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郭一璞 發自 凹非寺
量子位 報導 | 公眾號 QbitAI
你聽說過「菊紋」麼？
跟手指上一圈一圈的指紋一樣，菊花也有許多個褶兒，每個人褶兒的造型紋路也是不一樣的，因此，「菊紋」可以成為獨一無二的身份標識。
斯坦福出品的這款智能馬桶，就用到了這個冷知識。
這款馬桶靠菊紋「打卡」，識別「坐者」，並用馬桶內的一系列傳感器監控「坐者」的排洩物、排洩狀態信息，以判斷「坐者」是否有患上某種疾病的風險。
也就是說，這款智能馬桶的智商，碾壓你去日本旅遊用到的那種「智能馬桶」，基本上算個家用的入門級體檢化驗設備。
這款馬桶的論文，也被發在了Nature子刊《生物醫學工程》上。
有理有菊，令人信服？
哦對了，溫馨提示一下，本文沒有影響食慾的圖片，讀者老爺們可放心閱讀。
菊紋是怎麼肥四？
「菊紋」，其實是個新詞，是這個馬桶的發明者們造的，英文analprint，如果你去Google這個詞，會發現它最近幾天才出現在這個世界上。
Anal意思是「肛門的」，print自然就指的是「印子」，肛門的印子，我們就翻譯成「菊紋」了。
注意霓虹國皇室的那個「菊紋」沒有一毛錢關係。
不過，由於研究菊花實在是太羞羞了，所以直到上個世紀，人類的知識庫裡才有「菊紋是每個人獨一無二的身份特徵」這一條。
發現這一點的，是西班牙畫家薩爾瓦多·達利，就是《記憶的永恆》的創作者。
西方畫家們喜歡畫人體，達利也不例外，他也因此有了許多機會研究人類的菊花。
在閱菊無數後，達利發現，無論是高傲的貴族，還是普通的勞動人民，人類的菊花都有35個或者37個褶兒，而且除了雙胞胎之外，每個人的菊花褶兒的造型都是不一樣的。菊花褶兒，和指紋一樣，是每個人獨特的身份標識。
因此，斯坦福的研究者們在發明這個馬桶的時候，就用到了這一點，在馬桶裡裝了菊花專用攝像機，用卷積神經網絡來做菊紋識別，判斷是誰的屁股正坐在馬桶上。
可是問題來了，大家用馬桶都是要衝水的，為啥不直接在衝水的按鈕上裝個指紋識別傳感器啊？
其實也是有的，智能馬桶的發明者做了雙保險，不僅識別菊紋，也識別指紋。只是，光靠指紋來識別馬桶的使用者有一個bug：
有人不衝馬桶！
所以，如果只靠指紋識別的話，可能A上廁所不衝馬桶，B衝了馬桶，就會錯誤的把A的數據記在B頭上。
所以，識別菊紋要穩一點，畢竟你不能僱人替你上廁所。
但是，讓AI看菊花會有另一個bug：AI有時候會找錯菊花。
就好像你在用AI刷臉的時候，如果身後遠處有另一個人，系統有時候就會偏偏鎖定後面那個人而無視你的大臉。
那麼在AI找菊花的時候，也可能找錯，比如把女性的外生殖器當成菊花。
這就尷尬了，分分鐘某hub現場。
因此，對數據隱私保護的要求非常高了。所以這款智能馬桶的所有數據傳輸和存儲，都是經過哈希函數端到端加密的。
發明者說，還可以用低強度雷射掃描儀或者紅外攝像機來拍攝，這樣拍到的隱私部位照片和正常人眼看是不一樣的，即使萬一被暴露，那一副醫院X光片子的畫風，也不會讓馬桶的使用者感到太羞恥。
布滿傳感器的馬桶，帶薪如廁終結者
識別菊紋只是第一步，接下來還要給菊紋的主人檢查身體。
既然是要檢查身體嘛，那馬桶裡就不可能只有拍攝菊花的攝像頭一個傳感器，還有N個各種各樣的傳感器。
讓我們來看一看這個智能馬桶的馬桶圈底下到底有多少傳感器：
馬桶圈本圈上的壓力傳感器（i），後部有運動傳感器（ii），伸出來的長條是尿液分析帶（iii），後面伸出的小圓球是肛門相機（v），前方的兩個黑塊是尿液相機（vi），後面的黑色小方塊是糞便相機（iv）。
差不多整個馬桶圈之下，水面之上，都是布滿了傳感器。
果然，你如廁的時候歲月靜好，是因為有傳感器在底下默默耕耘。
而這些傳感器們也有不同的功能，全方位檢測使用者的如廁狀態。
比如，肛門相機可以拍攝菊紋的具體細節，可以判斷是誰坐在了這個馬桶上。
壓力傳感器可以感受到有個屁股坐在這裡，判斷屁股的主人蹲坑蹲了多長時間，或許也可以判斷他這一局王者榮耀打了多久。
而尿液分析帶上裝了尿流計，可以判斷使用者放出來的是泉水還是洪水；還可以測定尿液裡有沒有蛋白，有多少蛋白，這也是尿檢的指標之一。
只不過，男女小便的姿勢不同，尿液流淌的位置也有所差別，因此發明者們在研究要不要放個伸縮棒之類的，一伸一縮，就可以精準接觸尿液。
前方的兩個尿液相機可以分別從左邊和右邊判斷尿液分別拍攝，判斷排尿時間，進而結合流量算出排尿量。
而在大便的時候，這個馬桶沒有越王勾踐那麼智能，沒法嚐糞，只能觀糞——沒錯，用到的還是我們熟悉的卷積神經網絡，看著馬桶底部的水坑，來實現分辨圖像的分類。
具體的分類方式，是用布裡斯託大便分類法，這個方法從第一型到第七型分別是便秘到拉肚子的漸變過程，第一型、第二型是便秘，第三型、第四型是正常，第五、六、七型，那可能是拉肚子了。
CNN學習圖片數據集訓練之後，就可以判斷糞主便秘/正常/拉肚子了。訓練之後，CNN的準確率和醫學生差不太多。
另外，這個馬桶還可以檢測排便時間，用的還是CNN。
當然，CNN是不會盯著你的菊花眼睜睜的看著腸中物出來的，它看的還是馬桶的水坑，打開LED燈照明，判別水坑是清潔，還是有糞便，還是有廁紙三種狀態。
顯然，清潔的水坑是你的腸中物還沒有成功發射，有廁紙意味著發射狀態已經結束，只有中間才是真正的發射時間。
不知道這馬桶要是裝在公司廁所，會不會被定製化，然後把「佔著茅坑不拉屎」時間傳到HR的電腦裡，折算成帶薪休假。
不過，在研究者正常設定的規則中，這些檢測到的數據會被收集起來傳到雲端，然後發給如廁者的醫生，幫助監測健康狀況。
但是，裝了這麼多傳感器，還要直接接觸尿液，要如何清潔呢？
別忘了現在的智能馬桶就已經有清潔菊花的功能了。這個智能馬桶裡裝了可以噴水的清潔系統，可以清潔菊花，也可以清潔傳感器們。
能查出什麼病？
這篇論文的共同一作之一，斯坦福醫學院科學家Seung-min Park撰文介紹，目前這款智能馬桶已經可以檢測出良性前列腺增生、腸易激症候群、尿路感染等疾病。
發明者們預計，如果投入生產的話，這臺智能馬桶的製造成本在300~600美元之間。
折算成人民幣就是在2100元~4200元之間，考慮到利潤、溢價和稅收的話，說不定會賣到上萬，除非是雷布斯這類企業家來生產。
那麼，這樣的智能馬桶，你想來一套嗎？
論文傳送門
A mountable toilet system for personalized health monitoring via the analysis of excreta
https://www.nature.com/articles/s41551-020-0534-9
注意，如果看論文原文的話，請儘量避開吃飯時間。
作者系網易新聞·網易號「各有態度」籤約作者
— 完 —
原標題：《看「菊紋」，知疾病，這個智能馬桶，知道你下半身的所有秘密，包括「帶薪拉屎」》
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