Jak vidět lidi skrze zdi? Bezdrátovou sítí...

Na světě je nový model pro sledování pohybu lidí přes zdi, který využívá běžné bezdrátové sítě používané v řadě dnešních spotřebičů. Něco pro vás, pokud jste vždycky chtěli vidět, co se děje u sousedů. Každopádně si ještě musíte počkat, než odborníci novou technologii vylepší – teď je schopna pouze určit polohu objektu na základě pohybu, ale detaily naštěstí nevykreslí. Zatím...

Vědci z americké University of Utah přišli s novou technikou (označovanou jako Variance-based radio Tomographic Imaging; VRTI) pro sledování lidí a objektů skrytých za "neprůhlednou" překážkou, např. v podobě zdí. Joey Wilson a Neal Patawari k tomu využívají změny v intenzitě rádiového záření v obyčejných bezdrátových sítích. Změny jsou vyvolávány právě pohybem objektů – oblasti pokryté rádiovým signálem lze na základě sledování změnjeho intenzity „proskenovat“ a vytvořit v reálném čase obraz toho, co odchylky způsobuje, co se hýbe.

Vědci svůj nápad úspěšně demonstrovali v bezdrátové síti složené ze 34 uzlů a pracující na bezdrátovém protokolu IEEE 802.15.4 – ten se využívá v komunikační technologii ZigBee standardizované na konci roku 2004 a fungující na frekvencích 858 Hz, 902-928 MHz a také 2,4 GHz.

Přímo o technologii ZigBee většina lidí asi moc neslyšela, byť ji často nevědomky využívají. ZigBee patří do skupiny PAN, bezdrátových sítí Personal Area Network, tedy osobních sítí fungujících na malých vzdálenostech (buď v domácích podmínkách, nebo průmyslových). Do skupiny PAN patří třeba i mnohem známější standard IEE 802.15.1, kterému neřekneme jinak než Bluetooth. Tato bezdrátová skupina se využívá především v oblasti spotřební elektroniky a automatizace, kde nejsou kladeny velké nároky na přenosovou rychlost. Rychlosti ZigBee se totiž pohybují ideálně od 20 do 250 kbit/s. Pod pojmem "využití ve spotřební elektronice" si můžete představit například bezdrátové klávesnice, počítačové myši, dálková ovládání elektroniky apod.

Ale zpět k hlavnímu tématu, článku dvou amerických vědců. Sami autoři píší následující:

„ Tento článek prezentuje novou metodu pro snímání, lokalizování a sledování pohybu za zdmi v reálném čase. Metoda se opírá o měření změn intenzity přijímaného signálu, změn vyvolaných pohybem [sledovaného objektu] v bezdrátové peer-to-peer síti. (...) “

V úvodu se dále píše:

"V článku zkoumáme metodu pro sledování polohy lidí a objektů pohybujících se za zdmi, kdy není zapotřebí, aby cíl nesl nebo měl k sobě připojené elektronické zařízení. Technologie je rozšířením techniky "rádiového tomografického snímání" [rádiové tomografie], která své jméno získala díky podobnosti s medicínskými metodami tomografie".

Ač to asi laickému uchu zní všelijak, jen ne pochopitelně, princip snímání je v zásadě jednoduchý. Intenzita signálu v jakémkoliv bodu sítě – oblasti pokryté sítí – je dána součtem (poskládáním) všech příspěvků/cest, po kterých se rádiové vlny můžou ubírat směrem k přijímači. Jakákoliv změna v prostoru pokrytém sítí – objemu, kterým signál prochází –, způsobená pohybem objektu/člověka (nebo cíle – vyberte si pojmenování na základě aplikace...) se odrazí na výsledné naměřené síle signálu na přijímači. Tyto změny lze pak vzít a použít k sestavení obrázku toho, co se kde za zdí hýbe.

Zatím však nemusíte mít strach, že by váš vynalézavý soused na sídlišti, které je plné bezdrátových sítí, mohl odhalit, co přesně se u vás doma děje. Testovací síť vědců sestavená z 34 uzlů totiž byla v oblasti o rozloze 780 čtverečných stop (asi 72,5 metrů čtverečných) schopna najít objekty, které svou polohu změnily o zhruba metr. Rozlišovací schopnost takového "špionážního" prototypu není zatím nikterak úžasná (jak vidíte na obrázku níže), nicméně autoři tvrdí, že by neměl být problém techniku rychle vylepšit. Rozlišovací schopnost zařízení by mohla být mnohem vyšší i při zásadním snížením počtu uzlů nutných k sestavení obrazu.

Jako výhodu své nové technologie autoři uvádějí s ní související náklady, které jsou mnohem nižší než u současných přes-zeď-vidících zařízení. Uzly v síti "jsou všude" a za normálních okolností se nemusejí pořizovat a instalovat zvlášť. Na druhou stranu, mnohá současná zařízení schopna vidět přes zeď stojí více než 100 tisíc dolarů. Druhou výhodu je rychlost, s jakou tato technika vede k rozpoznání a vykreslení prostředí. Toho jde dosáhnout tak, že se do sítě přidají GPS moduly, které obraz oblasti rychle sestaví díky souřadnicím a na základě známých databází.

Autoři jako příklad výhod nového přístupu uvádějí scénář, kdy na místo činu přijíždějí zásahová jednotka, třeba armáda nebo policie. Vstup do budovy může být nebezpečný. "Kolem budovy a možná i na ni rozmístí rádiové senzory. Třeba je do její blízkosti naházejí, spustí nebo zkrátka postupně upustí, když se kolem budovy budou pohybovat. Uzly okamžitě vytvoří síť, která se sama lokalizuje, například díky informacím z databáze (jako Google Maps) a souřadnicím (při použití GPS). Poté uzly začnou vysílat, budou měřit signál procházející budovou nebo jinou důležitou oblastí. Měření intenzity získaného signálu každé z linek se přenese zpět na základovou stanici a použije se k určení polohy pohybujících se lidí a objektů uvnitř budovy."

Pokud taková technologie bude uvedena do ostrého provozu, samozřejmě se nevyhneme obavám o soukromí lidí. Když lze efektivně a levně sestavovat obrázky zpoza zdí za nízkou cenu (v rádiových vlnách na uvedených frekvencích se vlastně koupeme neustále a není problém kolem dané oblasti nějaké uzly rozmístit, když na to přijde), můžeme se brzy začít brzy bavit sledováním lidí? Tohle budou bezesporu otázky, které budou v případě úspěchu této techniky na denním pořádku blogerů a novinářů. Ostatně každé jinak prospěšné technologie lze zneužít. Autoři studie ovšem ve svém přístupu vidí hlavně tu světlou stránku. "Rádiová tomografie představuje způsob, jak zachránit životy mnoha lidí v týmech nasazených do kritických situací, policie nebo vojska, když se dostanou do potenciálně nebezpečné situace." Každý rok je řada takových lidí zraněna jen proto, že nemají jak zjistit a sledovat útočníky za zdmi budov, říkají oba vědci.

Zájemci si celý jejich odborný článek mohou stáhnout z archivu preprintů v databázi Cornellovy univerzity na adrese http://arxiv.org/abs/0909.5417.

6. 11. 2009

Autor: Oldřich Klimánek