Ваш роутер может считывать ваш пульс по воздуху с высокой точностью

Инженеры из Калифорнийского университета в Санта-Крузе продемонстрировали систему, получившую название Pulse-Fi, которая использует недорогие WiFi-чипы и машинное обучение для измерения частоты сердечных сокращений с клинической точностью, без необходимости использования умных часов или нагрудного ремня.

Работа, представленная на Международной конференции IEEE 2025 по распределенным вычислениям в интеллектуальных системах и Интернете вещей, превращает бытовую технологию в своего рода невидимый стетоскоп. Частота сердечных сокращений — это базовый, но мощный показатель здоровья, связанный со стрессом, активностью, гидратацией и заболеваниями. Идея о том, что ваш роутер может незаметно отслеживать его в фоновом режиме, звучит футуристично. Это также поднимает вопрос: что произойдет, когда повседневная инфраструктура станет также медицинским оборудованием?

Как объяснил докторант и ведущий автор Наян Бхатия:

«Сигнал очень чувствителен к окружающей среде, поэтому мы должны выбрать правильные фильтры, чтобы удалить все ненужные шумы», — сказал Бхатия.

WiFi-устройства постоянно посылают радиоволны, которые слегка смещаются, когда сталкиваются с движением. Pulse-Fi обучает нейронную сеть обнаруживать самые слабые колебания, вызванные биением сердца, игнорируя при этом отвлекающие факторы, такие как движение человека в кресле или хождение по комнате. Чтобы создать набор данных, исследователи установили оборудование в библиотеке науки и техники Калифорнийского университета в Санта-Крузе, сопоставив показания WiFi с данными оксиметра, измеряющего на кончике пальца. Полученный набор данных ESP-HR-CSI, насколько им известно, является первым в своем роде.

Команда протестировала Pulse-Fi на 118 участниках в 17 различных положениях: сидя, стоя, лежа и даже во время ходьбы. После всего пяти секунд мониторинга система выдала показания сердечного ритма с погрешностью менее половины удара в минуту. Более длительные измерения были еще более точными. Такой уровень точности сопоставим с инструментами больничного класса, хотя в данном случае он был достигнут с помощью чипов, стоимость которых меньше, чем обед в фаст-фуде.

«Мы обнаружили, что благодаря модели машинного обучения расстояние практически не влияет на производительность», — сказал приглашенный исследователь Пранай Кочета. «Другим фактором было положение — все различные ситуации, с которыми вы сталкиваетесь в повседневной жизни. Мы хотели убедиться, что наша система будет надежно работать независимо от образа жизни человека».

Исследователи сознательно провели тестирование с использованием сверхдешевых модулей ESP32 (около 5–10 долларов за штуку) и немного более дорогих плат Raspberry Pi (30 долларов), продемонстрировав, что точность не зависит от дорогостоящего оборудования. Фактически, маршрутизаторы коммерческого класса, вероятно, еще больше улучшили бы производительность. Они также показали, что Pulse-Fi работает на расстоянии до трех метров, а неопубликованные данные указывают на еще больший диапазон.

Потенциальные области применения очевидны. Неинвазивный мониторинг может стать благом для ухода за пожилыми людьми, исследования сна на дому или отслеживания здоровья в местах с недостаточной медицинской инфраструктурой. И да, есть и коммерческие последствия: ваш следующий WiFi-маршрутизатор может поставляться в комплекте с датчиком пульса по умолчанию. Другой вопрос, приветствуют ли потребители такое двойное использование. Мы уже смирились с тем, что наши умные колонки нас слушают; готовы ли мы к маршрутизаторам, которые следят за нашей физиологией?

На данный момент группа расширяет Pulse-Fi, чтобы отслеживать частоту дыхания и даже выявлять апноэ во сне. Они еще не подали заявку на потребительский продукт, но контактная информация офиса по трансферу технологий Университета Калифорнии в Санта-Крузе указана прямо в статье. Несложно представить, что венчурные инвесторы уже принюхиваются.

В списке авторов есть деталь, которая может вас поразить: один из ведущих участников работы, Пранай Кочета, еще учится в старшей школе. Он присоединился к проекту в качестве приглашенного исследователя, доказав, что прорывы не всегда ждут защиты докторской диссертации. Иногда они происходят в университетской библиотеке, с чипом за 5 долларов и смелостью спросить, может ли WiFi измерять сердцебиение.

Мониторинг сердечного ритма с помощью WiFi работает, потому что радиоволны слегка изменяются, проходя через тело. Каждое сердцебиение изменяет форму грудной клетки и кровоток, создавая небольшие помехи в этих волнах. Алгоритм Pulse-Fi отфильтровывает фоновый шум и учится распознавать эти регулярные колебания. Прелесть заключается в том, что не требуется никаких носимых устройств или прямого контакта: маршрутизатор и приемник могут захватывать данные по воздуху, превращая обычное оборудование для подключения в датчик здоровья.

Исследование: P. Kocheta, N. S. Bhatia and K. Obraczka, “Pulse-Fi: A Low-Cost System for Accurate Heart Rate Monitoring Using Wi-Fi Channel State Information,” 2025 21st International Conference on Distributed Computing in Smart Systems and the Internet of Things (DCOSS-IoT), Lucca, Italy, 2025, pp. 226-230, doi: 10.1109/DCOSS-IoT65416.2025.00037