Ученые из UW превратили Amazon Echo и Google Home в бесконтактные мониторы сердцебиения Amazon Alexa

blank

Исследователи из Вашингтонского университета придумали способ использовать алгоритмы машинного обучения, чтобы превратить умные динамики в чувствительные медицинские устройства, которые могут обнаруживать нерегулярное сердцебиение.

Ученые используют умные колонки, такие как Amazon Echo или Google Home, чтобы издавать неслышный звук, который отскакивает от груди человека и возвращается к устройству, измененный таким образом, чтобы отображать сердцебиение. Неровный сердечный ритм может быть связан с недугами, включая инсульт или апноэ во сне.

Исследователи использовали алгоритм машинного обучения, чтобы выделить сердцебиение из других звуков и сигналов, таких как дыхание, которое легче обнаружить, поскольку оно включает в себя гораздо большее движение. Алгоритм также был необходим для определения неустойчивых сердечных ритмов, которые с точки зрения здоровья, как правило, более важно идентифицировать, чем постоянный «лаб-даб».

Система с искусственным интеллектом посылает неслышные звуки из динамиков в сторону человека, сидящего рядом. Когда они возвращаются, алгоритмы анализируют звуковые волны, чтобы определить частоту сердечных сокращений.

Исследователи из UW протестировали устройство на здоровых людях и госпитализированных кардиологических пациентах. Они обнаружили, что умный динамик обнаруживает их сердцебиение почти так же, как медицинские мониторы ЭКГ.

blank

Исследователи Вашингтонского университета разработали технологию, которая превращает умный динамик в монитор сердечного ритма. Анран Ван, докторант Школы компьютерных наук и инженерии Пола Г. Аллена (слева), и доктор Дэн Нгуен, клинический инструктор Медицинской школы Университета Вашингтона, являются авторами статьи с описанием исследования. Перед ними — квадратный прототип умного динамика, который использовался для исследования. (Марк Стоун / UW Photo)

 

Команда говорит, что это первый случай, когда как регулярное, так и нерегулярное сердцебиение можно отслеживать без физического контакта.

Система использует два разных алгоритма. Первый анализирует сигналы со всех микрофонов умной колонки, чтобы определить сердцебиение.

Соавтор исследования Шьям Голлакота сказал, что это похоже на то, как Алекса идентифицирует голос пользователя в шумной комнате:

Когда я говорю: «Привет, Алекса», микрофоны работают вместе, чтобы найти меня в комнате и послушать, что я скажу дальше. Это в основном то, что здесь происходит, но с сердцебиением.

blank

Затем второй алгоритм сегментирует сигнал, чтобы определить время между двумя ударами сердца.

Вот как это работает:

  • Умный динамик издает непрерывный неслышный сигнал, который поражает человека, сидящего на расстоянии 1-2 фута от устройства.
  • Сигнал сонара отражается, отражая небольшие движения грудной клетки, возникающие в результате движений бьющегося сердца.
  • Этот сигнал улавливается несколькими микрофонами умного динамика. (Микрофоны — это то, что позволяет Alexa или Google Assistant настраиваться на определенный голос, который дает указания, отделяя его от фоновой болтовни).
  • «Алгоритм формирования луча», написанный исследователями, позволяет говорящему использовать входные сигналы от микрофонов, чтобы изолировать сигнал сердцебиения от других шумов.

Неинвазивная технология может использоваться дома или в клинических условиях для удаленного контроля пациентов, диагностики болезни или наблюдения за кем-то, когда человек спит. Но есть ограничения. Мониторинг работал хуже с людьми с избыточным весом и с участниками, одетыми в несколько слоев одежды.

В настоящее время система настроена для выборочных проверок человеком, который беспокоится о своем сердечном ритме. Но его можно адаптировать для постоянного наблюдения за пациентами на предмет признаков апноэ во сне или сердечных приступов.

Такие компании, как Amazon и Google, также могут интегрировать программное обеспечение в свои умные колонки. Меня беспокоит только то, что хакеры могут получить доступ к системе, чтобы выяснить, дома ли я, прежде чем ограбить это место.

Поделиться

Источник