Como o Wi-Fi pode ser usado para detectar pessoas através de paredes

Pesquisadores da Universidade Carnegie Mellon, nos EUA, usaram as ondas eletromagnéticas geradas por um roteador de wi-fi para detectar e mapear os movimentos de corpos humanos atrás de paredes. 

Já existem algumas técnicas óbvias para estimar a posições de pessoas: câmeras e radares são os melhores exemplos. Mas câmeras, evidentemente, são fáceis de se obstruir, além de dependerem de boas condições de iluminação. Já radares são caros demais para o contexto doméstico (certamente não dão uma boa babá eletrônica) e consomem muita energia.

Pensando nisso, Jiaqi Geng, em seu mestrado na área de Ciência em Robótica, combinou duas técnicas já disponíveis para criar um novo sistema, que não depende de luz, enxerga através de objetos e seria barato e acessível. 

“Para resolver esses problemas, nos inspiramos em recentes modelos de aprendizagem profunda e propomos uma arquitetura de rede neural que pode realizar estimativas de poses a partir de wi-fi. Nosso algoritmo é capaz de estimar pose usando apenas sinal wi-fi em cenários com oclusão e múltiplas pessoas”, ele escreve em seu artigo.

O sinal de wi-fi que usamos todos os dias (e que provavelmente está alimentando seu dispositivo enquanto você lê este texto) consistem em ondas de rádio, que transmitem informações entre o seu aparelho e o roteador em duas frequência: 2,4 gigahertz ou de 5 gigahertz.

Cada uma é melhor em uma tarefa diferente. Os 2,4 GHz têm maior área de cobertura, mas transmitem informações mais lentamente, enquanto os 5 GHz são o contrário: menos cobertura, mais rapidez. 

O que os radares tradicionais fazem não é muito diferente: também envolve emitir uma onda eletromagnética em uma frequência específica. Quando essa onda atinge um objeto, ela é refletida, e parte dela volta para o radar. Esse sinal, então, é processado por um computador que calcula a distância do alvo.

O problema é que esses aparelhos “dependem de campos eletromagnéticos adicionais de alta frequência e alta largura de banda, que necessitam de tecnologia especializada não disponível ao público em geral”, diz o artigo. Afinal, claro, não é brincadeira detectar um avião. 

A inovação trazida na pesquisa de Geng e colegas é que eles não só usam ondas com frequências diferentes das de radares tradicionais, como também mapeiam a forma das pessoas, e não só sua localização aproximada. O roteador vira um radar tamanho pocket, com alcance limitado, mas alta definição. 

A cereja no bolo dependeu de uma outra tecnologia, também pré-existente. O DensePose é uma ferramenta da Meta que mapeia os pixels de uma imagem 2D e a transforma em uma representação 3D da superfície do corpo humano.

Os pesquisadores usaram o wi-fi como um sinal comum de radar. Essas informações foram parar em uma rede neural (um tipo de arquitetura de inteligência artificial) treinada por eles, que mapeia a fase e a amplitude das ondas eletromagnéticas a as traduz no contorno dos corpos. Depois, eles pegam esses dados e alimentam o DensePose.

Os resultados completos estão disponíveis no artigo.

Nem tudo são flores. Por mais impressionantes que os mapeamentos sejam, os pesquisadores admitiram algumas falhas. Quando as poses eram muito diferentes das utilizadas para treinar a IA, o modelo errava bastante.

Além disso, quando três ou mais pessoas estavam na mesma captura, o modelo tinha dificuldade em dar detalhes de cada uma delas. “Acreditamos que ambos os problemas podem ser resolvidos através da obtenção de dados de treinamento mais abrangentes”, eles escrevem no artigo.

Segundo os pesquisadores, sem a necessidade de técnicas avançadas e caras, mais pessoas terão acesso a tecnologias de monitoramento. “Acreditamos que os sinais wi-fi podem servir como um substituto onipresente para detecção humana em certos casos”, escrevem em seu artigo.

A iluminação e a oclusão têm pouco efeito nas soluções baseadas em wi-fi usadas para monitoramento interno. Além disso, (…) o equipamento necessário pode ser adquirido a um preço razoável.”

É claro que monitorar os moradores de uma casa através das paredes não é exatamente um show de privacidade (especialmente porque esse radar doméstico, ao contrário de uma câmera, pode observar o banheiro, por exemplo). 

De qualquer forma, o bom uso do sistema vai depender das intenções dos humanos que o estão utilizando. Ainda vai demorar um pouco até que você possa transformar seu roteador em um radar, mas quando isso acontecer, essa será uma tecnologia útil para monitorar idosos e bebês, por exemplo.