حين يعرف المبنى أنك هنا: الواي فاي بوصفه حاسّةً معمارية

تجلس إلى مكتبك منهمكاً في عملك، دقيقة بعد أخرى، حتى تنطفئ الأنوار فجأة فوق رأسك. لم يرتكب أحد خطأً. المبنى قرر ببساطة أنك غير موجود. تلوّح بذراعيك في الهواء كمن يستنجد بسفينة بعيدة، فتعود الإضاءة على استحياء. عاش هذه اللحظة كل من جلس في قاعة اجتماعات مغلقة أو مكتب صغير أو حمّام عام، وهي تكشف عيباً عميقاً في طريقة “إحساس” مبانينا بنا: إنها ترى الحركة ولا ترى الإنسان. تعود كل هذه التجارب إلى تقنيات الاستشعار المستخدمة في معظم المباني. لكن في السقف نفسه، على بعد أمتار من المصباح المطفأ، يبثّ جهاز لاسلكي موجاته حولك منذ الصباح. وتشير أبحاث حديثة إلى أن هذه الموجات تستطيع أن تعرف أنك هناك، حتى وأنت ساكن، وحتى لو كان بينك وبينها جدار. فماذا يحدث حين يتحول المبنى كله إلى حاسّة واحدة كبيرة؟

الموجة التي تحمل بصمة الغرفة

نفكر في شبكة الواي فاي بوصفها أنبوباً يحمل البيانات إلى هواتفنا. لكن الموجات التي تنقل هذه البيانات لا تسير في خط مستقيم نظيف. إنها تصطدم بالجدران والأثاث وأجساد الناس، فتنعكس وتتشتت ويُمتص جزء منها، ثم تصل إلى المستقبِل عبر مسارات متعددة متداخلة. بعض هذه المسارات ثابت تصنعه الجدران والأسقف والخزائن، وبعضها متغير يصنعه جسد يمشي أو يتنفس أو يجلس. وهذا الفرق هو أساس الاستشعار اللاسلكي.

في البدايات اعتمد الباحثون على مؤشر قوة الإشارة المستقبلة، وهو قياس خشن يشبه أن تحكم على أوركسترا كاملة من مستوى الصوت العام وحده. ثم جاء التحول مع ما يُعرف بمعلومات حالة القناة، وهي قياس دقيق تتيحه شرائح الواي فاي الحديثة. تسجّل هذه التقنية سعة الموجة وطورها لكل تردد فرعي على حدة، ولكل زوج من الهوائيات. وتوضح مراجعة وانغ وزملائه أن بطاقة إنتل 5300 المعروفة تعطي ثلاثين تردداً فرعياً لكل زوج هوائيات، أي ما يصل إلى مئة وثمانين قيمة معقدة مع كل حزمة بيانات مستقبَلة. هكذا تتحول الغرفة إلى بصمة رقمية تتغير بتغير من فيها.

يبقى بعد ذلك عمل البرمجيات. فالقراءات الخام مليئة بالضجيج الناتج عن عيوب العتاد وتداخل البيئة وضياع الحزم. لذلك تُنقّى بمرشحات تزيل القيم الشاذة وتحتفظ بالترددات البطيئة المرتبطة بحركة الإنسان. بعدها تُستخرج منها خصائص زمنية وترددية، ثم تُسلَّم إلى خوارزميات تعلّم الآلة لتصنّف الحالة: فراغ، أو شخص ساكن، أو شخص يمشي.

والأهم معمارياً أن هذه الموجات تخترق مواد البناء الشائعة، من الجبس والخشب إلى الخرسانة إذا كانت الإشارة قوية بما يكفي. وهذا يعني أن الجدران التي رسمناها لتقسيم الفراغ ليست حاجزاً أمام هذه الحاسّة، بل جزء من وسطها الذي تعمل فيه. فكيف وصلنا إلى هنا؟

من تجارب معقدة إلى شريحة بخمسة دولارات

تعود الفكرة في جذورها إلى منتصف العقد الأول من هذا القرن، حين جرّب باحثون تحديد مواقع الأشخاص دون أن يحملوا أي جهاز، بالاعتماد على تغيرات قوة الإشارة بين عقد الشبكات اللاسلكية. لكن اللحظة الفاصلة جاءت عام 2013 مع نظام “واي-في” الذي قدمه أديب وكاتابي في معهد ماساتشوستس للتقنية. استخدم الباحثان تقنية إلغاء الانعكاسات الثابتة عبر هوائيات متعددة، فحذفا “ضجيج” الجدران والأثاث وأبقيا أثر الجسد المتحرك فقط. وبعدة أجهزة راديو قابلة للبرمجة تتبّعا شخصاً يمشي خلف جدار خرساني. وتعدّ مراجعة وانغ وزملائه هذه التجربة الحجر الأساس الذي قام عليه المجال.

ثم تحولت الفكرة من تجربة معقدة إلى ممارسة واسعة. فمع إتاحة أدوات استخراج معلومات القناة من بطاقات الواي فاي التجارية، لم تعد هناك حاجة إلى أجهزة مخبرية مكلفة، وتكاثرت الأنظمة التي تكتشف السقوط وتصنّف الأنشطة. وأظهر دي دومينيكو وزملاؤه عام 2018 أن تحليل طيف دوبلر وحده، بخاصيتين فقط ومصنِّف بسيط، يكفي للتمييز بين غرفة فارغة وغرفة فيها شخص ساكن أو متحرك خلف الجدران بدقة تراوحت بين 91 و99 بالمئة.

وجاءت قفزة أخرى مع تقنية “نسبة معلومات القناة” التي قدمها زنغ وزملاؤه. فبقسمة قراءة هوائي على قراءة هوائي آخر في المستقبِل نفسه، يُلغى الضجيج الذي يصيب الهوائيين معاً، وتبقى إشارة نظيفة. بهذه الطريقة امتد مدى رصد التنفس إلى أكثر من ثمانية أمتار عبر الجدران، وزالت “النقاط العمياء” التي كانت تعطّل الاستشعار في مواضع بعينها.

أما الحد الأمامي اليوم فأقرب إلى مفاجأة اقتصادية. فقد بيّن ناتاراجان وزملاؤه عام 2025 أن متحكماً صغيراً من نوع ESP32 لا يتجاوز سعره نحو خمسة دولارات، بوصلة واحدة فقط، يستطيع أن يميّز خمس حالات عبر الجدران: فراغ، ومشي، ووقوف، وجلوس، واستلقاء، بدقة بين 97 و99 بالمئة. فإذا كان الحساس بهذا الثمن، فأين يمكن أن يُزرع في المبنى؟

الغرفة التي تعرف أنك جالس

لنعد إلى مصباح المكتب. تكمن المشكلة في أن أغلب أنظمة الإشغال التقليدية تُقاس بالحركة، والإنسان الذي يقرأ أو يكتب أو يفكر بالكاد يتحرك. أما الاستشعار اللاسلكي فقد أظهرت دراسات عدة أنه يميّز الجالس الساكن من الفراغ. وحققت دراسة تشانغ وزملائه عام 2024 دقة رصد حضور بلغت 99 بالمئة، وصمدت عبر بيئات وأجسام وسرعات حركة مختلفة. وهذه النتيجة تغيّر معنى كلمة “إشغال” نفسها، إذ يعرف المبنى من فيه وليس من يتحرك فيه فقط.

ولهذا أثر مباشر في اقتصاديات التشغيل. فأنظمة التكييف والتهوية غالباً ما تعمل وفق افتراضات ثابتة عن عدد الشاغلين وأوقاتهم. وتذكر المراجعات أن عدّ الأشخاص بالاستشعار اللاسلكي يخدم تحسين التكييف وإدارة الطاقة وفق الإشغال الفعلي. وقد أمكن عدّ شخص إلى ثلاثة أشخاص يتحركون خلف جدار من الطوب بسماكة ثلاث عشرة بوصة. ومعنى ذلك أن تبريد قاعة فارغة وإضاءتها يمكن أن يصبحا خياراً قابلاً للتفادي بدل أن يكون ثمناً مقبولاً للراحة.

وتتجاوز القدرات العد إلى فهم السلوك. فقد صُنفت أنشطة كالمشي والوقوف والجلوس والاستلقاء، وفي بعض الأبحاث حتى التدخين بدقة 92.8 بالمئة. ويمكن لمعماري يتخيل هذه البيانات أن يرى في المقابل ما يسميه التقييم بعد الإشغال: كيف يُستخدم الفراغ فعلاً، لا كيف رُسم في المخطط. فأي ركن في الردهة يتحول إلى ممر سريع، وأي قاعة لا يجلس فيها أحد؟ وكل ذلك دون كاميرا واحدة.

وفي الفراغات الصحية يتضاعف المعنى. فقد رُصد التنفس عبر جدار بسماكة عشرة سنتيمترات على مدى يصل إلى ثمانية أمتار بخطأ متوسط لا يتجاوز 0.47 نفس في الدقيقة، كما تُستخدم الأنظمة في اكتشاف سقوط كبار السن. غرفة تسمع تنفس ساكنها دون أن تلمسه تبدو وعداً بالرعاية. لكن هذا الوعد يصطدم بأسئلة عن الواقع المبني نفسه.

عندما يصبح الجدار شريكاً في القياس

المختبر بيئة لطيفة، أما المباني الحقيقية فليست كذلك. فحين يُقاس الأداء عبر جدار واحد تنخفض الدقة عن أفضل نتائجها في خط الرؤية المباشر، التي تقارب 99 بالمئة، لتتراوح بين 85 و95 بالمئة بحسب المراجعة المسحية. وفي حالة الجدارين تبقى الأرقام في حدود 91 إلى 95 بالمئة في بعض التجارب. ويضعف الإرسال أكثر مع الخرسانة لأنها تُوهن الإشارة وتشوّه شكلها. بهذا يصبح اختيار مادة الجدار، الذي نعدّه عادة قراراً إنشائياً وصوتياً وحرارياً، قراراً يؤثر أيضاً في “شفافية” المبنى لحاسته اللاسلكية.

وثمة مشكلة أعمق تسميها الأدبيات “انتقال النطاق”. فالنموذج المدرَّب في غرفة يؤدي أداءً ضعيفاً في غرفة أخرى، لأن بصمة كل فراغ فريدة. ويخسر النموذج نحو اثنين بالمئة من دقته حتى في الغرفة نفسها إذا أُعيد ترتيب الأثاث. ويتدهور الأداء مع الزمن كلما تغيرت محتويات المكان أو فصوله دون إعادة تدريب. ويختلف سلوك الشرائح من شركة لأخرى، فيصعب نقل نموذج واحد بين الأجهزة.

وللمدى حدود كذلك. فرصد التنفس الدقيق عملياً يتراوح بين ثلاثة وثمانية أمتار، وتحتاج معظم الأنظمة إلى خطوط رؤية ملائمة بين المرسِل والمستقبِل. كما أن فصل إشارات عدة أشخاص يتحركون في وقت واحد ما زال صعباً، وإن ظهرت محاولات واعدة باستخدام تنوع الهوائيات ونسب متعددة للقناة.

ما يعنيه ذلك للممارس هو أن المبنى المزوَّد بهذه التقنية يُقاس كما يُقاس الفراغ الصوتي: بالمواد والأبعاد والتوزيع. فموضع نقطة الوصول وتنظيم الأثاث وسماكة الفواصل تتحول كلها إلى معاملات في معادلة الحساسية، وهي معاملات لا تُذكر اليوم في أي مخطط. لكن هذه الحاسّة التي تتأثر بتفاصيل الغرفة يمكن أيضاً أن تُخدَع.

مبنى يمكن خداعه، ومبنى لا يستأذن

كلما اقترب الاستشعار اللاسلكي من وظائف حساسة كالصحة والأمن، صار السؤال عن قابليته للتلاعب ملحّاً. وقد أظهر سونغ وزملاؤه عام 2023 أن أنظمة الاستشعار المعتمدة على التعلم العميق هشة أمام حقن البيانات الزائفة. فبتخريب قراءات القناة في الزمن، بخلط ترتيب الحزم، أو في المكان، بتبديل مواضع الهوائيات، أو في القيمة، بتعديل السعات، هبطت دقة التعرف على الأنشطة من نحو 92 بالمئة إلى 2.5 بالمئة في بعض مجموعات البيانات. ويمكن تنفيذ هذه الهجمات في أي طبقة من طبقات النظام دون حاجة إلى قرب مادي.

وأجرى أمبالكار وزملاؤه تجربة أكثر إزعاجاً على نظام لرصد انقطاع التنفس أثناء النوم. فقد أدخلوا اضطرابات لا تُلاحظ في القراءات، فتراجعت الدقة من 85 إلى 25 بالمئة، رغم أن الأنماط المخادعة كانت شبيهة بالتنفس الطبيعي. وحين أُدرجت أمثلة الهجوم في تدريب النموذج، ارتفعت الدقة تحت أقوى هجوم إلى 51 بالمئة فقط. أي أن الدفاع تحسّن ولم يُحسم. تخيّل جناحاً في مستشفى يصدّق مبناه أن الجميع يتنفسون بانتظام.

أما الجانب المؤسسي فيتحرك بسرعة. فمعيار IEEE 802.11bf، الذي بدأت مجموعة عمله في سبتمبر 2020، هو أول إطار موحد لاستشعار الواي فاي، ويحدد أدواراً وإجراءات تسمح بالاستشعار الثنائي والمتعدد بين أجهزة من شركات مختلفة. وكما يشرح روبيتو وزملاؤه، فإن هذا المعيار يمثل انتقال التقنية من المختبر إلى المنتجات التجارية. أي أن الحاسّة قد تصبح بعد سنوات ميزة افتراضية في كل جهاز توجيه.

وهنا يبرز التناقض الأكبر. فالاستشعار اللاسلكي يُقدَّم بديلاً “محترماً للخصوصية” عن الكاميرا، لكنه يرى عبر الجدران، وقد يرصد من لم يوافق على أن يُرصد. وما زال تطوير طرق تستخلص النشاط دون كشف هوية الأشخاص من المجالات البحثية المفتوحة، لا من الحلول الجاهزة.

في المرة القادمة التي تنطفئ فيها الأنوار فوق رأسك وأنت جالس، قد يكون تململك الصغير هو آخر ما تبقى من خصوصية الغرفة. فإذا جاء اليوم الذي يعرف فيه المبنى أنك موجود، ساكناً أو متحركاً، وأنك تتنفس بهدوء أو بتعب، وأنك وحيد أو مع آخرين، فهل نسمي ذلك رعاية أم مراقبة؟ لقد اعتدنا أن نقرر نحن ما يراه المبنى منا: نعرّف الجدار بأنه ما يحجب النظر، والباب بأنه ما يمنع الدخول. لكن موجات تعبر الخرسانة وتحمل بصمة أجسادنا تقلب هذا التعريف رأساً على عقب. وربما صار على المعماري أن يجيب قبل غيره عن سؤال لم يدرّبه عليه أحد: كيف نصمم فراغاً يعرف أننا هنا، ويحترم في الوقت نفسه حقنا في ألا يُعرف عنا أكثر مما نريد؟

✦ رؤية ArchUp التحريرية

المبنى الذي يتعلم رصد جسد جالس ليس نتاج حسّاس، بل نتاج مشكلة في كلفة التشغيل لم تسعّرها المشتريات قط. فالتهوية والإضاءة تُحدَّدان وفق إشغال مفترض، والفجوة بين الافتراض والحضور الفعلي يدفعها كل شهر من يملك العدّاد. وهذا هو اختلال النفقات الرأسمالية والتشغيلية الذي تتبّعه مقال الكلفة الخفية للتنفس، حيث جرى تحميل الصحة والطاقة كتكلفة خارجية على غير الطرف الذي حدّد النظام. يعرض الاستشعار اللاسلكي سدّ هذه الفجوة بعتاد موجود أصلاً في السقف، وتجعل الأبحاث المذكورة هذا العرض معقولاً: رصد للحضور بدقة 99 بالمئة، ومتحكم صغير بخمسة دولارات يصنّف وضعية الجسد عبر الجدران. غير أن الأدلة نفسها تسجّل مواضع الإخفاق. فالدقة تتراجع بحسب مادة الجدار، وتتدهور حين يتحرك الأثاث، وتنخفض من نحو 92 بالمئة إلى 2.5 بالمئة تحت حقن البيانات، بينما يدفع معيار 802.11bf بهذه القدرة نحو أن تصبح وضعاً افتراضياً في كل جهاز توجيه. والنمط مألوف. فالهيئة المعيارية ومصنّع الشرائح والمركِّب يقررون في طبقة لا يُعدّ الرضا فيها معاملاً، ثم ينسحبون عند التسليم. ويتحمل الشاغل العواقب، سواء كانت نمط تنفس أُسيء قراءته في جناح مستشفى، أو غرفة تسجّل الحضور دون موافقة، وليس له مقعد حيث كُتبت تلك الشروط. أما سماكة الفواصل وموضع نقطة الوصول ومادة التشطيب فتتحول إلى متغيرات حساسية لا يسجّلها مخطط ولا يكلَّف بها برنامج وظيفي.

المراجع

• دي دومينيكو، س.، دي سانكتيس، م.، تشيانكا، إ.، روجييري، م. “رصد الحضور عبر الجدران للبشر الساكنين والمتحركين بالاعتماد على تحليل طيف دوبلر”. مجلة الإلكترونيات والأنظمة الجوية الفضائية (IEEE)، 2018.
• زنغ، ي.، وو، د.، شيونغ، ج.، تشانغ، د. “تعزيز أداء الاستشعار عبر الواي فاي باستخدام نسبة معلومات القناة”. مجلة الحوسبة المنتشرة (IEEE)، 2021.
• تشانغ، ي.، وانغ، ش.، وين، ج.، تشو، ش. “تقنية رصد حضور الإنسان دون تلامس بالاعتماد على الواي فاي”. مجلة التقارير العلمية، 2024.
• ناتاراجان، أ.، كريشنازامي، ف.، سينغ، م. “التعرف على الأنشطة البشرية دون أجهزة في سيناريوهات عبر الجدران باستخدام قياسات قناة واي فاي أحادية الوصلة”. مجلة المستشعرات (IEEE)، 2025.
• وانغ، ز.، جيانغ، ك.، هو، ي. وآخرون. “مسح للتعرف على السلوك البشري بالاعتماد على معلومات حالة القناة في سيناريو عبر الجدران”. مجلة الوصول (IEEE)، 2019.
• روبيتو، ت.، دا سيلفا، س. ر. س. م.، بلاندينو، س. وآخرون. “إجراء الاستشعار في الشبكات اللاسلكية وفق معيار IEEE 802.11bf: تمكين الانتشار الواسع لاستشعار الواي فاي”. مجلة معايير الاتصالات (IEEE)، 2024.
• سونغ، ج.، تشيان، ك.، قوه، ي.، هوا، ك.، يو، و. “تقييم الهجمات على استشعار الواي فاي المدعوم بالتعلم العميق في أنظمة إنترنت الأشياء”. ورش عمل مؤتمر IEEE INFOCOM، 2023.
• أمبالكار، ه.، جاو، ت.، وانغ، ش.، ماو، س. “الهجوم والدفاع المعاديان لنظام رصد انقطاع التنفس المعتمد على الواي فاي”. ورش عمل مؤتمر IEEE INFOCOM، 2023.