IEEE-NSENS将定期关注对全球社会至关重要的特殊主题。例如,AI传感器,合成传感器,柔性、可穿戴传感器和电子产品,医疗保健生物传感器以及机器人微惯性传感器等。此次论坛将对人工智能,医疗保健和机器人技术中应用的智能微米和纳米级传感系统的最新研究成果进行传播。

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以下为Meng Chen在“IEEE传感器理论及产业应用论坛”上的精彩致辞实录,由云现场整理。

   大家下午好,我叫Meng Chen,我来自香港中文大学,今天我主要讲利用MEMS加速度传感器五种不同的鼠标运动行为进行分类。在药物研发当中,临床是非常重要的一环,因为一开始在测试药物的时候是做动物测试,然后再进行人身的测试,很多的动物实验室动物主要是小白鼠,它们成本非常低、容易使用、和人体比较接近,根据医学研究小白鼠95%以上的组织和人体相似。

    我们主要使用视频、各种传感器来去追踪这些小老鼠的动物还有他们的一些习惯。我们主要用传感器检测人类身上的一些生物和化学信号。通过这些数据,这些传感器可以实时监控和使用。这些信息数据并不大,而且它对环境的负面作用不大,它们的成本也比较低。以这种传感器为主的衡量方式可以同步适用在多个领域当中。有几个主要的商用传感器产品,比如TSE,它们可以搜集一些生化的数据。但是这些产品都是以创入性的形式进入动物体内,所以我们研发了一种新的传感器,它可以用速度传感器,对老鼠的身体没有任何损伤,它可以同时衡量几个指标和数值。

    我们打算发明这样一种传感器,而且这种传感器体积非常小,这样我们可以把传感器注入到小白鼠的体内,现在我们传感器的体积比纳米级要大10倍,这种传感器可以帮助我们实时同步多项监控,我们也可以通过蓝牙把数据传输到云端,这样的话我们就可以监控小白鼠的习惯和行动。这种传感器的硬件是非常简单的,我们主要是用蓝牙的传感器,还有微观的控制器,还有BLE的传导器。传感器的灵敏度非常高,我们使用的是BLE,把它作为一种传导的介质。相比其他的一些材料,BLE成本更低,而且非常容易植入。

    动物的运动信息可以通过传感器搜集,然后传输到云端,这种数据会被分解成几段,比如数据类的信息可以运用一部分,我们可以通过这部分数据进行深度学习。

    接下来我会介绍一些实验室的装置,首先我们必须要有一些传感器,大概需要57只小白鼠,然后需要一些传感器还有一些传导的导管、一些荧光液,这些设备可以固定在小白鼠的身上,根据我们从实验当中得到的数据,我们发现小白鼠的体重对比,小白鼠的体重变化是相对较小的,这是我们实验室的一些装置,大家可以看到,我们是的是蓝牙的设备,它运用到我们的传感器当中。蓝牙主要是以网关的形式存在。我们还有一个摄像头,我们可以看到右边的这张图,小平台设计成T字型,也就是说小白鼠必须要拐弯才能找到吃的东西,这是通过摄像头监控到小白鼠的运动状况。这是一个小小的视频,它显示出了小白鼠的行动,我们发现这7个行动和状态当中是有一定的差异,这些行动包括睡觉、走路、站立、旋转、吃饭等等,这几个行为都是老鼠常见的行为。通过这7个行为习惯我们发现了5个习惯是与加速器息息相关的,也就是说,这5种行动可以通过速度类传感器进行分类的。我们可以发现这5种行动没有太大的重复,也没有什么太大重叠的行为,因此它是很容易进行分类的。右边的这张图就是我们整个运动行动监测的图表,我们制定了一系列的重要参数值,我们用这些参数值不断优化模型,然后把这些数据进行分类。结果显示了,大家可以在屏幕上看到,我们采集了大约3000个样板,但是它的分布并不均匀,所以我们并没有得到一个预期的值。当我们搜集的行为习惯越来越多,我想它的重叠率会越高。我们使用的值是速度传感器和加速的数据,我们也会用一定的计算的值,在曲线下面,大家可以看到它们是非常相似的,我们使用的这些速度的传感器来区分这5个行为是绰绰有余的。

    

    主持人:在座有没有问题?

    

    提问:非常感谢您的分享,我有一个问题,是关于第10页PPT的,你说到使用了速度传感器去对它的行为进行分类,那么基于你的数据,我想你同时也在小白鼠还有芯片里面植入了一定的设备,那么为什么你抛弃以前的数据,使用这个植入新设备的数据?

    

    Meng Chen:因为它的灵敏度非常高,而且在特定的环境下它的传感器会随着温度的变化而无限的扩大,这不利于我们搜集数据。

    

    提问:为什么我们抛弃了传统的这些设备植入芯片?

    

    Meng Chen:一般情况下,数据越多,我们得到的结果就越好,确实,我们通过了机器学习可以监控更多的信息,如果我们搜集更多的数据,那么这个准确是肯定会提高的,我想这个未来一定会发生。