人们仅将智能扬声器(如Amazon Echo或Google Home)用作厨房定时器或晚宴音乐播放器的日子已经一去不复返了。这些设备已经开始帮助人们追踪自己的健康状况，甚至可以监测心脏骤停。

现在，华盛顿大学的研究人员已经开发出一种新的智能扬声器技术，该技术可以使设备利用白噪声来安抚熟睡的婴儿并监视他们的呼吸和运动。

借助称为BreathJunior的这项技术，智能扬声器可以播放白噪声，并记录噪声如何反射回去，以检测婴儿微小胸部的呼吸运动。当研究人员在当地医院的新生儿重症监护室对五个婴儿进行BreathJunior测试时，它检测到的呼吸频率与标准生命体征监护仪检测到的呼吸频率非常匹配。该团队将于10月22日在墨西哥洛斯卡沃斯举行的MobiCom 2019大会上发表其发现。

“新父母面临的最大挑战之一是确保宝宝有足够的睡眠。他们还想在孩子睡觉时进行监控。因此，我们寻求开发一种将白噪声与人的能力相结合的系统。可以毫不扰动地测量婴儿的运动和呼吸，”合著者，西澳大学医学院麻醉学和疼痛医学助理教授雅各布·桑希恩博士说。

为了使新父母感到轻松，该团队制作了一个可以在智能扬声器上运行的系统，该系统可以在Amazon Echo中复制硬件。

“智能扬声器正变得越来越普遍，这些设备已经具有播放白噪声的能力，”合著者，西澳大学paul G. Allen计算机科学与工程学院副教授，Sym Gollakota说道。 UW计算健康小组。“如果我们可以将这种白噪声功能作为一种非接触方式来监视婴儿的手和腿的运动，呼吸和哭泣，那么智能扬声器将成为一种可以完成所有任务的设备，这确实令人兴奋。”

白噪声是不同声音频率的组合，发出看似随机的舒缓声音，可以帮助掩盖可能唤醒熟睡的婴儿的其他噪声。为了使用白噪声作为呼吸监测器，团队需要开发一种方法来检测智能扬声器播放的白噪声与从婴儿身体反射回扬声器的麦克风阵列之间的白噪声之间的微小变化。

“我们首先发送一个随机的白噪声信号。但是我们正在生成这个随机信号，因此我们确切地知道了随机性是什么，”第一作者艾伦学校的博士生安兰·王说。“该信号发出并反射到婴儿身上。然后，智能扬声器的麦克风会返回一个随机信号。因为我们知道原始信号，所以我们可以从中消除任何随机性，然后只剩下有关运动的信息。宝宝。”

检测婴儿的呼吸会产生额外的皱纹：他们的胸部运动非常微小，以致智能扬声器需要准确知道婴儿的位置才能“看到”他们的呼吸。

Wang说：“呼吸信号是如此微弱，我们不能仅仅寻找返回的整体信号的变化。”“我们需要一种方法来扫描房间并确定婴儿的位置，以最大程度地提高白噪声信号的变化。我们的算法充分利用了智能扬声器具有一系列麦克风的事实，这些麦克风可用于将焦点对准婴儿的方向。婴儿的胸部。它开始侦听一堆潜在方向的变化，然后继续向提供最清晰信号的方向搜索。”

BreathJunior既可以跟踪较小的动作(例如，涉及呼吸的胸部动作)，也可以跟踪较大的动作(例如，婴儿在婴儿床中四处移动)。它还可以拾取婴儿哭泣的声音。

该团队创建了一个原型智能扬声器，以在婴儿模拟器上测试BreathJunior。研究人员可以将模拟器设置为以特定速率呼吸，从而使他们能够测试BreathJunior对各种呼吸速率的检测程度-从每分钟20次缓慢的呼吸到每分钟60次呼吸。婴儿模拟器还允许团队测试BreathJunior是否可以检测到异常呼吸模式，例如呼吸暂停，这在早产婴儿且大脑中可能没有呼吸中枢的婴儿中很常见。该系统在两个测试中均表现良好。