英国科学家现在已经找到了一种方法，可以让智能手机和笔记本电脑等日常用品具有蝙蝠般的环境意识，就像夜魔侠一样强大。格拉斯哥大学的计算机科学家和物理学家在《物理评论快报》杂志上发表的一篇论文中概述了这项研究，该论文可能在安全和医疗保健方面有应用。该技术的核心是一种复杂的机器学习算法，它使用反射回波生成图像，类似于蝙蝠使用回波定位进行导航和狩猎的方式。研究人员的算法测量扬声器发出的声音片段或小型天线发出的无线电波脉冲穿过房间并返回传感器所需的时间。通过巧妙地分析结果，该算法可以推断出房间的形状、大小和布局，以及识别出物体或人的存在。结果以视频形式显示，将回波数据转换为3D视觉。这项工作与蝙蝠的回声定位之间的一个关键区别在于，蝙蝠有两只耳朵来帮助它们导航，该算法经过调整以处理从单点收集的数据，例如麦克风或无线电天线。“该技术可用于从任何配备麦克风和扬声器或无线电天线的设备生成图像，”研究人员说。Turpin博士说，动物的回声定位是一种非凡的能力，科学已经以多种方式成功地证明了这一点。不同的方法重现了从反射回波生成3D图像的能力，例如RADAR和LiDAR。这项研究与其他系统的不同之处在于，首先，它只需要来自单个输入、麦克风或天线的数据来创建三维图像。其次，该算法可以将具有这两种设备中任何一种的任何设备变成回声定位设备。这意味着这种3D成像的成本可以大大降低，开辟了许多新的应用。建筑物可以在没有摄像头的情况下得到保护，例如，通过拾取入侵者反射的信号。同样的方法也可用于追踪疗养院中虚弱患者的活动。该系统甚至可以用于跟踪医疗机构中患者胸部的起伏，提醒工作人员注意他们呼吸的变化。该论文概述了研究人员如何使用笔记本电脑的扬声器和麦克风来生成和接收千赫兹范围内的声波。他们还使用天线对千兆赫兹范围内的射频声音进行了同样的研究。在每次试验中，研究人员都收集了一个人在房间里走动时声波反射的数据。同时，他们还使用一种特殊的相机记录了房间的数据，该相机使用一种称为飞行时间的过程来测量房间的尺寸并提供低分辨率图像。通过将来自麦克风的回声数据与来自飞行时间相机的图像数据相结合，该团队对他们的机器学习算法进行了数百次重复训练，以将回声中的特定延迟与图像相关联。最终，该算法已经学会了仅从回声数据中生成自己的高度准确的房间图像及其内容，从而赋予它类似蝙蝠的感知周围环境的能力。该研究建立在英国研究团队之前的工作基础上，该团队训练了一种神经网络算法，通过使用单像素探测器测量闪光的反射来构建三维图像。Turpin博士补充说：“令人非常兴奋的是，我们现在能够使用光和声音来证明这种算法机器学习技术的有效性。很明显，这里有很多以新方式感知世界的潜力，我们渴望继续探索未来生成更多高分辨率图像的可能性。”
