Исследователи из Массачусетского технологического института разработали технологию бесконтактного отслеживания сна с помощью радиоволн. Система способна отслеживать не только движения человека, но и другие физиологические параметры, такие как частота дыхания и пульс. В отличие от похожих разработок, система основана на нейросети, которая «отсекает» лишние сигналы из окружающей среды, что, по заявлениям разработчиков, позволило добиться точности, сопоставимой с измерениями с помощью электроэнцефалографии. Инженеры позиционируют устройство прежде всего как более удобную альтернативу для исследований нарушений сна. Разработка была представлена на Международной конференции по машинному обучению, также о ней сообщает MIT News.

TiP / YouTube

Огромное количество людей страдают от различных нарушений сна. Ученые занимаются изучением этих нарушений отчасти потому, что они могут указывать на более серьезные заболевания и синдромы. К примеру, в 2015 году исследователи обнаружили связь между нарушением сна и накоплением в организме белков, обнаруживаемых в мозгу пациентов с деменцией альцгеймеровского типа. Как правило, исследования проводятся в больницах или лабораториях, а на тело пациента прикрепляется множество датчиков.

Исследователи из MIT решили создать устройство, которое позволит отслеживать сон и его стадии с высокой точностью, не мешая при этом человеку и позволяя проводить исследования даже в привычных для него домашних условиях. Устройство, по размерам напоминающее ноутбук, посылает радиосигналы с определенной частотой. Принцип действия основан на том, что при движении человека частота отражаемого от него сигнала меняется. Таким образом можно измерять не только движения всего тела, но даже дыхание и пульс.

Поскольку сигнал также отражается от других объектов, набор которых может быть разным в разных помещениях, а также зависит от конкретного человека, исследователи решили разработать специальный алгоритм. Он его основе лежат сверточная и рекуррентная нейросети. Алгоритм позволяет отделять искомые сигналы, отражающиеся от человека, от сигналов, отражающихся от других предметов, а также делает систему универсальной, а не «заточенной» под использование помещении с определенной обстановкой.

Ученые провели проверку технологии на 25 здоровых добровольцах в течении ста ночей. Отрезки сна относили к одной из четырех категорий: бодрствование, фаза быстрого движения глаз, фаза легкого сна и фаза глубокого сна. Выяснилось, что в система определяет с точностью в практически 80 процентов, что сравнимо с точностью измерений с помощью электроэнцефалографии (83 процента). Также система значительно точнее, чем известные аналоги, использующие радиочастотный метод, и дающие точность до 64 процентов.

Сравнение точности и комфортности нового метода с распространенными методами, такими как электроэнцефалография, кардиореспираторный метод и измерение двигательной активности, а также с существующими данными для радиочастотных измерений. Mingmin Zhao et al. / Proceedings of the 34 th International Conference on Machine Learning, 2017

Сон — один из важнейших компонентов человеческой деятельности, и его нарушения влияют на многие процессы в организме. К примеру, в 2015 году американские ученые выяснили, что полное отсутствие сна в течение всего одной ночи снижает толерантность организма к глюкозе в примерно такой же степени, что и полгода на богатой жирами диете.

Автор: Григорий Копиев