до результатів та обмежену доступність через вартість», – каже вона.
Методи на основі камери є одним із варіантів дистанційного безконтактного відстеження серцевого ритму людини без носимого пристрою. Однак ці підходи можуть бути порушені в умовах поганого освітлення, а також можуть викликати занепокоєння щодо конфіденційності.
У пошуках кращого варіанту Obraczka разом зі студентом-постдокторантом Nayan Sanjay Bhatia та стажером старшої школи Pranay Kocheta, які працюють у її лабораторії, прагнули створити Pulse-Fi. «Pulse-Fi використовує звичайні сигнали Wi-Fi для моніторингу вашого серцебиття, не торкаючись вас. Він фіксує крихітні зміни в хвилях сигналу Wi-Fi, спричинені серцебиттям», – каже Obraczka.
Як сигнали Wi-Fi можуть вимірювати чийсь пульс?
Зокрема, команда розробила Pulse-Fi для фільтрації фонового шуму та виявлення змін амплітуди сигналу, спричинених серцебиттям. Вони розробили модель штучного інтелекту, здатну працювати на простому обчислювальному пристрої, такому як Raspberry Pi, яка потім зчитує відфільтровані сигнали та оцінює частоту серцевих скорочень у режимі реального часу. Команда випробувала свій підхід у двох різних експериментах, які описані в дослідженні, опублікованому в серпні 2025 року на Міжнародній конференції з розподілених обчислень в інтелектуальних системах та Інтернеті речей.
Спочатку дослідники посадили сімох добровольців на стілець на різній відстані 1, 2 та 3 метри від двох мікроконтролерів ESP32, які використовували Pulse-Fi для оцінки частоти серцевих скорочень добровольців, порівнюючи ці дані з вимірюваннями частоти серцевих скорочень, зробленими пульсоксиметром. У другому експерименті Pulse-Fi використовувався на пристроях Raspberry Pi для моніторингу частоти серцевих скорочень понад 100 учасників у різних положеннях, включаючи ходьбу, біг на місці, сидячи та стоячи.
Результати показують, що система працює нарівні з іншими еталонними датчиками, а коефіцієнт помилок Pulse-Fi менше 1,5 ударів на хвилину вигідно відрізняється від інших технологій моніторингу життєво важливих показників. Pulse-Fi також підтримував достатню точність, незважаючи на позу людини (наприклад, сидить або йде) або відстань від записуючого пристрою (до 10 футів). Спираючись на ці результати, Obraczka каже, що команда планує створити компанію для комерціалізації технології.
Професор Katia Obraczka та її докторант Nayan Sanjay Bhatia ‒ обидва з Каліфорнійського університету в Санта-Круз ‒ обговорюють дослідження своєї технології Pulse-Fi, яка дистанційно вимірює пульс людей за допомогою сигналів Wi-Fi. Еріка Кардема/UC Santa Cruz:
Obraczka додає, що Pulse-Fi може працювати в нових середовищах, для яких його базова модель штучного інтелекту не була навчена. «Модель добре узагальнилася в [новому] середовищі, показуючи, що вона не просто запам’ятовує, а фактично вивчає закономірності, які переносяться в нові ситуації», ‒ каже вона.
Obraczka також зазначає, що пристрої, на яких працює Pulse-Fi, є доступними ‒ чіпи ESP32 коштують приблизно від 5 до 10 доларів США, а Raspberry Pi ‒ близько 30 доларів. Поки що дослідники тестували Pulse-Fi лише на одному користувачеві в кімнаті одночасно. Зараз команда починає пілотувати цей підхід одночасно на кількох користувачах. «Окрім роботи над багатокористувацькими середовищами, ми також досліджуємо інші додатки Pulse-Fi для оздоровлення та охорони здоров’я», ‒ каже Obraczka, наводячи як приклади апное сну та частоту дихання.