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利用Wi-Fi 訊號辨識姿勢,不論你在房子何處

only-perception
・2013/06/06 ・1209字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 536 ・七年級

離開公寓前忘了關燈嗎?沒問題。只要舉起你的手,手指在空中揮一下,你的燈將關閉。想要改變隔壁房間的音響系統正在播放的那首歌嗎?只要把手移向右側就能夠翻閱歌曲。

華盛頓大學的電腦科學家開發出一套姿勢辨識技術,使這樣的想像離現實更近一步。研究者已經證明,利用我們周遭的 Wi-Fi 訊號變化,來偵測特定運動,且不需要透過人身上的感應器或攝影機,是有可能成真的!

透過一個適合的 Wi-Fi 路由器以及客廳裡的幾個無線裝置,使用者就能夠在家中的任何房間,以簡單的手勢來控制他們的電子裝置與家電。

「這以新的方式重新運用(repurposing)已存在的無線訊號,」主持這項研究、UW 電腦科學與工程助理教授的 Shyam Gollakota 表示,「你真的可將無線網路用於姿勢辨識而不需要佈署更多感應器。」

UW 研究團隊包括 Shwetak Patel,電腦科學與工程、電子工程助理教授,及其實驗室。這項技術,他們稱之為「WiSee」,已投稿到第十九屆 International Conference on Mobile Computing and Networking(MobiCom)。

此概念類似於使用攝影機來辨識姿勢的 Xbox Kinect -不過 UW 技術更簡單、便宜而且使用者不用與他們想要控制的裝置待在同一個房間。那是因為 Wi-Fi 訊號能夠穿牆,而且不會受到可見光的約束或聲音的限制。

UW 研究者打造一款「智慧」接收裝置,它會聆聽房內各種裝置的無線傳輸,包括智慧型手機、筆電以及平板。一個標準的 Wi-Fi 路由器就很適合當作一個接收器來用。

當一個人移動,會稍微改變無線訊號的頻率。移動一隻手或一隻腳,會導致接收器偵測到一種模式(pattern)的變化,稱為都卜勒頻移(Doppler frequency shift)。

這些頻率的變化非常小,只有幾赫茲,相較之下Wi-Fi 訊號則有 20 MHz 的頻寬並在 5 GHz 的頻率下運作。研究者開發出一套演算法,用以偵測這些細微的偏移。這項技術同時也將裝置在沒有傳輸時的無線訊號間隙納入考量。

這項技術能辨識九種不同的全身姿勢,從推、拉、揮拳到全身扭動(full-body bowling)。研究者在一處有二間臥房與一間辦公空間的公寓裡,以五位使用者進行測試。在展現的 900 種姿勢中,WiSee 能準確分類其中的94%。

「這是第一款『全家』姿勢辨識系統,使用者不需要拿感應器,或是在每個房間佈署攝影機,」參與這項研究的學生Qifan Pu表示。

這套系統需要具有多根天線的接收器。直觀地說,每根天線調整成某種特定的使用者運動,故至多有五人可同時在相同的住所內移動而不會使接收器混淆。如果某人想要使用 WiSee,她可以完成某種特定的、重複的姿勢順序,以存取接收器。這種「密碼」概念亦能使系統保持安全並防止鄰居-或駭客控制你家中的裝置。

一旦無線接收器鎖定使用者,她能完成一般的姿勢以便與她家裡的裝置或家電互動。接收器能被程式化成「將特定姿勢」理解為「與特定裝置相關」。

在這種情況下,一間智慧家(smart home)將能夠成真,讓妳能夠簡單的揮揮手就關閉爐子,或著在床上打開咖啡機。

計畫的下一步要能夠一次控制多個裝置。

※ 按:這樣很像魔法師,施法前還要先用啟動咒語。

資料來源:Wi-Fi signals enable gesture recognition throughout entire home. Phys.org [Jun 04, 2013]

轉載自 only-perception


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only-perception
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妳/你好,我是來自火星的火星人,畢業於火星人理工大學(不是地球上的 MIT,請勿混淆 :p),名字裡有條魚,雖然跟魚一點關係也沒有,不過沒有關係,反正妳/你只要知道我不是地球人就行了... :D


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「你不要過來啊!」蜘蛛為了在交配中保命,竟然把自己給射出去了!

Peggy Sha
・2022/05/18 ・1686字 ・閱讀時間約 3 分鐘

自然界中,充滿了不少為了交配而「慷慨赴義」的勇者,像是:螳螂、蜘蛛等等,在激戰中或激戰後,雄性會變成配偶的盤中飧,如此一來,不僅可以延長交配時間、增加受精機率,還能為雌性提供養分,讓後代更有機會健康快樂地成長!(讓我們感謝飛天小爸爸的努力!)

「性食同類」不僅可以延長交配時間、增加受精機率,還能為雌性提供養分,讓後代更有機會健康快樂地成長!圖/Pixabay

這種現象呢,被稱之為「性食同類」(sexual cannibalism),通常是雌性吃掉雄性的比例稍微高一些。

但正如俗話所說,「生命會自己找到出口」,竟然有雄性蜘蛛靠著把自己「射」出去來保下一命!今天,就要來為你講述,隆背菲蛛(Philoponella prominens)的噴射故事。

交配到一半就彈出去了?超離奇高速彈射之謎!

這次的主角隆背菲蛛呢,是一種原產於日本、韓國等地的社會性動物,過去驚人的成就包括:能夠一次聚集 300 多隻同伴,共同編織出一片大網。

至於牠們超強的彈射能力又是如何被發現的?原先,來自湖北大學的張士昶副教授與團隊正在研究隆背菲蛛的性行為,卻忽然發現了一個超離奇現象:完成交配之後,雄蛛居然會猛然彈開,「biu」地一下就飛得老遠!

這驚人的過程可說是快到不可思議,最高紀錄達到一秒 88.2 公分,別說是肉眼,就連普通相機都沒辦法正確紀錄下細節。

這個現象立刻引發了研究團隊的好奇心,那麼接下來該怎麼辦呢?當然是:交配大戰看起來!

射,還是不射?這是個攸關性命的問題!

為了進行研究,團隊總共觀察了 155 次交配行為,並在其中 152 次中觀察到了這種超高速的彈射情形。你可能會很好奇,那剩下的 3 次呢?嗯……那 3 隻隆背菲蛛沒有成功彈射出去,交配後就成了配偶的大餐了。

什麼?沒彈掉就會被吃掉?這究竟是巧合還是命運的安排?

研究人員決定出手人為干預一下,他們選了 30 隻隆背菲蛛,然後想辦法阻止牠們彈射,結果發現:「彈射=保命」,要是你射不出去,那你就逃不過配偶的大口,注定要變成人家的晚餐。

要是隆背菲蛛彈射失敗,那就逃不過配偶的大口,注定要變成人家的營養來源。圖/Pixabay

相反地,如果成功彈出去了,那麼,你不但可以保命,也多了再次交配的機會。嘿,沒錯,牠們彈出去後還會再爬回來交配,再彈、再爬、再交配,就如此反反覆覆。(當然啦,有時也會在過程中不小心弄掉一些身體部位,比如一兩支步足。)

想要成功噴射,你需要一對強壯的步足!

至於為何隆背菲蛛能變成這樣的飛天小蜘蛛呢?秘密就藏在牠們的步足中。研究團隊發現,雄蛛們會將第一對步足抵在雌蛛身上,一旦交配完成,就用力蹬腳彈射出去。

根據實驗,科學家們發現這對步足可說是噴射與交配關鍵,少了一支都不行,只要沒有這對秘密武器,雄蛛只會停留在求偶階段,但不會真的跟雌蛛交配。但如果掉的是其他幾支腳,那可完全不會影響交配過程,還是能順利完成生育大計。

而這對秘密武器最強大的地方,其實是來自液壓;只要蜘蛛擠壓胸部的肌肉,便可以將其中的體液注入特定關節(tibia–metatarsus joint),透過液壓來伸直步足、產生彈力。

沒想到吧?為了在交配中保命,隆背菲蛛還得運用到流體力學,是不是很有趣呢?

參考資料:

Male spiders avoid sexual cannibalism with a catapult mechanism: Current Biology
These male spiders catapult away to avoid being cannibalized after sex
Watch These Male Spiders Jump Like Hell to Avoid Being Eaten After Sex
This Male Spider Catapults Itself Into the Air to Avoid Sexual Cannibalism | Science| Smithsonian Magazine
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Peggy Sha
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曾經是泛科的 S 編,來自可愛的教育系,是一位正努力成為科青的女子,永遠都想要知道更多新的事情,好奇心怎樣都不嫌多。