Mit regulärem WLAN-Router: Forscher überwachen Atmung eines Menschen

Bewegungen im Raum führen zu Signalschwankungen bei einem WLAN-Router: Diese simple Erkenntnis brachte schon früher Wissenschaftler auf interessante Versuchsideen. Kann man mit Hilfe eines ganz normalen Routers anwesende Personen orten und erkennen, wann sie sich wie bewegen? Die Antwort: Ja, das geht! Doch wie sieht es mit feineren Bewegungen aus, zum Beispiel mit der menschlichen Atmung? Das war Gegenstand einer neuen Untersuchung.

Der WLAN-Router als medizinisches Überwachungsinstrument?

Deep Learning Anwendung erkennt Atemprobleme

Am National Institute of Standards and Technology (kurz: NIST) in Gaithersburg, Maryland, hat sich ein wissenschaftliches Team rund um Jason Coder gesammelt. Diesen Forschern ist es gelungen, mit einem regulären, handelsüblichen Router die Atmung eines Menschen so genau zu überwachen, dass sie akute Atemprobleme aus der Ferne erkennen konnten: Eine Deep-Learning-Anwendung machte es möglich!

Doch erst einmal ganz von vorne: Die Forscher tauschten die Channel State Information (CSI = Kanaleigenschaften) zwischen dem Router und einem zugeschalteten Endgerät aus. Das Endgerät kann zum Beispiel ein Smartphone, ein Desktop-Computer oder ein Notebook sein. Um die Übertragungsqualität zu prüfen, etablierten sie eine feste Signalfolge. Veränderten sich die Interferenzen dieser Signale, wies das auf Veränderungen im überwachten Raum hin. Der Router musste dies ausgleichen, um die Signalfolge zu erhalten.

Versuch im reflexionsarmen Raum mit Simulationspuppe

Jason Coder richtete für seinen Versuch einen reflexionsarmen Raum ein, den er mit einer medizinischen Simulationspuppe bestückte. Der Router überwachte also keinen echten Menschen, sondern ein authentisch atmendes Gerät. Der Algorithmus BreatheSmart kontrollierte die Signale, nahm Daten auf und verglich sie miteinander. Der WLAN-Router horchte bis zu 10 Mal je Sekunde in den Raum hinein und leitete die CIS-Signale daraus weiter. Die Puppe atmete teilweise normal, teilweise nicht. Der Algorithmus erkannte auffällige Atemmuster mit 99-prozentiger Sicherheit. Vielleicht könnte er eines Tages dabei helfen, Erkrankungen zu diagnostizieren oder Patienten medizinisch zu überwachen.

Lässt sich der Router in meinem Wohnzimmer zum Überwachungsinstrument »umdrehen«, ohne dass ich es merke? Diese Frage stellst du dir nun vielleicht. Die Antwort ist ungewiss.