الكشف عن “السائقين العدوانيين” باستخدام التعلم الآلي وحوسبة الحواف

تقدم طلب براءة اختراع حديث نظامًا لتحديد سلوك “السائقين العدوانيين” عند تقاطعات الطرق باستخدام خوارزميات التعلم الآلي المُستخدمة في أجهزة الحوسبة الحضرية.

على عكس الابتكارات الحديثة لأبحاث الذكاء الاصطناعي في تحليل “غضب الطريق” داخل المركبات (التي تهدف في الغالب إلى lợi益 شركات التأمين)، فإن النظام المقترح هو نظام حضري، ويمكن أن يهدف إلى تسهيل فرض غرامات على السائقين الذين لا يمتثلون لمعايير السائقين الآمنين. كما أنه يهدف إلى تزويد السائقين السيئين بإشعارات صوتية ومرئية داخل السيارة.

تم تقديم البراءة في مكتب براءات الاختراع والعلامات التجارية الأمريكي في 29 أبريل 2021 من قبل مجلس الأمناء بجامعة ميشيغان، وشركة دينسو، وهي شركة يابانية لتصنيع مكونات السيارات مملوكة لشركة تويوتا.

براءة اختراع جامعة ميشيغان ليست نظامًا مملوكًا داخل السيارة يهدف إلى مراقبة التأمين، ولا يهدف إلى إنتاج بيانات جنائية، ولكن يعتمد على عقدة الحوسبة الحضرية الموفرة والمستخدمة في تقاطعات الطرق لتزويد التغذية المباشرة والفعالة، من خلال جمع البيانات من موارد الحوسبة الحضرية ومن الحساسات المثبتة في المركبات القريبة. المصدر: https://pdfaiw.uspto.gov/76/2021/50/012/1.pdf

ال_framework المقترح ليس نظامًا سلبيًا أو معتمدًا على المعدات الحضرية، ولكنه يتطلب أيضًا تقنيات داخل المركبات قادرة على تحويل السيارات إلى حساسات مساهمة في النظام. بشكل فعال، هذا سيحول كل مركبة مجهزة إلى عقدة مراقبة مرور، ولكن نفس الرقابة ستتم تطبيقها على السائق نفسه، مع الفائدة الإضافية للوصول إلى تدفقات البيانات داخل المركبة. يتضمن مخطط التثبيت داخل المركبة (الموضح في الصورة على اليمين) البيانات الحسية المباشرة من فرامل المركبة ودواسة الوقود وعمود التوجيه وعداد المسافة، بالإضافة إلى الحاجة إلى الوصول إلى بيانات الخرائط.

كلا التثبيتات الجانبية والمركبة تتميز بموارد معالجة الرسومات CUDA ومخزن محلي، وكلاهما يحتوي على اتصال سحابي.

تحذيرات للسائقين العدوانيين

وفقًا لطلب البراءة، فإن النظام مصمم للتفاعل مع سائق متقلب:

‘عندما يتوقع نظام الكشف عن السائقين العدوانيين 1 سلوكًا عدوانيًا في مركبة معينة، يمكن إخراج رسالة تحذيرية مثل التحذير في الشكل 8A إلى جهاز الصوت والمرئي 413 في المركبة المعنية لتحذير السائق العدواني من التباطؤ.’

تشمل التحذيرات المحتملة الأخرى إشعارات داخل المركبة لسرعة المركبات القادمة:

تحذيرات موضحة في طلب البراءة. المصدر: https://pdfaiw.uspto.gov/fdd/76/2021/50/012/0.pdf

يقول طلب البراءة إن هناك سيناريو آخر محتمل، حيث يمكن استخدام أي جهاز صوتي ومرئي متاح (بما في ذلك الهواتف الذكية التي يمتلكها السائق) في المركبة لتزويد التحذيرات، بما في ذلك التحذيرات الصوتية.

إشارات حمراء للسائقين

من المعروف منذ فترة طويلة أن تغيير ترددات وأشكال إشارات المرور في تقاطعات الطرق يمكن أن يقلل من الحوادث، ويمكن استخدام النظام المقترح لتوليد بيانات قد تغير طريقة عمل إشارات المرور في تقاطعات الطرق على مستوى واسع.

然而، فإن التكامل العميق للبنية التحتية وبيانات المركبة الذي يتخيله الاقتراح في ميشيغان يقدم إمكانية أخرى: إشارات حمراء تحدد بواسطة سلوك السائق، وليس بواسطة جدول زمني أو جدول (انظر القسم الطويل [0157] في طلب البراءة).

‘إضافة إلى ذلك، إذا كان نمط القيادة في تقاطع معين (على سبيل المثال، تقاطع 200a) يتوقع و/أو يشير إلى سلوك عدواني في المركبة 71، يمكن تطبيق إجراءات علاجية مثل التحكم في عناصر التحكم في التقاطعات التالية (على سبيل المثال، تقاطعات 200b و 200c) للسيطرة على سلوك القيادة العدواني وتخفيفه. على سبيل المثال، إذا توقع نظام الكشف عن السائقين العدوانيين 1 أن المركبة 71 قد تعبر إشارة حمراء في تقاطع 200a، يمكن لنظام الكشف عن السائقين العدوانيين 1 إخراج إشارة تحكم لتحكم في حالة/مرحلة إشارات المرور 202b و 202c في تقاطعات 200b و 200c. وبهذه الطريقة، يمكن لإشارات المرور 202b و 202c أن تتغير إلى الحمراء، على سبيل المثال، قبل أن تعبر المركبة 71 تقاطع 200a لتشجيع المركبة 71 على التباطؤ وعدم محاولة السرعة في محاولة لعبور تقاطعات 200b و 200c قبل أن تتغير الإشارات 202b و 202c إلى الحمراء.’

الغزو في خصوصية السائق

الاقتراحات لنظم مراقبة السائق داخل المركبات على مدار العقد الماضي استغلت خوارزميات التعرف على العواطف بالرؤية الحاسوبية، إلى جانب مؤشرات حيوية أخرى، لإنشاء أنظمة مصممة لتحقيق تأثير مخدر على السائقين المتمردين، منذ أن يمكن أن يؤثر سلوك السائق الخاطئ على أقساط التأمين على السيارات في مثل هذه الخطط، أو استخدامه كدليل في تحقيق حادث.

على العكس من ذلك، يبدو أن الاقتراح في ميشيغان/دينسو يهدف إلى بعض شكل من أشكال التعاون الحكومي من خلال التغييرات في معايير المركبات الإجبارية. ومع ذلك، بالنظر إلىmobility سكان الولايات المتحدة في الأوقات العادية، وحقيقة أن مثل هذا النظام سيكون الأكثر ملاءمة للسائقين على مسافات طويلة، مثل سائقي الشاحنات، من الصعب رؤية كيف يمكن أن يكون هناك شيء أقل من التنفيذ الفيدرالي ليكون قابلاً للتطبيق، trừ إذا كان الإطار مصممًا ليكون غير نشط عبر حدود ولايات غير مشاركة، أو عبر مقاطعات لا تدعم الخطة.

على الرغم من أن هذه الابتكارات يتم دفعها بشكل عام من قبل اتجاه متزايد لشركات التأمين لتكافئ حاملي الوثائق الذين يرغبون في تثبيت معدات المراقبة، فإن حاجة البنية التحتية الحضرية لا تتوافق تمامًا مع هذا النموذج، مما يشير إلى أن مثل هذا النظام سيتطلب دعم تشريعي وتمويل فيدرالي أو حكومي.

تظهر الصورة بنية التعلم الآلي المقترحة للنظام، باستخدام شبكات العصبية المتكررة (RNN). يعتمد الإطار على التعلم غير المشرع ويوفر التغذية المباشرة، ولكنه يتيح أيضًا التدريب غير المتصلاً لتحسين الخوارزميات بناءً على البيانات والحدث القادم. يتم تسهيل تحديد سلوك القيادة العدواني بواسطة Dynamic Time Warping (DTW)، خوارزمية تستخدم في تحليل السلاسل الزمنية لمقارنة سلسلتين زمنيتين أو تسلسل من الكائنات التي قد تختلف في السرعة.

تدفق الإيرادات

يمكن أن يكون النظام المقترح في البراءة أول نظام من نوعه يقدم تحليلًا فوريًا لسلوك السائق الخاطئ في إطار مدني قادر على إصدار غرامات و عقوبات تلقائيًا، أو إخطار السلطات، في حالة حوادث القيادة الخطيرة. ومع ذلك، يقر المخترعون بأن النظام يمكن أن يُستغل كأداة لجمع الإيرادات من قبل السلطات المحلية الجائعة للإيرادات.

قالت نيدا ماسود، أستاذ مساعد في قسم الهندسة المدنية والبيئية بجامعة ميشيغان، لمجلة الأكاديمية التايمز إن ‘الإنذارات الكاذبة هي ثمن صغير يدفعه مقابل مستوى الأمان المعزز الذي يمكن أن توفره التكنولوجيا. ومع ذلك، يجب أن يكون هناك دائمًا فرصة للشخص المتهم خطأ للدفاع عن نفسه ضد أي ادعاءات كاذبة بسلوك قيادة عدواني،’

يقر طلب البراءة بإمكانية حدوث أحداث سلوك قيادة عدواني تتضمن مركبات غير مجهزة بوحدات على متن الطائرة (OBUs)، والتي يمكن معالجتها من خلال المراقبة الخارجية للمركبات المجاورة التي تحتوي على المعدات، بالإضافة إلى تثبيتات التقاطعات. في مثل هذه الحالات، من المفترض أن تكون عملية التعريف تعتمد على أساليب أخرى، مثل قراءة لوحة الترخيص الآلية (على الرغم من أن طلب البراءة لا يتعامل مع هذا الموضوع).

التقاطعات منطقة خطر عالية

يتناول براءة اختراع ميشيغان السلوك التخريبي في التقاطعات، منذ أن تكون هذه النقاط محورًا لل حوادث وانتهاكات المرور، في حين استخدمت الأبحاث الصينية السابقة على نفس الخطوط تحليل دعم المتجه (SVM) لتحديد أحداث أثناء الرحلة، مثل تغيير المسار الخطير. ومبادرة بحثية أخرى في الصين استغلت الحساسات في الهواتف الذكية لاكتشاف السلوك العرضي أثناء الرحلة.

قدرت إدارة السلامة الوطنية للنقل على الطرق السريعة في الولايات المتحدة في عام 2010 أن 40٪ من الحوادث التي وقعت في الولايات المتحدة في عام 2008 كانت متعلقة بنشاط في التقاطعات.