AI深入日常生活 僅憑Wi-Fi信號就能預(yù)測出行方式

歷史告訴我們，你可以從人們身上的電子設(shè)備中了解到很多關(guān)于他們的東西，包括他們的運動方式。加拿大多倫多瑞爾森大學(xué)的研究人員在預(yù)印服務(wù)器Arxiv.org(“用于Wi-Fi信號模式檢測的半監(jiān)督深度殘留網(wǎng)絡(luò)”)上發(fā)表的一篇論文中，描述了一個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(即一個以生物神經(jīng)元為模型的數(shù)學(xué)函數(shù)層)，可以從Wi-Fi數(shù)據(jù)中獲得有關(guān)智能手機用戶的信息，特別是他們的交通方式，是選擇步行、騎自行車還是選擇在幾個街區(qū)內(nèi)駕駛機動車。

研究人員指出，Wi-Fi與常用的模態(tài)分類方案相比具有更多優(yōu)勢。首先，它無處不在，即使在城市高樓這樣具有“挑戰(zhàn)性”的環(huán)境中，它也能在室內(nèi)可靠地工作。該論文的作者解釋道：“由于其普適性，Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)有可能在多式聯(lián)運中收集大規(guī)模、低成本和非聚合的數(shù)據(jù)。在這項研究中，我們開發(fā)了一個雛形，能夠利用從智能手機獲得的Wi-Fi通信來檢測交通模式。”

該團隊選擇的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是一個深度殘留網(wǎng)絡(luò)，這是一種最初用于圖像識別的人工智能，它包含快捷方式或跳過連接，以跳過網(wǎng)絡(luò)中的某些功能層。(它的靈感來自大腦皮層中的椎體細胞。)在這種情況下，算法是半監(jiān)督的，這意味著它依賴于標記的數(shù)據(jù)來分析出確定的交通模式。

為了編制數(shù)據(jù)集，研究人員使用了一個名為UrbanFlux系統(tǒng)，該系統(tǒng)由半徑為50米的Wi-Fi探測器組成，部署在多倫多市中心的擁擠地段。(他們表示，之所以選擇這些地點，是因為這里有自行車道、人行道、雙車道和單車道街道，以及有軌電車。)在2017年6月和2018年8月的某幾天內(nèi)，他們分別記錄了四名志愿者的MAC地址、信號強度以及個人智能手機的連接次數(shù)，這些志愿者按要求以不同的方式繞著指定的路線運動了10圈，分別為走路、騎車和開車。最終，他們完成了2838次旅行。

在測試人工智能系統(tǒng)的部分數(shù)據(jù)后，研究人員設(shè)法從中提取了15個特性(基于時間和速度、信號強度和連接數(shù))，然后在一個單獨的測試集上對其進行了驗證。他們表示，該系統(tǒng)成功預(yù)測所有三種運輸方式的準確率超過80%——步行81.8%，騎自行車82.5%，開車86.0%。他們認為，開車具有最準確的回憶和精確度，而騎自行車最低——這可能是因為騎自行車和開車有許多共同的特征，而這些特征正是人工智能系統(tǒng)很可能識別的。

該論文的作者寫道：“該方法可以被城市決策者、運營商和規(guī)劃者用來更好地了解用戶的出行習(xí)慣及其出行趨勢。交通模式檢測在城市無所不在的傳感器中也很有用，因為它可以洞察能源消耗，污染跟蹤和預(yù)測以及燃燒卡路里估算。”

研究人員將預(yù)測模型擴展到不同的交通方式，如地鐵、有軌電車和公共汽車，并整合來自交通時刻表的實時數(shù)據(jù)，這些都是他們未來的工作。

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