十多年前，尼尔·帕特瓦里（Neal Patwari）躺在医院的病床上，小心翼翼地计时呼吸。在他周围，有20个无线收发器站岗。当帕特瓦里的胸膛起伏时，他们的电磁波在他周围荡漾。帕特瓦里现在是圣路易斯华盛顿大学的教授，他刚刚证明这些涟漪可以揭示他的呼吸模式。
几年后，麻省理工学院的研究人员围绕使用Wi-Fi信号检测跌倒的想法建立了一家初创公司。他们希望帮助老年人在家中更独立地生活。2015年，他们的原型进入了椭圆形办公室：通过演示，其中一名研究人员绊倒在奥巴马总统面前。（奥巴马认为这项发明“很酷”。
这是一个诱人的想法：为您带来互联网的路由器也可以检测到您的动作。“对于所有环境传感来说，这就像北极星一样，”健康传感器初创公司Xandar Kardian的负责人Sam Yang说。他说，有一段时间，“投资者蜂拥而至。
快进近十年：我们还没有看到一种商业上可行的Wi-Fi设备来跟踪呼吸或检测跌倒。2022 年，照明公司 Sengled 展示了一款 Wi-Fi 灯泡，据说可以同时做到这两点——但它仍然没有发布。这家向奥巴马提出理由的创业公司现在使用其他无线电波。一家名为Asleep的呼吸监测器初创公司开始使用Wi-Fi传感技术，但已转向使用麦克风。Patwari 还创办了自己的公司，生产 Wi-Fi 呼吸监测器。但是，他说，“我们被谷歌打败了。
Wi-Fi传感作为一种监测个人健康指标的方式，在很大程度上被超宽带雷达等其他技术所掩盖。但 Wi-Fi 感应并没有消失。取而代之的是，在领先的互联网服务提供商、智能家居公司和芯片制造商的支持下，它已经悄悄地进入了数百万家庭。Wi-Fi 的无处不在继续使其成为一个有吸引力的平台，尤其是在网络变得越来越强大的情况下。很快，由于更好的算法和更标准化的芯片设计，它可以无形地监控我们的日常运动，以实现各种令人惊讶的——有时甚至是令人震惊的——目的。
是的，它可以跟踪你的呼吸。它可以监测跌倒。它可以使建筑物更智能，并通过跟踪人们的位置来提高能源效率。然而，它的另一面是，它也可以用于任何数量的更邪恶的目的。你家外面的人可能会知道什么时候空着，或者看到你在里面做什么。考虑某人可能想要秘密跟踪他人行动的所有原因。Wi-Fi传感有可能使其中许多用途成为可能。更重要的是，这项技术解释了电磁波的物理特性，而不是它们携带的加密数据。它代表了一种新的隐私风险，并且仍在制定保护措施。
谷歌的睡眠感应功能内置于其 Nest Hub 中;它跟踪离设备最近的人的呼吸、打鼾和咳嗽，不是使用 Wi-Fi 感应，而是使用雷达芯片。除此之外，谷歌的方法与帕特瓦里的方法基本相同：首先使用电磁波来感知微小的运动，然后使用人工智能使这些运动变得有意义。主要区别在于波浪的长度。较短的波长提供更大的带宽，因此精度更高;更长的波长允许在更远的距离上进行感应。从大多数支持Wi-Fi的设备中发出的波长为两到五英寸：它们可以覆盖很多地面。相比之下，来自谷歌雷达芯片的波只有五毫米长，可以提供更多细节。为了更接近，Wi-Fi传感需要研究来自多个设备的波如何相互作用。但是，如果它能做到这一点，它将把细节与范围结合起来，而不需要特殊的雷达芯片或可穿戴设备等专用设备。如果 Wi-Fi 感应成为灯泡等智能设备的默认选项（这种推动已经开始发生），那么这些设备就可以开始监控您。随着 Wi-Fi 传感技术的改进，这些设备可以开始更详细地观看。
Patwari说，最初，“[Wi-Fi]分辨率很差。位置精确到只有两米，两个人挨着聊天可能看起来像一个人。在过去的十年中，研究人员一直在努力从商用路由器使用的较长波长中获取更多信息。更重要的是，他们正在使用人工智能来理解描述波如何散射或衰落的元数据，即所谓的“信道状态信息”。这为他们提供了更多的信息。16年前，“我们能够非常可靠地知道有人走过，”帕特瓦里说。“但现在，人们正在获得步态信息——某人的行走模式是什么样的。尽管如此，虽然Wi-Fi传感变得越来越详细，但这些细节的可靠性仍然不稳定。“信号不够清晰，”杨说。
如果 Wi-Fi 感应成为智能设备的默认选项（推送已经发生），这些设备就可以开始监控您。
与此同时，帮助改善Wi-Fi传感的人工智能进步也有助于雷达。十年前使Wi-Fi传感令人兴奋的一些用途现在已经通过使用较短波长的专用雷达设备进行商业化。
Inspiren是一家在医院和长期护理机构工作的雷达公司，它结合了来自雷达和安装在床上方的摄像头的数据，用于检测跌倒。它既能提醒工作人员跌倒，又能标记虚弱患者最有可能跌倒的时刻，比如他们下床的时候。Yang的传感器公司销售一种经FDA批准的医疗设备，该设备可以从医院病床或监狱牢房上方监测心率，无需可穿戴设备。其中一些设备已经在肯塔基州的监狱中使用，其目标是帮助防止过量服用和其他医疗紧急情况。
然后还有一个更令人毛骨悚然的用例：穿墙间谍。早在2009年，Patwari就获得了“Wi-Fi信号可以穿透墙壁”的头条新闻，当时该技术检测到另一个房间的运动。2023 年 1 月，该标题的新版本再次出现，这次是关于卡内基梅隆大学研究人员使用名为 DensePose 的 AI 引擎从 Wi-Fi 信号生成体型的故事。（准确性远非完美。透过墙壁感知人的雷达已经存在多年;它被特警队、边境巡逻队、搜救队和军队使用。
然而，美国公民自由联盟（ACLU）的技术专家丹尼尔·卡恩·吉尔莫（Daniel Kahn Gillmor）已经将国家行为者的Wi-Fi感应标记为潜在的隐私问题，特别是对活动人士而言。“我们有很多执法越权的例子，”他说。“如果执法部门可以访问这些数据并用它来骚扰人们，那么它就是另一块可能被滥用的元数据。
Wi-Fi传感已经取代了其他运动检测工具。它还可能有助于使一些当前的雷达应用广泛使用，尽管在许多情况下可靠性较低。吉尔莫说，在这两种情况下，企业都可以用它来监控消费者、工人和工会组织者;缠扰者或家庭虐待者骚扰受害者;并被其他邪恶行为者犯下各种罪行。人们目前无法判断他们正在被监控，这一事实增加了风险。“我们需要法律和技术护栏，”吉尔莫说。
Wi-Fi传感也可能带来新的监控形式。凭借其更长的波长，Wi-Fi可以覆盖比毫米波雷达更多的地面。正如麻省理工学院的团队在2015年所证明的那样，它最终可能会在私人住宅而不是医院中检测到跌倒。但是，谷歌的Nest跟踪一个床头柜的呼吸，而不是家里每个灯泡的呼吸是有原因的：在现实世界中，算法很难解析上下文。在医院的病房里，跌倒可能是跌倒。在家里，奶奶摔倒的样子很像一个孩子从沙发上跳下来。因此，研究人员正在研究重新识别已知用户的方法。除了标记跌倒之外，这样的工具还可以在家庭度假时发现窃贼;根据环境和背景，它还可能看到一个青少年在宵禁后回家，活动家举行会议，或者 – 在执行鸡奸法的国家 – 两个同性睡在同一张床上。
当然，在电磁频谱上，安全摄像头和保姆摄像头已经可以轻松跟踪个人。“你必须记住：你从相机中得到的背景简直太疯狂了，”Wi-Fi传感公司Cognitive Systems的首席执行官Taj Manku说。你看到这个人的脸。你看他们是否在做开合跳，还是在锻炼，或者他们在做一些坏事。
但是，吉尔莫说，现有工具可能会产生重叠的结果这一事实并不能降低风险：“这就是隐私虚无主义。
无论Wi-Fi能否在自己的比赛中击败其他传感器，将Wi-Fi传感与这些工具相结合最终可以增强每个传感器的优势。目前，商业提供商正在利用Wi-Fi的范围来关注家庭安全，以及他们认为Wi-Fi传感已经是最佳解决方案的另一个领域。Wi-Fi传感公司Origin Wireless的首席执行官斯宾塞·梅德（Spence Maid）这样说：“我甚至不想说出来，但是——’妈妈还活着吗？’”
直到一年半前，96岁的艾米丽·尼科利奇（Emily Nikolich）还独自住在新泽西州的一套公寓里。每天，她的孙子孙女都会在她平板电脑上的应用程序中向她发送新照片。每天，艾米丽都可以监视她的五个曾孙，从新生儿到四岁。与此同时，她68岁的儿子保罗·尼科利奇（Paul Nikolich）正在监视她。
2021 年，Paul 安装了 Origin Wireless 的 Wi-Fi 传感工具，名为 Hex Home。在艾米丽的允许下，在艾米丽的家周围插入了五个发光的小圆盘，帮助保罗对她的位置进行了三角测量。他向我展示了该应用程序。它没有追踪艾米丽本身;相反，它跟踪每个圆盘附近的运动。但由于艾米丽独自生活，效果是一样的：保罗可以很容易地观察她每天从床上到早午餐再到浴室和回来的旅程。
保罗说，知道他的妈妈没事，即使他正在旅行，不能打电话，这“是一种解脱”。因此，当艾米丽去年搬进辅助生活之家时，监视器也随她而来。海克斯已经学会了艾米丽的套路;如果发生不寻常的事情——例如，如果她整天躺在床上——它可以向保罗发出警报。到目前为止，他还没有。“幸运的是，她一直做得很好，”他说。
在实践中，Wi-Fi传感仍然很难处理细节。但它非常善于注意到人类的存在，无论墙壁或家具如何。根据 Manku 的说法，这种准确性？“是100%。”这使得Wi-Fi传感非常适合能源管理（灯泡制造商WiZ用它来关闭空房间的灯）和减少家庭安全系统的误报。在人口老龄化的地方，它也会有所帮助。Maid说，在日本，“他们让投递员敲门，确保人们还活着。一家总部位于冲绳的公司正在使用Origin的技术开发生命证明服务。
Manku估计，至少有3000万个家庭已经拥有某种Wi-Fi感应功能。Verizon的一款新Fios路由器现在内置了Origin Wireless的“人体存在检测”功能。网络上已有的固定智能设备（如灯泡、智能插头、扬声器或 Google Nest）可以立即成为传感器。其他互联网服务提供商正在创建类似的产品;Cognitive Systems 与 160 多家 ISP 合作。今年 1 月，Cognitive Systems 宣布其技术将很快在亚马逊上出售的许多廉价智能插头中提供，允许人们通过现有的 Google、Apple 和 Amazon Alexa 智能家居应用程序使用 Wi-Fi 传感。
最终，与我交谈过的Wi-Fi传感公司希望扩大规模：不仅为家庭和小型企业提供服务，还为大型办公楼或商店提供服务。Manku说，Wi-Fi传感可以帮助消防员找到烟雾太浓而无法看穿的人;智能暖通空调可以为工作到很晚的人打开空调。入住率数据可以帮助公司做出大流行后的裁员决策;客流量数据可以为店内产品植入提供信息。但为了在这些复杂的场景中发挥作用，Wi-Fi需要准确地计算和定位很多人。
佛罗里达州立大学（Florida State University）的研究员杨杰（Jie Yang）正在思考更大的问题，而且方向略有不同：他正在计算和定位人员，然后单独跟踪他们。“五年前，大部分工作都集中在一个人身上，”杨说。“现在，我们正试图针对多个人，比如一个家庭。最近的研究集中在当多人在场时，使用步行模式或呼吸频率重新识别目标个体。在 2023 年的一篇论文中，杨表明，在新环境中重新识别人是可能的。但是，为了让这项研究在现实世界中发挥作用，即使只是少数家庭成员或员工，研究人员不仅需要更好的人工智能;他们还需要更好的硬件。
这就是艾米丽的儿子保罗的用武之地。
在过去的 22 年里，年轻的 Nikolich 一直担任电气和电子工程师协会内一个默默无闻但有影响力的小组的主席：802 LAN/MAN 标准委员会，该委员会为 Wi-Fi 和以太网兼容性制定技术标准。
2019年，尼科利奇参加了在华盛顿特区举行的IEEE晚宴。Origin Wireless的创始人、最近的IEEE主席Ray Liu坐在他对面的桌子对面，与另一位与会者讨论Wi-Fi传感。尼科利奇开始听。自从 URL 发明以来，他一直在思考如何连接和取消连接互联网。但在这里，突然间，有些不同了。“我对此感到非常兴奋，”尼科利奇说。
Nikolich 和 Liu 开始交谈，Nikolich 表示支持成立一个专门研究 Wi-Fi 传感的小组委员会。自 2020 年以来，由华为和高通等公司的专家领导的 802.11bf WLAN 传感任务组一直在为芯片制造商制定标准，旨在使 Wi-Fi 传感更容易。至关重要的是，当新标准生效时，Wi-Fi传感算法使用的信道状态信息将变得更加一致。目前，该信息需要大量的鉴定和调试。当新标准在2025年出台时，它将允许“每个Wi-Fi设备轻松可靠地提取信号测量值，”杨说。仅此一项就应该有助于将更多的Wi-Fi传感产品推向市场。“这将是爆炸性的，”刘认为。
该委员会设想的长期用例包括在家中或商店中计数和寻找人员，检测留在汽车后座的儿童，识别手势，以及检测跌倒、心率和呼吸等长期目标。
就这些目标而言，其他三个IEEE小组委员会也可能有所作为。第一个是 802.11be，更广为人知的是 Wi-Fi 7。今年推出的 Wi-Fi 7 将为新的 Wi-Fi 设备开辟一个额外的无线电频率频段，这意味着算法可以使用更多的信道状态信息。它还增加了对每个Wi-Fi设备上更多微型天线的支持，这应该有助于算法更准确地对位置进行三角测量。Yang说，有了Wi-Fi 7，“传感能力可以提高一个数量级。
预计几年后，Wi-Fi 8标准可能会在细节和准确性方面带来另一次飞跃。Yang说，结合更先进的算法，Wi-Fi 8可以让传感器不仅跟踪每个路由器的几个人，而且可以跟踪10到20个人。然后，在路由器之间共享信息可以计算和跟踪在机场等拥挤的室内空间中移动的个人。
最后，一个不太广泛使用的标准WiGig已经允许Wi-Fi设备在雷达芯片使用的毫米波空间中运行，就像Google Nest中的芯片一样。如果该标准能够实施，它可能会使Wi-Fi传感任务组确定的其他应用在商业上变得可行。这些措施包括重新识别已知的面孔或身体，识别昏昏欲睡的司机，构建房间内物体的3D地图，或感应打喷嚏的强度（毕竟，该工作组于2020年召开会议）。
IEEE没有直接研究一个领域，至少没有直接研究：隐私和安全。IEEE研究员、Wi-Fi传感任务组成员、Origin Wireless副总裁Oscar Au表示，目前的目标是专注于“至少完成传感测量”。他说，委员会确实讨论了隐私和安全：“有些人提出了担忧，包括我自己。但他们决定，虽然这些问题确实需要解决，但它们不在委员会的职权范围内。
当使用Wi-Fi信号发送数据时，可以通过电磁波来回发送的信息可以加密，使其无法被黑客拦截。但波浪本身就存在;它们不能以完全相同的方式加密。
“即使你的数据是加密的，”帕特瓦里说，“坐在你家外面的人也可以得到关于人们在屋内走动的信息，甚至可能是谁在走路。随着时间的流逝、技能和合适的设备，他们可能会观察您的击键、阅读您的嘴唇或聆听声波;有了足够好的人工智能，他们也许能够解释它们。“我的意思是，”帕特瓦里澄清道，“我认为目前最有效的技术是看窗内，对吧？
只要有Wi-Fi，墙壁现在就会变得多孔。但现在，唯一能进行这种间谍活动的人是研究人员，以及能够复制他们结果的人。后者包括州政府，Jie Yang证实。“这很可能已经发生了，”杨说。“那就是：我不知道人们是否真的在这样做。但我相信我们有能力做到这一点。
因此，在他第一次尝试使用Wi-Fi信号来揭示位置信息十多年后，Patwari现在正试图做相反的事情。最近，他完成了一个由美国陆军研究办公室赞助的项目，设计了将噪声和误报引入信道状态信息的策略，使未经授权的设备更难进行间谍活动。欧盟最近赞助了一个名为CSI-MURDER的项目（之所以这样称呼，是因为它混淆或扼杀了频道状态信息）。有很多理由可以防止窃听;帕特瓦里说，首先，美国陆军可能希望“确保他们可以在基地或其他任何地方提供Wi-Fi，而不是在外面窃听基地内发生的事情的音频。
许多政府已经在监视自己的公民，包括美国和中国，这两个国家都是Wi-Fi传感研究中心。这也是一种风险。尽管最敏感的Wi-Fi传感数据通常存储在本地，但情报机构可以很容易地亲自监控这些数据 – 有或没有搜查令或传票，具体取决于情况。他们还可以访问发送到云的任何报告。然而，对于许多美国人来说，更大的隐私风险可能来自普通用户，而不是来自政府窃听者。吉尔莫指出，市场上已经存在的用于检测人类存在的工具可能会给遭受家庭虐待的人带来额外的障碍。“我真的很高兴听到跟踪者会遵守Verizon的服务条款，但让我有点怀疑，”他补充道。
全国家政工人联盟（National Domestic Workers Alliance）社会创新实验室负责人帕拉克·沙阿（Palak Shah）表示，她可以想象Wi-Fi传感的好处。“工资盗窃是我们行业中一个非常普遍的问题，”她说。帮助保姆、管家或护理人员证明他们在家中的工具可以帮助确保适当的付款。但是，她说，“通常情况下，事情最终会被用来对付工人，即使它有可能被用于他们，”而且“这种固有的权力动态真的很难被破坏。
全国家政工人联盟（National Domestic Workers Alliance）帮助在几个州通过法案，将“监控或记录”在浴室里定为非法。相比之下，Wi-Fi感应经常被吹捧为“隐私保护”，因为它不显示裸体。但是，吉尔莫说，“仅仅因为它是人类天生没有的感知模式，并不意味着它不能具有侵入性。
从另一个意义上说，Wi-Fi传感比摄像头更令人担忧，因为它可以完全看不见。如果您知道要寻找什么，您可以发现保姆摄像头。但是，如果您不是路由器的负责人，则无法知道某人的智能灯泡是否在监视您，除非所有者选择告诉您。这个问题在某种程度上可以通过标签和公开要求或更多的技术解决方案来解决，但目前尚不存在。
我问刘晓波，对于与这些新问题作斗争的立法者，他有什么建议。他告诉我，一位参议员已经问过了。“这是一项可以帮助改变世界、让生活更美好的技术。老年护理、安全、能源管理——应有尽有，“他说。“然而，作为一个社会，我们需要划出一条红线。无论红线是什么——这不是我的工作——这是我们不能跨越的红线。
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