來源：futurism、acm

編譯：克雷格

【新智元導讀】過年你的手機有沒有被熊孩子搶走玩遊戲？這個問題將來可能被演算法攻破。由南卡羅來納大學和中國浙江大學的研究人員開發的新軟體（iCare）使用了一種演算法，用於測量用戶與移動設備的互動，並可以可靠地分辨出用戶是成人還是小孩。

閃亮的手機屏幕能夠安撫哭鬧的孩子，然而，21世紀的父母必須權衡兒童使用手機的利弊，防止他們沉迷王者榮耀、「吃雞」遊戲或者不知不覺地在淘寶、亞馬遜上購買玩具。

幸運的是，由南卡羅來納大學和中國浙江大學的研究人員開發的新軟體（iCare）可以幫助解決這個育兒難題。

在iCare中研究人員開發了一種演算法，用於測量用戶與移動設備的互動，並可以可靠地分辨出用戶是成人還是小孩。如果軟體檢測到是孩子在用手機，它可以自動阻止訪問零售商、電子郵件等應用程序以及兒童不宜的網站。

iCare能夠記錄像手指按壓的表面積、手指施加的壓力和滑動長度等度量數據。研究人員分別從一群3至11歲的兒童（共17人）和一群22至60歲的成年人（共14人）那裡收集數據。其測試的準確率達到了84％，8次滑動之後，準確率可達到97％。

不過，該演算法尚未被整合到操作系統中，論文已經發表在移動技術大會HotMobile上。

基本理念：兒童與成年人與手機互動的方式不同

人體工程學和運動機能學已經表明，我們可以在相似年齡段的人群中發現共同的特徵。本項研究的主要假設是兒童與成年人以不同的方式與智能手機進行互動。我們希望從智能手機上的正常觸摸操作中提取兒童用戶的特徵。我們的想法基於以下兩個觀察：

首先，在尺寸方面，兒童和成人之間手部幾何結構不同：兒童手部較小，而手指觸碰點較一般成人短。因此，兒童往往會在較窄的屏幕範圍內接觸，並以較短的軌跡滑動。

其次，與成年人相比，兒童與智能手機互動的靈巧性差。根據我們的觀察，孩子們在智能手機上的每次觸摸都比成人慢，速度也較慢。當他們嘗試在兩次觸摸操作之間切換時，即從輕擊到滑動時，情況也是如此。這可以歸因於兒童的身體尚未成熟，因此這會影響他們在使用手指執行任務時的反應。

因此，當從觸摸數據提取特徵時，我們考慮手形和靈活性屬性。

實驗裝置：解鎖手機和玩2048遊戲

我們的研究獲得南卡羅來納大學機構審查委員會的批准（IRB號碼73819）。在實驗中，我們使用與所有主題相同的智能手機（由LG生產的Google Nexus 5X，運行Android v.7.1.1），並關閉其自動旋轉功能以消除與各種手持相關的偏差。我們基於智能手機的兩項常見活動設計了一個兩階段應用程序：解鎖手機（點擊手勢）和玩遊戲（滑動手勢）。

點擊手勢在第一階段收集。如圖2（a）所示，在屏幕的頂部出現一個PIN碼，用戶被要求輸入它。我們的應用程序生成兩個四位數和兩個六位數的引腳號，每個引腳隨機出現兩次。如果每次都成功，每個用戶都會將手機解鎖八次。我們將解鎖嘗試的最大次數設置為十次。。

滑動手勢在第二階段收集。我們修改了一個名為2048的流行益智遊戲，如圖2（b）所示。

用戶可以在任何方向滑動來玩遊戲。令人驚訝的是，相當數量的孩子表示他們之前玩過這個特定的遊戲或類似的遊戲。大多數3-5歲的兒童能組成64或更大，而6-11歲之間的兒童至少組成128，而五年級學生（10歲）最高組成512。

根據實驗收集到的數據和結果分析，研究人員表示，他們的演算法確實可以比較準確的識別齣兒童的手勢和成人手勢的不同，從而開啟不同的模式。

限制與未來探討：兒童多樣性、有限的手勢等

研究人員表示，他們的研究還有幾個問題有待探討。

1、由任務屬性造成的偏差。雖然沒有限制用戶如何執行觸摸手勢，實驗中使用的具體應用（任務）會影響手勢幾何。因此，依賴任務的多樣性可能會影響iCare的準確性。值得研究手勢和相應的特徵如何隨著不同的任務而變化。

2、兒童用戶的多樣性。考慮到女孩和男孩身體的不同發育率，應該檢查不同性別的觸摸模式。此外，隨著兒童的行為每年發生顯著變化，可能會降低整體的準確性。我們還觀察到，3歲以上的兒童可以使用PIN碼解鎖智能手機，即使他們無法讀取數字。

3、有限的手勢。還有很多其他的手勢（例如，滾動）在我們的研究中還沒有探索過。實際上，用戶可能需要在不同類型的手勢之間來回切換，才能在智能手機上完成任務。將所有類型的手勢融合在一起可以產生更快的分類決策並可能提高準確性。

4、提高準確性。鑒於連續8次滑動和準確性，我們的方法可以為現有的父母監控應用程序提供很好的補充。但是，在應用到現實世界之前，其準確性應該得到改善。我們可以通過解決上述三個限制來提高準確性。此外，智能手機上還有其他內置感測器（例如陀螺儀和加速計），可以利用這些感測器來導出用戶的分類結果特徵。

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