来源：futurism、acm
编译：克雷格
【新智元导读】过年你的手机有没有被熊孩子抢走玩游戏？这个问题将来可能被算法攻破。由南卡罗来纳大学和中国浙江大学的研究人员开发的新软件（iCare）使用了一种算法，用于测量用户与移动设备的互动，并可以可靠地分辨出用户是成人还是小孩。
闪亮的手机屏幕能够安抚哭闹的孩子，然而，21世纪的父母必须权衡儿童使用手机的利弊，防止他们沉迷王者荣耀、“吃鸡”游戏或者不知不觉地在淘宝、亚马逊上购买玩具。
幸运的是，由南卡罗来纳大学和中国浙江大学的研究人员开发的新软件（iCare）可以帮助解决这个育儿难题。
在iCare中研究人员开发了一种算法，用于测量用户与移动设备的互动，并可以可靠地分辨出用户是成人还是小孩。如果软件检测到是孩子在用手机，它可以自动阻止访问零售商、电子邮件等应用程序以及儿童不宜的网站。
iCare能够记录像手指按压的表面积、手指施加的压力和滑动长度等度量数据。研究人员分别从一群3至11岁的儿童（共17人）和一群22至60岁的成年人（共14人）那里收集数据。其测试的准确率达到了84％，8次滑动之后，准确率可达到97％。
不过，该算法尚未被整合到操作系统中，论文已经发表在移动技术大会HotMobile上。
基本理念：儿童与成年人与手机互动的方式不同
人体工程学和运动机能学已经表明，我们可以在相似年龄段的人群中发现共同的特征。本项研究的主要假设是儿童与成年人以不同的方式与智能手机进行互动。我们希望从智能手机上的正常触摸操作中提取儿童用户的特征。我们的想法基于以下两个观察：
首先，在尺寸方面，儿童和成人之间手部几何结构不同：儿童手部较小，而手指触碰点较一般成人短。因此，儿童往往会在较窄的屏幕范围内接触，并以较短的轨迹滑动。
其次，与成年人相比，儿童与智能手机互动的灵巧性差。根据我们的观察，孩子们在智能手机上的每次触摸都比成人慢，速度也较慢。当他们尝试在两次触摸操作之间切换时，即从轻击到滑动时，情况也是如此。这可以归因于儿童的身体尚未成熟，因此这会影响他们在使用手指执行任务时的反应。
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因此，当从触摸数据提取特征时，我们考虑手形和灵活性属性。
实验装置：解锁手机和玩2048游戏
我们的研究获得南卡罗来纳大学机构审查委员会的批准（IRB号码73819）。在实验中，我们使用与所有主题相同的智能手机（由LG生产的Google Nexus 5X，运行Android v.7.1.1），并关闭其自动旋转功能以消除与各种手持相关的偏差。我们基于智能手机的两项常见活动设计了一个两阶段应用程序：解锁手机（点击手势）和玩游戏（滑动手势）。
点击手势在第一阶段收集。如图2（a）所示，在屏幕的顶部出现一个PIN码，用户被要求输入它。我们的应用程序生成两个四位数和两个六位数的引脚号，每个引脚随机出现两次。如果每次都成功，每个用户都会将手机解锁八次。我们将解锁尝试的最大次数设置为十次。。
滑动手势在第二阶段收集。我们修改了一个名为2048的流行益智游戏，如图2（b）所示。
用户可以在任何方向滑动来玩游戏。令人惊讶的是，相当数量的孩子表示他们之前玩过这个特定的游戏或类似的游戏。大多数3-5岁的儿童能组成64或更大，而6-11岁之间的儿童至少组成128，而五年级学生（10岁）最高组成512。
根据实验收集到的数据和结果分析，研究人员表示，他们的算法确实可以比较准确的识别出儿童的手势和成人手势的不同，从而开启不同的模式。
限制与未来探讨：儿童多样性、有限的手势等
研究人员表示，他们的研究还有几个问题有待探讨。
1、由任务属性造成的偏差。虽然没有限制用户如何执行触摸手势，实验中使用的具体应用（任务）会影响手势几何。因此，依赖任务的多样性可能会影响iCare的准确性。值得研究手势和相应的特征如何随着不同的任务而变化。
2、儿童用户的多样性。考虑到女孩和男孩身体的不同发育率，应该检查不同性别的触摸模式。此外，随着儿童的行为每年发生显着变化，可能会降低整体的准确性。我们还观察到，3岁以上的儿童可以使用PIN码解锁智能手机，即使他们无法读取数字。
3、有限的手势。还有很多其他的手势（例如，滚动）在我们的研究中还没有探索过。实际上，用户可能需要在不同类型的手势之间来回切换，才能在智能手机上完成任务。将所有类型的手势融合在一起可以产生更快的分类决策并可能提高准确性。
4、提高准确性。鉴于连续8次滑动和准确性，我们的方法可以为现有的父母监控应用程序提供很好的补充。但是，在应用到现实世界之前，其准确性应该得到改善。我们可以通过解决上述三个限制来提高准确性。此外，智能手机上还有其他内置传感器（例如陀螺仪和加速计），可以利用这些传感器来导出用户的分类结果特征。