为什么Wi-Fi可能是家里最智能的传感器

随着智能家居和可穿戴设备日益先进，人工智能开始在后台运行，而非仅仅出现在屏幕上。业界正逐渐从可见的界面转向能够悄无声息地融入我们生活和工作空间的技术。正如《网络世界》指出的那样，这种转变正在催生许多人所说的“环境智能”——一种让设备无需我们直接与其交互就能理解周围环境变化的方式。

系统无需使用应用程序或语音指令，而是捕捉动作、手势和模式。它们会被动地回应我们——注意到我们的位置和正在做的事情。然而，尽管摄像头一直是实现这种感知的默认工具，但它们也存在一些严重的弊端。它们会引发隐私问题，在弱光环境下难以操作，存在盲区，并且通常需要大量的互联网带宽。摄像头也使设备价格更高，尤其是在大量使用的情况下。

正因如此，许多研究人员和工程师正在探索利用我们已有的工具（例如Wi-Fi、雷达和声音）感知世界的新方法。无线技术与边缘计算相结合，无需采集图像或录音即可检测空间内的运动和存在。随着智能设备在家庭、企业和建筑环境中日益普及，我们的目标是让周围环境也变得智能——这样，智能就不再局限于某台设备，而是融入到整个空间之中。

使用 Wi-Fi 感知运动

Wi-Fi 感知是最有前景的领域之一。它使用与互联网连接相同的无线信号来检测运动和活动，无需添加新硬件。Wi-Fi 接入点会发出无线电波，这些无线电波会从任何物体（墙壁、家具、人、宠物）上反射回来，其中一些反射会被其他设备（例如智能灯泡或路由器本身）中的接收器接收。

该系统捕获的信息称为信道状态信息 (CSI)，它显示了无线电波在空间中传播时信号的变化。当有人或某物移动时，系统会测量变化。随着时间的推移，系统会学习空间的“正常”状态，然后注意到物体的移动。这些细微的变化可以告诉我们很多信息，例如有人是在行走、站立，甚至是呼吸。

这种方法不需要光线即可工作，也不受墙壁或家具的影响。它是私密的、被动的，并且已经可以在许多人已有的设备上实现。最近的研究表明，借助智能软件，Wi-Fi 系统可以在大型家庭网络中以超过 90% 的准确率检测运动。因此，数百万个路由器和灯泡可以协同工作，形成一个感知层。

有些系统甚至智能到能够区分人与宠物。它们会利用步行速度和运动模式等细节来判断移动的是人、狗还是机器人吸尘器。这种感知能力使得打造能够有效响应的智能家居成为可能。

家用雷达传感

另一种进入智能家居领域的工具是雷达。其基本原理很简单：发出信号，然后测量其反射情况。雷达长期以来一直用于汽车的停车和安全系统，如今类似的技术也正在被应用于室内。

这些设备采用了几种类型的雷达技术：

• 超宽带 (UWB) 发出短促、低能量的信号，可以轻松测量距离和检测运动。它在室内工作良好，即使隔着墙壁也能正常工作，并用于跌倒检测和呼吸监测等任务。UWB 以其精确和节能而闻名。
• 毫米波 (mmWave) 工作频率非常高，这使得它能够检测细微的动作，例如手势或呼吸。它还可以区分多个移动的人。但是，毫米波传感器功耗高、价格昂贵，而且难以穿过墙壁，因此它们通常用于狭小的空间，例如汽车或单个房间。
• 超声波使用高频声音而不是无线电波。这些传感器的探测高度和噪音都太高，人类难以察觉，但可以用来测量距离和检测运动。它们价格低廉且功耗低，但如果空气流动或有物体挡路，效果会大打折扣。智能音箱和恒温器等设备有时会使用超声波来感知附近是否有人。