วัดอัตราการเต้นหัวใจได้ด้วยสัญญาณ WiFi

 (news.ucsc.edu)
2 คะแนน โดย GN⁺ 2025-09-05 | 1 ความคิดเห็น | แชร์ทาง WhatsApp
  • เพียงแค่ใช้ สัญญาณ WiFi ก็สามารถ วัดอัตราการเต้นหัวใจได้ในระดับความแม่นยำทางคลินิก
  • การผสาน อุปกรณ์ WiFi ราคาถูกมาก กับอัลกอริทึม ทำให้ ตรวจสอบสุขภาพได้โดยไม่ต้องสวมอุปกรณ์ wearable
  • สามารถ วัดได้อย่างแม่นยำ แม้จะอยู่ห่างออกไป 3 เมตร โดย ไม่ขึ้นกับ ตำแหน่งหรือการเคลื่อนไหวของบุคคล
  • ทีมวิจัยฝึกอัลกอริทึมด้วยข้อมูลจากอุปกรณ์ราคาประหยัดอย่าง ESP32, Raspberry Pi เป็นต้น
  • ในอนาคตมีโอกาสสูงที่จะนำไปใช้กับ การวัดอัตราการหายใจ และ การตรวจจับภาวะหยุดหายใจขณะหลับ

ภาพรวม

  • ทีมวิจัยจาก UC Santa Cruz ได้พัฒนา Pulse-Fi system ที่สามารถวัด อัตราการเต้นหัวใจ ได้อย่างแม่นยำโดยใช้เพียง สัญญาณ WiFi ทั่วไปในบ้าน
  • ระบบนี้ผสาน อุปกรณ์ WiFi ราคาถูกมาก เข้ากับ อัลกอริทึมแมชชีนเลิร์นนิง เพื่อแสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ของการติดตามสุขภาพแบบเรียลไทม์โดยไม่ต้องพึ่ง wearable แบบเดิม

Pulse-Fi: วัดอัตราการเต้นหัวใจด้วย WiFi และแมชชีนเลิร์นนิง

  • อุปกรณ์ WiFi จะปล่อยคลื่นความถี่ออกไปรอบตัว และเมื่อคลื่นกระทบกับวัตถุอย่างร่างกายมนุษย์ ก็จะทำให้เกิด การเปลี่ยนแปลงของคลื่นที่ตรวจจับได้ในเชิงคณิตศาสตร์
  • Pulse-Fi วิเคราะห์สัญญาณที่เก็บจากตัวรับส่งสัญญาณ WiFi ด้วย การประมวลผลสัญญาณและแมชชีนเลิร์นนิง
    • กรองสัญญาณรบกวนเพื่อดึงเอาเฉพาะการเปลี่ยนแปลงสัญญาณเล็กน้อยที่เกิดจาก การเต้นของหัวใจ
  • ศาสตราจารย์ นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษา และนักเรียนมัธยมปลายที่เป็นนักวิจัยเยี่ยมเยือนจาก Baskin School of Engineering เป็นผู้ขับเคลื่อนโครงการนี้

ผลการทดลองและความแม่นยำ

  • จากผู้เข้าร่วม 118 คน ระบบทำได้ถึง ความแม่นยำระดับคลินิก ด้วยการ วัดเพียง 5 วินาที
    • ค่าความคลาดเคลื่อนเฉลี่ยมีเพียง 0.5 ครั้งต่อนาที และความแม่นยำจะเพิ่มขึ้นเมื่อวัดนานขึ้น
  • ไม่เพียงทำงานได้ในสภาพแวดล้อมห้องทดลอง แต่ยังทำงานได้ดีโดยไม่ขึ้นกับ ท่าทางต่างๆ (นั่ง ยืน นอน เดิน เป็นต้น) และ ตำแหน่งการวางอุปกรณ์
  • ยังให้ผลลัพธ์ที่แม่นยำสูงได้ในระยะ 3 เมตร (ประมาณ 10 ฟุต) และคาดว่าจะให้ประสิทธิภาพดียิ่งขึ้นเมื่อใช้อุปกรณ์ WiFi ระดับสูง เช่น เราเตอร์เชิงพาณิชย์

การสร้างชุดข้อมูล

  • เพื่อฝึกอัลกอริทึม ทีมวิจัยเก็บข้อมูลด้วยตนเองโดยใช้ ESP32 ควบคู่กับ เครื่องวัดออกซิเจนปลายนิ้วมาตรฐาน
    • นำข้อมูลจาก Pulse-Fi มาผสานกับข้อมูล "คำตอบจริง" จากเครื่องวัดออกซิเจนปลายนิ้วเพื่อฝึก โครงข่ายประสาทเทียม
  • ทีมยังนำ Pulse-Fi ไปใช้กับชุดข้อมูลขนาดใหญ่ที่อีกทีมวิจัยหนึ่งสร้างขึ้นด้วย Raspberry Pi

การประยุกต์ใช้และทิศทางในอนาคต

  • งานวิจัยในอนาคตมีแผนขยายการใช้งานเพิ่มเติม เช่น การวัดอัตราการหายใจ และ การตรวจจับภาวะหยุดหายใจขณะหลับ
  • ในการทดลองระยะที่ยังไม่เปิดเผยต่อสาธารณะ ทีมได้ยืนยันแล้วว่ามีศักยภาพด้านความแม่นยำสูงสำหรับ การตรวจจับการหายใจและภาวะหยุดหายใจ

การใช้งานเชิงอุตสาหกรรม

  • บริษัทที่สนใจการนำไปใช้เชิงพาณิชย์สามารถติดต่อผู้ดูแลด้านการถ่ายทอดเทคโนโลยีของ UC Santa Cruz ได้

บทสรุป

  • การผสาน ฮาร์ดแวร์ราคาถูกมาก กับ แมชชีนเลิร์นนิง ทำให้เกิดการ ติดตามอัตราการเต้นหัวใจและสุขภาพแบบไม่ต้องสัมผัสตัว
  • คาดว่าจะเป็นนวัตกรรมที่ช่วยให้ตรวจสอบสุขภาพที่บ้านได้ง่ายและ ไม่รุกล้ำร่างกาย โดยไม่ต้องใช้อุปกรณ์ wearable หรือเครื่องมือในโรงพยาบาล

บทความที่เกี่ยวข้อง

1 ความคิดเห็น

 
GN⁺ 2025-09-05
ความคิดเห็นจาก Hacker News
  • บางคนเสนอให้ใช้เทคโนโลยีนี้เพื่อติดตามข้อมูลชีวภาพอย่างต่อเนื่อง ขณะที่บางคนคิดว่านี่จะก่อปัญหาด้านความเป็นส่วนตัว แต่ปัญหาที่ใหญ่กว่าคือการติดตามอย่างต่อเนื่องอาจนำไปสู่การรักษาเกินความจำเป็น และทำให้ผลลัพธ์ของผู้ป่วยแย่ลงด้วยซ้ำ เหตุผลสำคัญคือโดยปกติเราจะเริ่มติดตามสัญญาณชีพก็ต่อเมื่อสงสัยอยู่แล้วว่ามีบางอย่างผิดปกติ หากเฝ้าดูคนที่สุขภาพดีตลอดเวลา ก็อาจพบความผันผวนที่ค่อนข้างมากจนดูเหมือนมีปัญหาทั้งที่จริงไม่มี เรื่องนี้ได้รับการยืนยันเชิงทดลองแล้วจากการติดตามแม่และทารกระหว่างการคลอดในโรงพยาบาลอย่างต่อเนื่อง คลินิกบางแห่งเริ่มติดตามต่อเนื่องทันทีที่ผู้ป่วยมาถึง และจบลงด้วยการรักษามากเกินไปโดยไม่จำเป็น ทำให้ผลลัพธ์แย่ลงทั้งที่เดิมก็สุขภาพดีอยู่แล้ว แน่นอนว่าบางคลินิกอาจมีแนวโน้มรักษาเกินอยู่ก่อนแล้ว แต่คำอธิบายเชิงสัญชาตญาณที่ว่าการติดตามมากเกินไปนำไปสู่การรักษามากเกินไปนั้นฟังดูเข้าท่าดี
  • เคยได้ยินมาว่าเฮลิคอปเตอร์ตรวจสอบเสาไฟฟ้าสาธารณูปโภคสามารถดูสภาพของเสาไม้ได้ว่าแข็งแรงหรือผุ โดยใช้รูปแบบการสะท้อนก้องของคลื่นเสียงจากใบพัด วงการการรับรู้แบบไม่รุกล้ำ (ใช้แหล่งกำเนิดการปล่อยสัญญาณที่มีอยู่/จากสภาพแวดล้อม) พัฒนาได้อย่างน่าประทับใจจริงๆ
    • ในงานรับเหมาติดตั้งระบบสื่อสาร เขาสอนกันว่าต้องทำ "hammer test" เสมอเมื่อทำงานใกล้เสา เสาที่ดี เสาที่เริ่มผุ และเสาที่ผุหมดแล้วนั้นให้เสียงต่างกันมาก
    • บทความต้นฉบับที่เกี่ยวข้อง (ปี 2001): เทคโนโลยีใหม่ใช้เลเซอร์ทางอากาศและ AI เพื่อประเมินความน่าเชื่อถือของโครงสร้างไม้ ไม่รู้ว่านำไปใช้เชิงพาณิชย์จริงไหม และช่วงหลังๆ ก็เห็นกรณีใช้งานภาพความร้อนและการถ่ายภาพหลายช่วงคลื่นด้วย
    • สงสัยว่าเฮลิคอปเตอร์ขนาดใหญ่แบบนี้จะเข้าใกล้เสาสาธารณูปโภคที่มีสายไฟพาดอยู่ได้จริงด้วยรุ่นไหน
    • CT scan ปล่อยรังสีใส่ผู้ป่วย แต่ก็ยังเป็นมาตรฐานการรักษาอยู่ดี
  • ทำให้นึกถึงตอนหนึ่งของ Star Trek TOS ที่กัปตันเคิร์กถูกกล่าวหาว่าฆาตกรรม และพวกเขาแยกตรวจจับการเต้นของหัวใจเพื่อค้นหาเหยื่อที่ยังอยู่บนยาน เป็นตอนเมื่อเกือบ 60 ปีก่อนแล้ว ต้องขออภัยหากถือว่าเป็นสปอยล์
    • ในฐานะแฟน Star Trek คลาสสิก ต้องบอกว่าพวกเขาสแกนทั้งดาวเคราะห์เพื่อหาลูกเรือได้ แต่กลับไม่รู้ว่ามีใครอยู่บนยานของตัวเอง แถมทั้งที่มียานอวกาศพร้อมระบบเฝ้าฟังเสียงทั่วไป ก็ยังต้องใช้ wall intercom อยู่
    • คุณแย่งโอกาสเล่นมุกว่า “สปอยล์!” ไปเลย ที่จริงมันน่าเจ็บใจกว่าการบอกตอนล่วงหน้าเสียอีก
    • สรุปแบบขำๆ: สรุปตอนนั้นโดย planetofhats
  • หัวใจของแต่ละคนไม่เหมือนกัน เช่นเดียวกับม่านตาหรือลายนิ้วมือ สัญญาณหัวใจเฉพาะตัว (cardio signature) สามารถใช้แยกแยะบุคคลได้ มีงานวิจัยที่ตรวจจับสิ่งนี้จากระยะไกลด้วยเลเซอร์อยู่แล้ว บทความที่เกี่ยวข้อง: Pentagon พัฒนาเลเซอร์ที่ระบุตัวคนได้จากการเต้นของหัวใจเพียงอย่างเดียว
    • การระบุตัวตนทางชีวมิติจากวิธีที่ร่างกายมนุษย์รบกวนการแพร่กระจายของสัญญาณ WiFi | บทความ HN ที่เกี่ยวข้อง
      นักวิจัยให้ความสนใจกับวิธีที่ CSI (Channel State Information: ข้อมูลแอมพลิจูดและเฟสของสัญญาณแม่เหล็กไฟฟ้า เป็นต้น) ของ WiFi ถูกบิดเบือนต่างกันไปตามแต่ละบุคคล จากนั้นประมวลผลด้วย deep learning เพื่อสกัดลายเซ็นข้อมูลเฉพาะจากสัญญาณ วิธีนี้อาจนำไปใช้กับระบบ Re-ID (re-identification) แบบอิงสัญญาณได้
    • ลายนิ้วมือไม่เปลี่ยน แต่การเต้นของหัวใจเปลี่ยนทุกครั้ง เพราะทุกจังหวะการเต้นไม่เหมือนกัน ดังนั้น 'ลายเซ็นหัวใจ' ของแต่ละคนก็น่าจะเปลี่ยนตลอดเวลา ทำให้ยากที่จะใช้ระบุตัวบุคคลเดิมอย่างต่อเนื่อง
  • ไม่ต้องใช้ wearable ที่ใส่แล้วอึดอัด และไม่ต้องใช้สายคาดอกบนลู่วิ่งด้วย วัดได้ทั้งการเต้นของหัวใจและการหายใจพร้อมกัน? เฝ้าติดตามทุกคนในบ้านตลอด 24/7 ด้วย Raspberry Pi ราคาถูก? หวังว่าเทคโนโลยีนี้จะออกสู่ตลาดได้ในอีกไม่นาน มันดูมีประโยชน์มากจริงๆ
    • มีกรณีใช้งานเชิงไซไฟด้านบวกอยู่จริง แต่จะมีความหมายก็ต่อเมื่อข้อมูลและระบบอัตโนมัติทั้งหมดอยู่ภายใต้การควบคุมของเจ้าของข้อมูลคนนั้นอย่างสมบูรณ์เท่านั้น เช่น self-hosted server, local GPU, local LLM, การรู้จำเสียงแบบออฟไลน์, การสแกนบ้านและร่างกายแบบ 3D ส่วนตัว เป็นต้น
    • น่าจะมีคุณค่ามหาศาลต่อการดูแลผู้สูงอายุด้วย ฉันดูแลคุณยายอยู่ แค่ติด AirTag ไว้กับกุญแจก็ยังไม่ง่าย อุปกรณ์ wearable หรือพวก life alert ก็ไม่สามารถใส่ได้สม่ำเสมอ ถ้ามีการติดตามสุขภาพแบบไม่รุกล้ำและเป็น passive ก็คงดีมาก
    • เทคโนโลยีนี้ให้ความรู้สึกประหลาดเกินไป จนเดาว่าวงการ WiFi เองก็น่าจะระแวงมันอย่างมาก อาจถึงขั้นผูกไว้ด้วยสิทธิบัตร และรัฐบาลก็คงไม่อยากให้เรื่องแบบนี้เป็นที่รู้กันในวงกว้างด้วย
    • การแฮ็ก WiFi RSSI (เช่น WiSee(2013)), Linksys Aware(-2024) ค้นหา Linksys Aware บน Google,
      เธรดที่เกี่ยวข้อง: คำอธิบาย 802.11bf,
      ค้นหา 802.11bf: Google,
      "การรู้จำท่าทางโดยใช้สัญญาณไร้สายทั่วทั้งบ้าน" (2013): บทความ ACM,
      บทความที่อ้างอิง Google Scholar,
      การรู้จำท่าทางไร้สายด้วย accelerometer แบบ high-DOF, Awesome-WiFi-CSI-Sensing,
      ไปจนถึงเทคโนโลยีสแกน 3D และสาขาการประยุกต์ใช้งานต่างๆ
  • ฉันเป็นนักเรียนมัธยมที่พัฒนาเทคโนโลยีนี้เอง ถ้ามีอะไรสงสัยก็ถามมาได้ ยินดีตอบ
    • ยินดีด้วย น่าประทับใจมาก ฉันแค่อยากรู้ว่าจะพอแชร์ paper หรือ preprint ได้ไหม เพราะบทความที่ลิงก์ไว้ขาดรายละเอียดไปมากจริงๆ
  • พอเห็นว่ามันทำงานบนชิป ESP32 ได้ ก็มั่นใจว่ามันน่าจะทำงานได้ดีบนชิป WiFi ของสมาร์ตโฟนด้วย (แม้บทความจะไม่ได้พูดถึง) ทุกวันนี้หลายคนพกสมาร์ตโฟนติดตัวตลอด ซึ่งอาจนำไปสู่การสร้างโปรไฟล์เชิงลึกของคนๆ หนึ่งได้ เช่น เขาดูอะไรบนโทรศัพท์ รับสายอะไร หรืออยู่ที่ไหน รวมถึงมีใครอยู่ใกล้เขาบ้าง (จากตัวตนของสมาร์ตโฟนเครื่องอื่น) ดูเหมือนว่าจะสามารถนำข้อมูลหลายอย่างมาประกอบกันเพื่อรู้ได้มากขึ้นอีกมาก รวมถึงอารมณ์ของผู้ใช้ (ตื่นเต้น กลัว โกรธ ฯลฯ)
  • เทคโนโลยีแบบนี้ไม่ใช่เรื่องใหม่ มีการใช้สัญญาณ WiFi เพื่อตรวจจับสิ่งของ/คน/สัตว์ วิเคราะห์การเดิน[1], ตรวจจับการพิมพ์แป้นพิมพ์[2], ติดตามการหายใจและอัตราการเต้นหัวใจ[3], แม้กระทั่งดักฟังบทสนทนา[4] มาตั้งแต่อย่างน้อย 10 ปีก่อนแล้ว
    การสนทนา HN ที่เกี่ยวข้องในอดีต,
    The Atlantic - Wi-Fi Surveillance,
    Archive
    1: บทความ IEEE เรื่องการวิเคราะห์การเดิน
    2: บทความ ACM เรื่องการตรวจจับการพิมพ์แป้นพิมพ์
    3: Archive เรื่องการตรวจจับการหายใจ/ชีพจร
    4: Archive เรื่องการดักฟังบทสนทนา
    • อยากรู้ว่าเคยมีใครนำเทคนิคเหล่านี้ไปทำให้ใช้งานได้จริงสำเร็จหรือยัง เมื่อหลายปีก่อนฉันเคยพิจารณาการประยุกต์ใช้คล้ายๆ กัน แต่แต่ละวิธีที่กล่าวใน paper มีข้อจำกัดหรือช่องโหว่เชิงระเบียบวิธีอยู่ไม่น้อย
    • ที่จริงหลักการเดียวกันนี้ก็ถูกนำไปใช้กับเสียง (คลื่นเสียง) ด้วย เมื่อหลายปีก่อนจำได้ว่าเคยเห็น paper ที่ใช้ลำโพงและไมโครโฟนในรถเพื่อตรวจสอบจำนวนคนในรถ (โดยเฉพาะการตรวจจับเด็กหรือสัตว์เลี้ยงที่ถูกทิ้งไว้)
    • [ตามประกาศอย่างเป็นทางการ] สิ่งใหม่ในตอนนี้คือการนำไปใช้เชิงพาณิชย์ในบ้านและออฟฟิศ
  • 802.11bf มุ่งเน้นที่การประยุกต์ใช้ด้าน sensing

    จากพัฒนาการล่าสุด ทำให้เทคโนโลยี WiFi สามารถทำหน้าที่ด้าน sensing เช่น การตรวจจับ การติดตามตำแหน่ง และการรู้จำได้
    อย่างไรก็ตาม มาตรฐาน WLAN ที่มีอยู่เดิมถูกพัฒนามาเพื่อการสื่อสารเป็นหลัก จึงยังตอบโจทย์ความต้องการด้าน sensing ขั้นสูงได้ไม่เพียงพอ
    ด้วยเหตุนี้ คณะทำงาน IEEE 802.11 จึงได้ตั้ง task group 802.11bf (TG) ขึ้น เพื่อจัดทำการแก้ไขมาตรฐานที่รองรับความต้องการด้าน sensing ขั้นสูง โดยลดผลกระทบต่อการสื่อสารให้น้อยที่สุด
    บทความที่เกี่ยวข้อง: IEEE Xplore แนะนำ 802.11bf sensing,
    NIST งานวิจัยการขยายการใช้ Wi-Fi sensing,
    Cognitive Systems - 802.11bf เสริม legacy sensing อย่างไร
    อ้างอิง: ยังมี IEEE 802.11bi (เสริมความเป็นส่วนตัวของข้อมูล) ด้วย

    • 802.11 Blue Falcon
  • น่าเสียดายที่บทความนี้ (ข่าวประชาสัมพันธ์) เน้นแต่ผลดีของการติดตามสุขภาพตามที่อ้างไว้ และไม่พูดถึงปัญหาความเป็นส่วนตัวเลย ทั้งที่เทคโนโลยีนี้มีความเสี่ยงสูงที่จะถูกนำไปใช้ในทางที่ผิดได้หลายแบบ เช่น การดูการเปลี่ยนแปลงของอัตราการเต้นหัวใจหลังดูโฆษณา เพื่อทำโฆษณาเจาะกลุ่มที่โจมตีอารมณ์ได้ หรือการติดตามการเปลี่ยนแปลงของชีพจรขณะช้อปปิ้งก็เช่นกัน แม้แต่โจรก็อาจใช้ตรวจว่ามีคนอยู่ในบ้านหรือไม่ได้ ต่อไปเราอาจต้องกังวลไม่ใช่แค่ว่าเราเตอร์ WiFi ที่ไม่ได้อัปเดตจะถูกใช้ทำ botnet หรือเปล่า แต่ยังต้องกังวลด้วยว่าจะถูกใช้ติดตามและขายข้อมูลชีวภาพ เช่น ตำแหน่งและระดับความตื่นตัวของเรา
    • ตลาดใหม่ที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นกำลังจะเปิดขึ้นแล้ว (=new and more efficient markets)