Um sistema de segurança para pedestres reconhece carros próximos com base nos sons que eles emitem
Como um pedestre com fones de ouvido pode se desconectar do mundo caótico ao seu redor sem sacrificar sua própria segurança? Uma solução poderia ser o equivalente a um sistema de prevenção de colisões para pedestres, com o objetivo de detectar carros próximos com base apenas em sons.
O sistema inteligente de fones de ouvido usa algoritmos de aprendizado de máquina para interpretar sons e alertar os pedestres sobre a localização dos carros a 60 metros deles. O protótipo Sistema de áudio para pedestres (PAWS) [sistema de som portátil para pedestres] pode determinar a localização, mas não a trajetória de um carro próximo - sem mencionar a trajetória de vários carros. No entanto, este é o primeiro passo para a criação de um provável sistema de segurança destinado principalmente a pedestres, dado que o número de pedestres mortos nas estradas dos EUA em 2018
atingiu o máximo nas últimas três décadas [na Rússia, o número de mortes em acidentes de viação vem
caindo há vários anos seguidos no contexto do
crescimento da frota / aprox. transl.].
Às vezes, os carros novos têm sensores que detectam pedestres na estrada, mas os pedestres geralmente não têm como descobrir se é provável que cheguem perto dos carros ", disse
Xiaofan Jiang , professor associado de engenharia elétrica e membro do
Instituto de dados na Universidade de Columbia.
Pela primeira vez, Jiang pensou nisso, observando que um novo par de fones de ouvido com cancelamento de ruído ativo era o que mais o distraía da realidade circundante no momento em que ele iria trabalhar. Isso levou Jiang e seus colegas da Columbia University, da Universidade da Carolina do Norte em Chapel Hill e Barnard College a desenvolver o PAWS e publicar colaboração na edição de outubro de 2019 do IEEE Internet of Things Journal.
Muitos carros equipados com um sistema de prevenção de colisões dependem de câmeras, radares ou lidares para reconhecer objetos próximos. No entanto, Jiang e colegas perceberam que um sistema projetado para pedestres precisaria de um sensor de baixa potência capaz de trabalhar por mais de seis horas seguidas com baterias comuns. "Portanto, decidimos usar um conjunto de microfones - eles são muito baratos e consomem pouca energia", diz Jiang.
O kit consiste em quatro microfones localizados em diferentes seções dos fones de ouvido. O hardware do sistema de aviso vestível foi projetado para caber no ouvido esquerdo de fones de ouvido comerciais e é alimentado por uma bateria recarregável de íons de lítio. Um circuito especialmente projetado economiza energia extraindo apenas os recursos mais importantes do fluxo de áudio e transferindo essas informações para um aplicativo de smartphone que funciona em conjunto com ele.
Algoritmos de aprendizado de máquina, treinados em gravações de áudio de 60 tipos diferentes de máquinas em diferentes ambientes - uma rua perto do campus da universidade e edifícios residenciais, uma beira de estrada durante a temporada de furacões, a movimentada rua de Manhattan - funcionam em um smartphone.
No entanto, acabou sendo muito difícil confiar apenas no som para detectar carros. Em primeiro lugar, o sistema concentra-se na determinação do carro mais barulhento, que não é necessariamente o mais próximo de um pedestre. O sistema também tem problemas para detectar vários carros ou até estimar o número de carros presentes na estrada.
Até agora, a capacidade do PAWS de localizar um veículo localizado a até 60 metros de distância pode alertá-lo por pelo menos alguns segundos, dependendo da velocidade de um veículo que se aproxima. No entanto, um sistema de aviso realmente útil deve ser capaz de rastrear a trajetória de um carro que se aproxima e emitir um aviso apenas se, em princípio, puder colidir com um pedestre. Para fazer isso, talvez seja necessário que os pesquisadores desenvolvam maneiras mais apropriadas de rastrear locais de pedestres e caminhos de veículos.
"Quando uma pessoa caminha por uma estrada, muitos carros passam por ele, mas nenhum deles pode colidir com ele", diz Jiang. "Precisamos considerar informações adicionais para tornar esse sistema mais útil."
Outro trabalho está em andamento no uso de ruídos ou outros sinais para alertar as pessoas com fones de ouvido.
Joshua New , um behaviorista do Barnard College, planeja realizar experimentos para descobrir quais avisos funcionam melhor para as pessoas. Até agora, sua equipe está inclinada a emitir um sinal sonoro em um ouvido dos fones de ouvido ou, possivelmente, a simular um som tridimensional, fornecendo informações mais compreensíveis do ponto de vista da orientação.
Jiang diz que não apenas pedestres comuns poderiam usar essa tecnologia, mas também policiais parando o carro em uma rua movimentada ou construtores com proteção para os ouvidos. O projeto PAWS já recebeu financiamento de US $ 1,3 milhão da
National Science Foundation , e a equipe pretende continuar a transferir uma versão aprimorada da tecnologia para comercialização.
Obviamente, uma única tecnologia não resolverá todos os problemas de segurança de pedestres. Em um
relatório de 2019,
a Highway Safety Association identificou muitos fatores como causas de morte de pedestres, por exemplo, a falta de travessias seguras de pedestres, direção insegura, excesso de velocidade, distração da estrada e embriaguez ao dirigir. É improvável que os fones de ouvido do PAWS possam impedir pelo menos mais da metade dessas mortes - mas um aviso alguns segundos antes de uma possível colisão ainda pode salvar várias vidas.