Het Internet of Things (IoT) en cyberfysieke systemen hebben mogelijkheden geopend voor slimme steden en slimme huizen, en veranderen de manier waarop mensen leven. In deze slimme tijd er wordt steeds meer gevraagd om mensen in het dagelijks leven op afstand te monitoren met behulp van radiofrequente sondesignalen. Echter, de conventionele detectiesystemen kunnen nauwelijks worden ingezet in de echte wereld, omdat ze meestal vereisen dat objecten opzettelijk samenwerken of een actief draadloos apparaat of identificatielabel dragen. Aanvullend, de bestaande detectiesystemen zijn niet aanpasbaar of programmeerbaar voor specifieke taken. Vandaar, ze zijn verre van efficiënt in veel opzichten, van tijd tot energieverbruik.

In een nieuw artikel gepubliceerd in Lichtwetenschap en toepassing , wetenschappers van het State Key Laboratory of Advanced Optical Communication Systems and Networks, Afdeling Elektronica, Peking Universiteit, China, het State Key Laboratory van millimetergolven, Zuidoost-universiteit, China, en collega's ontwikkelden een AI-gestuurd slim metasurface voor het gezamenlijk beheersen van de EM-golven op het fysieke niveau en de EM-gegevensstroom op de digitale pijplijn. Op basis van het meta-oppervlak, ontwierpen ze een goedkope intelligente EM "camera, " die robuuste prestaties levert bij het realiseren van onmiddellijke in-situ beeldvorming van de volledige scène en adaptieve herkenning van de handtekens en vitale functies van meerdere niet-coöperatieve mensen. Interessanter is dat de EM-camera werkt erg goed, zelfs wanneer hij passief wordt opgewonden door verdwaalde 2,4 GHz wifi-signalen die alomtegenwoordig zijn in het dagelijks leven. Als zodanig, hun intelligente camera stelt ons in staat om op afstand te "zien" wat mensen doen, volgen hoe hun fysiologische toestanden veranderen, en "horen" wat mensen praten zonder akoestische sensoren in te zetten, zelfs als deze mensen niet meewerken en achter obstakels staan. De gerapporteerde methode en techniek zullen nieuwe wegen openen voor toekomstige slimme steden, slimme huizen, mens-apparaat interactieve interfaces, gezonde monitoring en veiligheidsscreening, zonder de visuele privacyproblemen te veroorzaken.

De intelligente EM-camera is gecentreerd rond een slim meta-oppervlak, d.w.z., een programmeerbaar meta-oppervlak dat is uitgerust met een cluster van kunstmatige neurale netwerken (ANN's). Het meta-oppervlak kan worden gemanipuleerd om de gewenste stralingspatronen te genereren die overeenkomen met verschillende detectietaken, van data-acquisitie tot beeldvorming, en tot automatische herkenning. Het kan verschillende soorten opeenvolgende detectietaken in realtime ondersteunen met een enkel apparaat. Deze wetenschappers vatten het werkingsprincipe van hun camera samen:

"We ontwerpen een programmeerbaar coderend meta-oppervlak met groot diafragma voor drie doeleinden in één:(1) om in-situ beeldvorming met hoge resolutie van meerdere mensen in een volledig beeld uit te voeren; (2) om snel EM-velden scherp te stellen (inclusief Wi-Fi-signalen) naar geselecteerde lokale plekken en vermijd ongewenste interferentie van de lichaamsromp en de omgeving; en (3) om de lokale lichaamskenmerken en vitale functies van meerdere niet-coöperatieve mensen in echte omgevingen te controleren door onmiddellijk de lokale lichaamsdelen van belang."

"Aangezien de omschakelingssnelheid van metasurface opmerkelijk sneller is dan die van lichaamsverandering (vitaal teken en handteken) met een factor ~ , het aantal gecontroleerde personen kan in principe erg groot zijn", voegde ze eraan toe.

"De gepresenteerde techniek kan worden gebruikt om de opmerkelijke of niet-opmerkelijke bewegingen van niet-coöperatieve mensen in de echte wereld te volgen, maar kan ook mensen met ernstige handicaps helpen om op afstand commando's naar apparaten te sturen met behulp van lichaamstaal. Deze doorbraak zou een nieuwe locatie kunnen openen voor toekomstige slimme steden, slimme huizen, mens-apparaat interactieve interface, gezond toezicht, en veiligheidsscreening zonder privacyproblemen te veroorzaken. ' voorspellen de wetenschappers.