Chagua Lugha

EMGesture: Kubadilisha Vichaji Vya Simu Bila Waya vya Qi Kuwa Vihisi vya Ishara za Mkono Bila Mguso

Njia mpya inayotumia ishara za umeme kutoka kwa vichaji vya Qi bila waya kwa kutambua ishara za mkono kwa usahihi, kwa kuzingatia faragha na gharama nafuu katika mwingiliano wa binadamu na kompyuta.
wuxianchong.com | PDF Size: 4.5 MB
Ukadiriaji: 4.5/5
★ ★ ★ ★ ★
Ukadiriaji Wako
Umekadiria waraka huu tayari
Kifuniko cha Waraka PDF - EMGesture: Kubadilisha Vichaji Vya Simu Bila Waya vya Qi Kuwa Vihisi vya Ishara za Mkono Bila Mguso
Tazama Waraka PDF Pakua PDF Tafsiri PDF
Nyumbani » Nyaraka » EMGesture: Kubadilisha Vichaji Vya Simu Bila Waya vya Qi Kuwa Vihisi vya Ishara za Mkono Bila Mguso

1. Utangulizi

Mahitaji ya mwingiliano wa asili na wenye akili kati ya binadamu na kompyuta (HCI) yanakua kwa kasi, yakiendeshwa na matumizi katika michezo, nyumba za kisasa, na viingilizi vya magari. Hata hivyo, njia za kawaida za mwingiliano zinakabiliwa na vikwazo vikubwa: skrini za kugusa hazifanyi kazi katika mazingira yenye unyevunyevu/mafuta, kamera zinasababisha wasiwasi wa faragha na hutumia nguvu nyingi, na udhibiti wa sauti unakabiliwa na amri ngumu na masuala ya faragha. Soko la kimataifa la HMI linatarajiwa kufikia dola bilioni 7.24 za Marekani ifikapo mwaka 2026, ikionyesha hitaji la dharura la ufumbuzi bora zaidi.

Makala hii inatangaza EMGesture, mbinu mpya ya mwingiliano bila mguso inayobadilisha matumizi ya kichaji cha simu bila waya cha Qi, kinachopatikana kila mahali, kuwa kihisi cha ishara za mkono. Kwa kuchambua ishara za umeme (EM) zinazotolewa wakati wa kuchaji, EMGesture hutafsiri ishara za mkono za mtumiaji bila kuhitaji vifaa vya ziada, ikishughulikia changamoto za gharama, faragha, na uenezi zinazojitokeza katika njia zingine.

97%+

Usahihi wa Kutambua

30

Washiriki

10

Vifaa vya Rununu

5

Vichaji vya Qi Vilivyojaribiwa

2. Mbinu & Usanidi wa Mfumo

EMGesture inaunda mfumo wa mwisho-hadi-mwisho wa kutambua ishara za mkono kwa kutumia "njia ya upande" ya ishara za umeme (EM) ya kichaji cha Qi.

2.1. Upokeaji wa Ishara za Umeme & Utayarishaji wa Awali

Mfumo hunasa ishara mbichi za umeme zinazozalishwa na coil ya uhamishaji wa nguvu ndani ya kichaji cha Qi. Ufahamu muhimu ni kwamba harakati za mkono karibu na kichaji hubadilisha uga huu wa umeme kwa njia inayoweza kupimika na tofauti. Ishara mbichi, $s(t)$, inachukuliwa sampuli na kisha hupitia utayarishaji wa awali:

  • Kuchuja: Kichujio cha kipenyo cha mawimbi huondoa kelele za masafa ya juu na mabadiliko ya masafa ya chini, ikitenga bendi ya masafa inayohusiana na ishara za mkono.
  • Kuweka Kawaida: Ishara huwekwa kawaida ili kuzingatia tofauti katika aina za vichaji na mahali pa kuweka kifaa: $s_{norm}(t) = \frac{s(t) - \mu}{\sigma}$.
  • Kugawa Sehemu: Data inayoendelea hugawanywa katika vipande vinavyolingana na matukio ya ishara za mkono binafsi.

2.2. Uchimbaji wa Sifa & Uainishaji wa Ishara za Mkono

Kutoka kila sehemu iliyotayarishwa awali, seti tajiri ya sifa huchimbwa ili kuelezea athari ya ishara ya mkono kwenye uga wa umeme.

  • Sifa za Kikoa cha Muda: Wastani, tofauti, kiwango cha kuvuka sifuri, na nishati ya ishara.
  • Sifa za Kikoa cha Masafa: Kituo cha wigo, upana wa bendi, na mgawo kutoka kwa Mabadiliko ya Muda Mfupi ya Fourier (STFT).
  • Sifa za Muda-Masafa: Sifa zinazotokana na mabadiliko ya wimbi ndogo (wavelet) ili kunasa sifa za ishara zisizo za kudumu.

Sifa hizi huunda vekta ya vipimo vingi $\mathbf{f}$ ambayo huingizwa kwenye kiannishi thabiti cha mashine kujifunza (k.m., Mashine ya Vekta ya Usaidizi au Msitu wa Nasibu) iliyofunzwa kuweka ramani ya vekta za sifa kwenye lebo maalum za ishara za mkono $y$ (k.m., kuteleza kushoto, kuteleza kulia, kugonga).

3. Matokeo ya Majaribio & Tathmini

3.1. Usahihi wa Kutambua & Utendaji

Katika majaribio yaliyodhibitiwa na washiriki 30 wakifanya seti ya ishara za mkono za kawaida (k.m., kuteleza, mduara, kugonga) juu ya vichaji 5 tofauti vya Qi na vifaa 10 vya rununu, EMGesture ilipata usahihi wa wastani wa kutambua unaozidi 97%. Mfumo ulionyesha uthabiti katika aina tofauti za vichaji na vifaa, jambo muhimu kwa utumiaji kila mahali. Matriki ya mkanganyiko ilionyesha makosa madogo sana ya uainishaji kati ya madarasa tofauti ya ishara za mkono.

Maelezo ya Chati (Inayodhaniwa): Chati ya mistari ingeonyesha usahihi kwa kila aina ya ishara ya mkono (zote zaidi ya 95%), na chati ya mstari ingeonyesha ucheleweshaji mdogo wa mfumo, na kutambua kwa mwisho-hadi-mwisho kutokea ndani ya milisekunde chache mia, inayofaa kwa mwingiliano wa wakati halisi.

3.2. Utafiti wa Watumiaji & Tathmini ya Uwezo wa Kutumika

Utafiti wa ziada wa watumiaji ulitathmini vipimo vya kibinafsi. Washiriki walikadiria EMGesture kwa juu kwenye:

  • Urahisi: Kutumia kifaa kilichopo tayari (kichaji) kuliondoa hitaji la vifaa vipya.
  • Uwezo wa Kutumika: Ishara za mkono zilionekana kuwa za asili na rahisi kufanywa.
  • Mtazamo wa Faragha: Watumiaji walionyesha viwango vya starehe vya juu zaidi ikilinganishwa na mifumo inayotumia kamera, kwa kuwa hakuna data ya kuona inayohusika.

4. Uchambuzi wa Kiufundi & Mawazo Muhimu

Wazo Kuu

EMGesture sio tu makala nyingine ya kutambua ishara za mkono; ni mfano bora wa kubadilisha matumizi ya miundombinu. Waandishi wamegundua jukwaa la kawaida la vifaa linalopatikana kila mahali—kichaji cha Qi—na wamebadilisha utoaji wake usiokusudiwa wa ishara za umeme kuwa njia ya thamani ya kuhisi. Hii inapita zaidi ya maabara na kuingia moja kwa moja kwenye vyumba vya kulala na magari ya mamilioni, ikipita kizuizi cha kupitishwa kinachowakera wengi wa utafiti mpya wa HCI. Ni njia ya vitendo, karibu ya werevu, ya kompyuta kila mahali.

Mtiririko wa Mantiki

Mantiki ni rahisi yenye kushawishi: 1) Tatizo: Njia zilizopo za HCI zina dosari (faragha, gharama, mazingira). 2) Uchunguzi: Vichaji vya Qi vipo kila mahali na vinatoa viwango vikali, vinavyoweza kubadilishwa vya uga wa umeme. 3) Dhana: Ishara za mkono zinaweza kurekebisha uga huu kwa njia inayoweza kuainishwa. 4) Uthibitisho: Mfumo thabiti wa mashine kujifunza unathibitisha usahihi wa >97%. Uzuri uko katika kuruka kabisa hatua ya "kujenga kihisi kipya", sawa na jinsi watafiti walivyobadilisha matumizi ya ishara za Wi-Fi kwa kuhisi (k.m., kuhisi kwa Wi-Fi kwa kugundua uwepo) lakini kwa chanzo cha ishara kilichodhibitiwa zaidi na chenye nguvu.

Nguvu & Dosari

Nguvu: Kipengele cha faragha-kwa-usanidi ni kipengele kikuu katika hali ya sasa. Ufanisi wa gharama haukanaishi—hakuna vifaa vya ziada kwa mtumiaji wa mwisho. Usahihi wa 97% unashangaza kwa mfumo wa aina yake ya kwanza. Dosari: Jambo kubwa linalojitokeza ni masafa na msamiati wa ishara za mkono. Makala yanadokeza vikwazo vya ukaribu; hii sio kihisi cha chumba kizima kama mifumo mingine inayotumia rada. Seti ya ishara za mkono kwa uwezekano ni ya msingi na imefungwa kwenye harakati za 2D moja kwa moja juu ya kichaji. Zaidi ya hayo, utendaji wa mfumo unaweza kudhoofika wakati wa kuchaji vifaa vingi kwa wakati mmoja au katika mazingira yenye kelele nyingi za umeme—changamoto ya ulimwengu halisi isiyoshughulikiwa kikamilifu.

Mawazo Yanayoweza Kutekelezwa

Kwa wasimamizi wa bidhaa katika nyumba za kisasa na magari: Jaribu hii sasa hivi. Unganisha SDK za EMGesture kwenye mifumo ya kizamani inayofuata ya burudani na habari au vifaa vya jikoni vya kisasa. Faida ya uwekezaji (ROI) ni wazi—utendaji ulioimarishwa bila kuongezeka kwa gharama ya orodha ya vifaa (BoM). Kwa watafiti: Hii inafungua uwanja mpya ndogo. Chunguza safu za vichaji vingi kwa kuhisi 3D, ujifunzaji wa shirikishi kwa mifano ya kibinafsi bila data kuacha kifaa, na muunganisho na vihisi vingine vya nguvu ndogo (k.m., kipaza sauti kwa amri za "EM + sauti"). Kazi ya Yang et al. juu ya kuhisi kwa msingi wa RF (ACM DL) hutoa msingi wa kiufundi unaofaa wa kuendeleza dhana hii.

Uchambuzi wa Asili & Mtazamo

Umuhimu wa EMGesture unazidi vipimo vyake vya kiufundi. Inawakilisha mabadiliko ya kimkakati katika utafiti wa HCI kuelekea kuhisi kwa kukisia fursa—kutumia miundombinu iliyopo kwa madhumuni yasiyokusudiwa lakini ya thamani. Hii inalingana na mienendo mikubwa katika kompyuta kila mahali, kama inavyoonekana katika miradi kama CycleGAN kwa tafsiri ya picha-hadi-picha isiyo na jozi, ambayo kwa ubunifu hutumia vikoa vya data vilivyopo kuzalisha vipya bila jozi za moja kwa moja. Vile vile, EMGesture kwa ubunifu hutumia kikoa kilichopo cha umeme cha kuchaji kwa kikoa kipya cha kuhisi.

Kutoka kwa mtazamo wa kiufundi, uchaguzi wa ishara za umeme badala ya mbadala kama Wi-Fi (k.m., kuhisi kwa Wi-Fi) au sauti ya juu sana ni wenye akili. Kiwango cha Qi kinafanya kazi kwenye masafa maalum (100-205 kHz kwa wasifu wa msingi wa nguvu), ikitoa ishara thabiti, inayolingana, na inayotengwa kiasi ikilinganishwa na bendi zilizojaa za 2.4/5 GHz. Hii kwa uwezekano inachangia usahihi wa juu. Hata hivyo, kutegemea mashine kujifunza kwa uainishaji, ingawa ni bora, huleta kipengele cha "sanduku nyeusi". Kazi ya baadaye inaweza kufaidika na kujumuisha mbinu za AI zinazoweza kuelezewa zaidi au kuunda mifano ya kimwili inayounganisha moja kwa moja mienendo ya ishara za mkono na usumbufu wa uga wa umeme, kama ilivyochunguzwa katika fasihi ya msingi ya kuhisi ya EM inayopatikana kupitia IEEE Xplore.

Dai la usahihi wa 97% linashawishi, lakini ni muhimu kulielezea katika muktadha wake. Huu kwa uwezekano ni usahihi katika mazingira yaliyodhibitiwa, ya maabara na seti ndogo ya ishara za mkono. Utumiaji wa ulimwengu halisi utakabiliwa na changamoto kama ukubwa tofauti wa mikono, tofauti za kitamaduni katika utekelezaji wa ishara za mkono, na usumbufu wa umeme wa mazingira. Uthabiti wa mfumo dhidi ya mambo haya ndio mtihani wa kweli wa uwezekano wake, changamoto ya kawaida kwa mifumo mingi ya kuhisi kama ilivyoelezwa katika tathmini kutoka taasisi kama Taasisi ya Kitaifa ya Viwango na Teknolojia (NIST).

Mfano wa Mfumo wa Uchambuzi

Hali: Kutathmini EMGesture kwa udhibiti wa bomba la maji la kisasa la jikoni.
Utumiaji wa Mfumo:

  1. Uwezekano wa Ishara: Je, mahali pa kichaji (k.m., juu ya kabati) pafaa kwa ishara za mkono karibu na bomba la maji? (Ndiyo, inawezekana).
  2. Ramani ya Ishara za Mkono: Weka ramani ya ishara za mkono za asili kwenye kazi: Kuteleza kushoto/kulia kwa joto, mwendo wa mduara kwa udhibiti wa mtiririko, kugonga kwa kuwasha/kuzima.
  3. Uthibitishaji wa Uthabiti: Tambua njia za kushindwa: Matone ya maji (sio tatizo kwa EM), mikono yenye maji (hakuna tatizo dhidi ya skrini ya kugusa), sufuria za chuma karibu (usumbufu wa EM unaowezekana—unahitaji majaribio).
  4. Safari ya Mtumiaji: Mtumiaji mwenye mikono mafuta hurekebisha joto la maji kupitia kuteleza juu ya pedi ya kuchaji, bila kugusa udhibiti wowote wa kimwili.

Utafiti huu wa kesi usio na msimbo unaonyesha jinsi ya kutathmini kwa utaratibu ufanisi wa teknolojia hii kwa matumizi maalum.

5. Matumizi ya Baadaye & Mwelekeo wa Utafiti

EMGesture inatengeneza njia kwa matumizi mengi ya ubunifu:

  • Magari: Udhibiti wa ishara za mkono kwa mifumo ya burudani na habari kutoka kwa pedi ya kati ya kuchaji bila waya, ikipunguza usumbufu wa dereva.
  • Nyumba za Kisasa: Kudhibiti taa, muziki, au vifaa kupitia ishara za mkono juu ya kichaji cha kitandani au dawati.
  • Uwezo wa Kufikia: Kutoa viingilizi vya udhibiti bila mguso kwa watu wenye ulemavu wa viungo.
  • Vituo vya Umma/Uuzaji: Mwingiliano wa kisafi, bila mguso na maonyesho ya habari au vituo vya malipo.

Mwelekeo wa Utafiti wa Baadaye:

  1. Masafa Yaongezeka & Kuhisi 3D: Kutumia coils nyingi za kichaji au safu zilizopangwa ili kupanua masafa ya kuhisi na kuwezesha ufuatiliaji wa ishara za mkono za 3D.
  2. Ubinafsishaji wa Ishara za Mkono & Kukabiliana: Kutekeleza ujifunzaji kwenye kifaa ili kuruhusu watumiaji kufafanua ishara za mkono za desturi na kukabiliana na mitindo ya kibinafsi.
  3. Muunganisho wa Njia Nyingi: Kuchanganya data ya ishara za mkono za EM na muktadha kutoka kwa vihisi vingine (k.m., kipimajio cha kasi cha kifaa, mwanga wa mazingira) ili kufafanua makusudi na kuwezesha mwingiliano ngumu zaidi.
  4. Kuweka Viwango & Usalama: Kuendeleza itifaki ili kuhakikisha usalama wa data ya ishara za mkono na kuzuia udanganyifu mbaya wa ishara za EM.

6. Marejeo

  1. Wang, W., Yang, L., Gan, L., & Xue, G. (2025). Kichaji Bila Waya kama Kihisi cha Ishara za Mkono: Njia Mpya ya Mwingiliano Kilapo Mahali. Katika Matoleo ya Mkutano wa CHI juu ya Mambo ya Kibinadamu katika Mifumo ya Kompyuta (CHI '26).
  2. Idara ya Usalama wa Barabarani ya Kitaifa ya Marekani (NHTSA). (2023). Data ya Vifo vya Kuendesha Gari Kwa Kutegemea.
  3. Zhu, H., et al. (2020). Wasiwasi wa Faragha katika Kutambua Shughuli za Kibinadamu Zinazotumia Kamera: Uchunguzi. Matoleo ya ACM juu ya Teknolojia ya Kuingiliana, ya Rununu, ya Kuvaliwa na ya Kila Mahali.
  4. Grand View Research. (2023). Ripoti ya Ukubwa wa Soko la Kiolesura cha Binadamu na Mashine.
  5. Zhang, N., et al. (2021> Msaidizi Wako wa Sauti ni Wangu: Jinsi ya Kutumia Vipaza Sauti Vibaya Ili Kuiba Taarifa na Kudhibiti Simu Yako. Katika Matoleo ya Mkutano wa ACM SIGSAC wa Usalama wa Kompyuta na Mawasiliano.
  6. Yang, L., et al. (2023). Kuhisi Kibinadamu Kwa Msingi wa RF: Kutoka Kutambua Ishara za Mkono Hadi Kufuatilia Ishara Muhimu za Uhai. Matoleo ya ACM juu ya Teknolojia ya Kuingiliana, ya Rununu, ya Kuvaliwa na ya Kila Mahali.
  7. Zhu, J.-Y., Park, T., Isola, P., & Efros, A. A. (2017). Tafsiri ya Picha-hadi-Picha Isiyo na Jozi Kwa Kutumia Mtandao wa Kupingana Unaolingana na Mzunguko. Katika Matoleo ya Mkutano wa Kimataifa wa IEEE wa Tazama Kompyuta (ICCV).
  8. Maktaba ya Dijiti ya IEEE Xplore. Makala ya msingi juu ya Kuhisi na Uundaji wa Umeme.
  9. Taasisi ya Kitaifa ya Viwango na Teknolojia (NIST). Ripoti juu ya Tathmini ya Mifumo ya Kuhisi.