機(jī)器學(xué)習(xí)算法開發(fā)的波形（右）及其強(qiáng)度水平（左）的示例，可以最好地闡明被識(shí)別物體的最重要特征。

美國杜克大學(xué)的科研團(tuán)隊(duì)與工程專家共同開發(fā)了一種能夠利用微波進(jìn)行物體檢測的新技術(shù)。這一方法不僅提升了識(shí)別的準(zhǔn)確度，還降低了所需的計(jì)算時(shí)間和電力消耗。在需要快速并準(zhǔn)確識(shí)別物體的領(lǐng)域，如自動(dòng)駕駛汽車、安全檢查和運(yùn)動(dòng)感應(yīng)，該系統(tǒng)具有顯著優(yōu)勢。

該團(tuán)隊(duì)采用了機(jī)器學(xué)習(xí)算法，避免了生成供人審查的圖像，而是直接對(duì)純數(shù)據(jù)進(jìn)行解析。該算法能夠同時(shí)優(yōu)化用于提取關(guān)鍵數(shù)據(jù)的硬件配置，并確定哪些數(shù)據(jù)最為關(guān)鍵。在一次概念驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中，該系統(tǒng)僅用幾十個(gè)測量值就準(zhǔn)確識(shí)別了一組三維數(shù)字，遠(yuǎn)少于通常需要的數(shù)百或數(shù)千個(gè)測量值。

研究人員使用的是由電子構(gòu)造組成的8×8正方形網(wǎng)格超材料天線，該天線能夠動(dòng)態(tài)調(diào)整其結(jié)構(gòu)以屏蔽或發(fā)出微波，從而使微波波前塑造成多種不同形狀。在進(jìn)行每一次測量時(shí)，一個(gè)智能傳感器會(huì)選擇一些特定的網(wǎng)格單元，允許微波穿過并反射回另一個(gè)相似的超材料天線上，生成一個(gè)唯一的微波模式。

通過數(shù)千次這樣的試驗(yàn)，機(jī)器學(xué)習(xí)算法逐漸識(shí)別出哪些信息最為關(guān)鍵，以及哪些發(fā)送和接收天線的配置最適合獲取這些信息。這樣，發(fā)送器和接收器可以協(xié)同工作，由機(jī)器學(xué)習(xí)算法一同優(yōu)化。這種共同設(shè)計(jì)的測量和處理方法，可以利用所有關(guān)于任務(wù)、環(huán)境和測量限制的先驗(yàn)知識(shí)來整體優(yōu)化傳感流程。

與傳統(tǒng)的微波成像系統(tǒng)相比，該機(jī)器學(xué)習(xí)算法通過僅處理一小部分設(shè)置，大大減少了所需的測量次數(shù)、時(shí)間和計(jì)算資源。通常，傳統(tǒng)方法需要數(shù)百或數(shù)千次測量，而該算法只需不到10次測量即可準(zhǔn)確識(shí)別物體。

雖然該技術(shù)是否適用于更復(fù)雜的傳感應(yīng)用還是一個(gè)未解之謎，研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)開始探索如何使用這一創(chuàng)新概念來優(yōu)化下一代計(jì)算機(jī)界面的手勢和手部動(dòng)作識(shí)別。由于這類超材料體積小、成本低且易于制造，它在其他需要微波傳感技術(shù)改進(jìn)的領(lǐng)域也具有潛力，例如隱蔽威脅檢測、無人駕駛車輛的路面物體識(shí)別或生活輔助設(shè)施的緊急情況監(jiān)控等。