Detección de ‘conducción agresiva’ con aprendizaje automático y computación de borde

Una reciente solicitud de patente ha propuesto un sistema para identificar el ‘comportamiento de conducción agresiva’ en intersecciones utilizando algoritmos de aprendizaje automático desplegados en dispositivos de computación de borde cívica.

En contraste con las innovaciones recientes de la investigación de IA en análisis de ‘ira en la carretera’ en vehículos (primordialmente destinados al beneficio de las compañías de seguros), el sistema propuesto es municipal en naturaleza, y podría estar destinado a facilitar sanciones para conductores que no se ajustan a las normas ambientales de comportamiento de conducción segura. También está específicamente diseñado para proporcionar a los malos conductores alertas audiovisuales relacionadas en el vehículo.

La patente fue presentada en la Oficina de Patentes y Marcas Registradas de los Estados Unidos el 29 de abril de 2021 en nombre de la Junta de Regentes de la Universidad de Michigan, y la corporación Denso, un fabricante japonés de componentes automotrices propiedad de Toyota.

La patente de la Universidad de Michigan no es un sistema propietario en el vehículo destinado a la supervisión de seguros, ni diseñado únicamente para producir datos forenses, sino que más bien se basa en nodos de computación de borde bien equipados desplegados en intersecciones de tráfico para proporcionar retroalimentación inmediata y accionable, mediante la recopilación de datos de recursos de computación de borde en el lado de la carretera y de sensores instalados en vehículos cercanos. Fuente: https://pdfaiw.uspto.gov/76/2021/50/012/1.pdf

El marco propuesto no es completamente pasivo ni dependiente de equipo cívico, sino que también requiere tecnologías en el vehículo capaces de convertir los coches en sensores contribuyentes para el sistema. Efectivamente, esto convertiría cada vehículo equipado en un nodo de monitoreo de tráfico, aunque la misma supervisión también se aplicaría al conductor mismo, con el beneficio adicional de acceso a las corrientes de datos a bordo del vehículo. El esquema para la instalación en el vehículo (mostrado a la derecha) presentado en la patente incluye datos de sensores directos del vehículo, como los frenos, el acelerador, el volante y el odómetro, así como requiere acceso a datos de mapas.

Tanto las instalaciones en el lado de la carretera como en el vehículo cuentan con recursos de GPU con CUDA y almacenamiento local, y ambos cuentan con conectividad en la nube.

Advertencias para conductores agresivos

Según la solicitud de patente, el sistema está diseñado para interactuar con un conductor problemático:

‘Cuando el sistema para predecir el comportamiento de conducción agresiva 1 predice una conducción agresiva en un vehículo sujeto, un mensaje de advertencia, como la advertencia en la FIG. 8A, puede ser emitido al dispositivo audiovisual 413 en el vehículo sujeto para advertir a un conductor agresivo que reduzca la velocidad.’

Las advertencias adicionales incluyen alertas en el vehículo para velocidad y vehículos que se acercan;

Advertencias mostradas en la solicitud de patente. Fuente: https://pdfaiw.uspto.gov/fdd/76/2021/50/012/0.pdf

La patente establece que en otro escenario posible, cualquier dispositivo audiovisual disponible (incluidos los teléfonos inteligentes propiedad del conductor) en el vehículo puede ser utilizado para proporcionar advertencias, incluidas advertencias de audio.

Luz roja específica para conductores

Cambiar las frecuencias y el comportamiento de los semáforos en las intersecciones ha sido conocido durante mucho tiempo como un método para reducir accidentes, y el sistema propuesto puede ser utilizado para generar datos que pueden cambiar la forma en que funcionan los semáforos en las intersecciones a un nivel muy amplio.

Sin embargo, la integración profunda de la infraestructura y los datos del vehículo prevista en la propuesta de Michigan ofrece otra posibilidad: luces rojas que están dictadas por el comportamiento del conductor, en lugar de funcionar según un horario o una programación (ver la sección [0157] en la solicitud de patente).

‘Además, si el patrón de conducción en una intersección (por ejemplo, la intersección 200a) predice e indica una conducción agresiva en el vehículo 71, se pueden emplear medidas correctivas, como el control de los elementos de control, en intersecciones posteriores (por ejemplo, intersecciones 200b y 200c) para controlar y mitigar el comportamiento de conducción agresiva. Por ejemplo, si el sistema para predecir el comportamiento de conducción agresiva 1 predice que el vehículo 71 puede pasar un semáforo en rojo en la intersección 200a, el sistema para predecir el comportamiento de conducción agresiva 1 puede emitir una señal de control para controlar el estado/fase de las señales de tráfico 202b y 202c en las intersecciones 200b y 200c. De esta manera, las señales de tráfico 202b y 202c pueden cambiar a rojo, por ejemplo, antes de que el vehículo 71 pase por la intersección 200a para animar al vehículo 71 a reducir la velocidad y no intentar acelerar para pasar por las intersecciones 200b y 200c antes de que las señales 202b y 202c cambien a rojo.’

Incursiones en la privacidad del conductor

Las propuestas para sistemas de monitoreo de conductores en el vehículo en la última década han explotado algoritmos de reconocimiento de emociones de visión por computadora, junto con otros indicadores biométricos, para producir sistemas diseñados para tener un ‘efecto disuasivo’ en conductores obstinados, ya que el comportamiento de conducción errante podría afectar los primas de seguro del conductor bajo tales esquemas, o ser utilizado como evidencia en una investigación de accidente.

Por el contrario, la propuesta de Michigan/Denso parece estar destinada a alguna forma de colaboración estatal a través de cambios en los estándares de vehículos obligatorios. Sin embargo, dado el movimiento de la población de los Estados Unidos en tiempos normales, y el hecho de que tal sistema sería más aplicable para conductores de larga distancia, como conductores de camiones, es difícil ver cómo algo menos que una implementación federal sería factible, a menos que el marco esté diseñado para volverse inactivo sobre fronteras estatales no participantes, o a través de condados que no apoyan el esquema.

Aunque tales innovaciones están generalmente impulsadas por la tendencia creciente de las compañías de seguros a recompensar a los titulares de pólizas que están dispuestos a instalar equipo de monitoreo, la necesidad de infraestructura cívica no encaja exactamente en ese modelo, lo que sugiere que tal sistema necesitaría apoyo legislativo y financiamiento federal o estatal.

Una ilustración de la arquitectura de aprendizaje automático propuesta para el sistema, utilizando Redes Neuronales Recurrentes (RNN). Aunque el marco también utiliza aprendizaje no supervisado y proporciona retroalimentación en tiempo real, también hace provisión para capacitación fuera de línea para mejorar algoritmos basados en datos y eventos entrantes. La identificación del comportamiento de conducción agresiva es facilitada por la técnica de Warping de Tiempo Dinámico (DTW), un algoritmo utilizado en el análisis de series temporales para comparar dos series temporales o secuencias de objetos que pueden variar en velocidad.

Flujo de ingresos

El sistema propuesto en la patente podría ser el primero de su tipo en ofrecer análisis en tiempo real del comportamiento de conducción errante en un marco cívico que puede emitir multas y sanciones automáticamente, o alertar a las autoridades, en caso de incidentes de conducción realmente peligrosos. Sin embargo, los inventores admiten que podría ser mal utilizado como una fuente de ingresos por autoridades municipales hambrientas de ingresos.

Neda Masoud, profesora asistente en el Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental de la Universidad de Michigan, le dijo a The Academic Times que ‘Las falsas alarmas son un pequeño precio a pagar por el nivel mejorado de seguridad que la tecnología puede proporcionar. Dicho esto, siempre debe haber una oportunidad para que los acusados incorrectamente se defiendan contra cualquier reclamación falsa de conducción agresiva,’.

La solicitud de patente reconoce la posibilidad de eventos de conducción agresiva que involucran vehículos que no están equipados con unidades a bordo (OBUs), lo que puede abordarse mediante la observación externa de vehículos adyacentes o cercanos que sí tienen el equipo, así como las instalaciones de intersección. En tales casos, la identificación presumiblemente se basaría en otros métodos, como la lectura automática de matrículas (aunque la solicitud de patente no se ocupa de esto).

Intersecciones de alto riesgo

La patente de Michigan aborda el comportamiento temerario en intersecciones, ya que estas son un foco de incidentes y infracciones de tráfico, mientras que la investigación china anterior en líneas similares ha utilizado análisis de máquina de soporte vectorial (SVM) para identificar eventos en tránsito, como el cambio de carril peligroso. Otra iniciativa de investigación basada en China explotó sensores en teléfonos inteligentes para detectar comportamiento errático en el viaje.

La Administración Nacional de Seguridad del Tráfico en Carreteras de los Estados Unidos estimó en 2010 que el 40% de los accidentes que ocurrieron en los Estados Unidos en 2008 estaban relacionados con la actividad en intersecciones.

como conducción de carril peligroso. Otra iniciativa de investigación basada en China explotó sensores en teléfonos inteligentes para detectar comportamiento errático en el viaje. La Administración Nacional de Seguridad del Tráfico en Carreteras de los Estados Unidos estimó en 2010 que el 40% de los accidentes que ocurrieron en los Estados Unidos en 2008 estaban relacionados con la actividad en intersecciones.