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【新智元導讀】近日，格拉斯哥大學的研究人員利用機器學習演算法使智慧手機和膝上型電腦具有類似蝙蝠對環境的感知能力，即可建立三維影象。

英國科學家現在找到了一種方法，可以讓智慧手機和筆記本等日常物品具備類似蝙蝠的環境感知能力，像超膽俠一樣厲害。

格拉斯哥大學的計算機科學家和物理學家在《物理評論快報》雜誌上發表的一篇論文中概述了這項研究，它可以應用於安全和醫療保健領域。

這項技術的核心是一種複雜的機器學習演算法，它利用反射回聲來生成影象，類似於蝠使用回聲定位進行導航和狩獵的方式。

研究人員提出的演算法能夠測量揚聲器發出的聲音片段或小天線發出的無線電波脈衝在室內空間內發射並返回到感測器所需的時間。

透過巧妙地分析結果，該演算法可以推斷出一個房間的形狀、大小和佈局，以及挑選出存在的物體或人。

結果以影片形式顯示，將回聲資料轉化為三維視覺。

這一研究成果與蝙蝠的回聲定位之間的一個關鍵區別是，蝙蝠有兩隻耳朵來幫助它們導航，而該演算法被調整為與從單點收集的資料一起工作，如麥克風或無線電天線。

研究人員表示，「該技術可用於透過潛在的任何配備有麥克風和揚聲器或無線電天線的裝置來生成影象。」

Turpin博士表示，動物的回聲定位是一種了不起的能力，科學已經成功地以多種不同的方式重新創造了從反射回聲中生成三維影象的能力，如RADAR和LiDAR。

這項研究與其他系統的不同之處在於：

首先，它只需要來自單一輸入的資料、麥克風或天線就能建立三維影象。

其次，演算法可以將任何具有這兩件裝備中的任何一件的裝置變成回聲定位裝置。

這意味著這種三維成像的成本可以大大降低，開闢許多新的應用。

比如，透過接收入侵者反射的訊號，可以在沒有攝像機的情況下保證建築物的安全。

同樣的方法也可以用來追蹤養老院中虛弱病人的行動。

甚至可以將系統用於跟蹤醫療機構中病人胸部的起伏，提醒工作人員注意他們的呼吸變化。

該論文概述了研究人員如何使用膝上型電腦的揚聲器和麥克風來產生和接收千赫茲範圍內的聲波。

他們還使用天線對千兆赫茲範圍內的無線電頻率聲音進行了同樣的處理。

在每次試驗中，研究人員都收集了一個人在房間裡走動時對聲波的反射的資料。

同時，他們還使用一個特殊的相機記錄了房間的資料，該相機使用一個被稱為飛行時間的過程來測量房間的尺寸並提供一個低解析度的影象。

透過結合來自麥克風的回聲資料和來自飛行時間相機的影象資料，研究小組在數百次的重複中訓練了他們的機器學習演算法，將回聲中的特定延遲與影象聯絡起來。

最終，該演算法已經學會了僅從回聲資料中生成它自己的高度準確的房間及其內容的影象，使它具有感知周圍環境的蝙蝠式能力。

這項研究建立在英國這一研究團隊以前的工作基礎上，訓練了一種神經網路演算法，透過使用單畫素檢測器測量閃光的反射來建立三維影象。

Turpin博士補充道，「我們現在已經能夠利用光和聲音證明這種演算法機器學習技術的有效性，這非常令人激動。很明顯，這裡有很多以新方式感知世界的潛力，我們渴望繼續探索未來生成更多高解析度影象的可能性。」

參考資料：

https：//scitechdaily。com/bat-sense-technology-for-smartphones-generates-images-from-sound/