Tha AI a’ dèanamh ro-innse air àiteachan teth tubaist bho ìomhaighean saideal agus dàta GPS

Tha luchd-rannsachaidh bho MIT agus an Ionad Qatar airson Artificial Intelligence air siostam ionnsachaidh inneal a leasachadh a bhios a’ dèanamh anailis air ìomhaighean saideil àrd-rùn, co-chomharran GPS agus dàta tubaist eachdraidheil gus earrannan a dh’ fhaodadh a bhith buailteach do thubaistean a mhapadh ann an lìonraidhean rathaid, a’ ro-innse gu soirbheachail ‘àiteachan teth’ tubaist. far nach biodh dàta sam bith eile no dòighean eile gan comharrachadh.

Air an làimh dheis sa mheadhan, thig àiteachan tubaist ro-innseach a-mach bho bhith a’ cruinneachadh trì stòran dàta. Tha na raointean a tha air an comharrachadh ann an cearcallan nan ro-innsean ‘àrd-chunnart’ aig nach eil eachdraidh tubaist eachdraidheil. Stòr: https://openaccess.thecvf.com/content/ICCV2021/papers/He_Inferring_High-Resolution_Traffic_Accident_Risk_Maps_Based_on_Satellite_Imagery_ICCV_2021_paper.pdf

Tha an siostam a’ tabhann ro-innse dàna airson raointean ann an lìonra rathaid a tha dualtach a bhith nan àiteachan dubha, eadhon far nach eil eachdraidh thubaistean aig na sgìrean sin. A’ dèanamh deuchainn air an t-siostam thairis air dàta a’ còmhdach ceithir bliadhna, lorg an luchd-rannsachaidh gu robh na ro-innsean aca airson na sònaichean cunnart tubaist ‘gun eachdraidh’ sin air an dearbhadh le tachartasan sna bliadhnaichean às deidh sin.

Tha pàipear ùr ainm a bhith air A’ toirt a-steach mapaichean cunnart tubaist trafaic àrd-rèiteachaidh stèidhichte air ìomhaighean saideal agus slighean GPS. Tha na h-ùghdaran a’ ro-innse cleachdaidhean airson an ailtireachd ùr nas fhaide na ro-innse tubaistean, a’ gabhail a-steach gum faodadh e a bhith air a chuir an sàs ann am mapaichean no siostaman cunnart èiginn 911 gus ro-innse dè cho coltach ‘s a tha iarrtas airson tacsaidhean agus solaraichean roinn turas.

Tha oidhirpean coltach ris roimhe air feuchainn ri ro-innsean tachartais coltach ri seo a chruthachadh bho mhapaichean le rùn ìosal le claonadh àrd, no eile gus tricead tubaistean a luathachadh mar phrìomh rud, a lean gu ro-innsean mearachdach àrd caochlaideachd. An àite sin, tha am pròiseact ùr, a tha a’ còmhdach ceithir prìomh bhailtean na SA le 7,488 cilemeatair ceàrnagach gu h-iomlan, a’ coileanadh nas fheàrr na na sgeamaichean na bu thràithe le bhith a’ cruinneachadh seòrsaichean dàta nas eadar-mheasgte.

Dàta gann

Is e an duilgheadas a tha mu choinneamh an luchd-rannsachaidh dàta gann - tha e do-sheachanta gun tèid mòran thubaistean a thoirt fa-near agus dèiligeadh riutha gun fheum air mion-sgrùdadh innealan, ach tha e duilich co-dhàimhean nas cunnartach aithneachadh.

Tha siostaman ro-innse tubaist roimhe seo stèidhichte air Monte Carlo tuairmse dàta tubaist eachdraidheil, agus chan urrainn dhaibh uidheamachd ro-innse èifeachdach a thoirt seachad far a bheil dìth an dàta seo. Mar sin tha an rannsachadh ùr a’ sgrùdadh earrannan lìonra rathaid le pàtrain trafaic coltach ris, coltas lèirsinneach coltach ris agus structar coltach ris, a’ toirt a-steach suidheachadh airson tubaistean stèidhichte air na feartan sin.

Is e ‘shot in the dark’ a th’ ann a tha coltach gun do lorg e comharran tubaist bunaiteach, a dh’ fhaodadh a bhith air an cleachdadh ann an dealbhadh lìonraidhean rathaid ùra.

Measadh Dùmhlachd Kernel (KDE) air a chleachdadh gus àiteachan teth tubaistean trafaic eachdraidheil a shoilleireachadh, gun a bhith a’ ro-innse àiteachan tubaist san àm ri teachd. Anns an dealbh gu h-àrd air an taobh chlì chì sinn far a bheil KDE air ro-innse tubaistean ann an sgìre a’ bhocsa ghorm, an aghaidh far a bheil na tubaistean san fharsaingeachd ionadail (ri thaobh). Gu h-ìosal air an làimh dheis, coimeas eadar fàilligeadh ro-innse KDE agus ro-innse ceart (bogsa gorm) den t-siostam MIT.

Tha na h-ùghdaran a’ toirt fa-near gu bheil dàta slighe GPS a’ tabhann fiosrachadh mu shruth, astar agus dùmhlachd trafaic, fhad ‘s a tha ìomhaighean saideal den sgìre a’ cur ri fiosrachadh mu shuidheachadh rathaidean, agus an àireamh de shlighean-laighe, a bharrachd air gu bheil gualainn cruaidh ann agus làthaireachd de luchd-coiseachd.

Ùghdar a chuir ris Amin Sadeghi, bho Institiud Rannsachaidh Coimpiutaireachd Qatar (QCRI) thuirt “Faodaidh ar modail a bhith coitcheann bho aon bhaile gu baile eile le bhith a’ cothlamadh grunn sanasan bho stòran dàta a tha coltach nach eil càirdeach dhaibh. Is e ceum a tha seo a dh’ ionnsaigh AI coitcheann, oir is urrainn don mhodail againn ro-innse a dhèanamh air mapaichean tubaist ann an sgìrean neo-chlàraichte. ” agus lean “Faodar am modail a chleachdadh gus mapa tubaist feumail a thoirt a-steach eadhon às aonais dàta tubaist eachdraidheil, a dh’ fhaodadh eadar-theangachadh gu feum adhartach airson dealbhadh baile-mòr agus dèanamh phoileasaidhean le bhith a ’dèanamh coimeas eadar suidheachaidhean mac-meanmnach”.

Bidh ailtireachd an t-siostam ro-innse trafaic a’ gineadh mapa cunnart tubaist aig rùn 5-meatair, a tha na h-ùghdaran ag ràdh a tha deatamach gus eadar-dhealachadh a dhèanamh air diofar chunnartan eadar mòr-rathad agus rathaidean còmhnaidh faisg air làimh.

Chaidh am pròiseact a mheasadh air tubaistean agus dàta taobhach a’ còmhdach ùine eadar 2017-18. Chaidh ro-innsean a dhèanamh an uairsin airson 2019 agus 2020, le grunn àiteachan ‘àrd-chunnart’ a’ nochdadh eadhon às aonais dàta eachdraidheil sam bith a bhiodh mar as trice a’ ro-innse seo.

Coileanadh Coitcheannachadh Feumail

Overfitting na chunnart èiginneach ann an siostam air a bhrosnachadh le dàta gann, eadhon far a bheil, mar a tha sa chùis seo, dà thùs dàta taice a bharrachd. Far a bheil tachartas ìosal, faodar cus bharailean a tharraing bho ro bheag de eisimpleirean, a’ leantainn gu algairim a thathar an dùil ri còmhlan cumhang sònraichte de shuidheachaidhean a dh’ fhaodadh a bhith ann, agus nach aithnich coltachd nas fharsainge.

Mar sin, ann a bhith a’ trèanadh a’ mhodail chuir an luchd-rannsachaidh ‘a-mach’ air thuaiream gach tobar a-steach mar choltas 20%, gus an tèid beachdachadh air raointean le nas lugha (no gun) dàta tubaist mar a bhios am modail a’ trèanadh a dh’ionnsaigh coitcheannachadh, agus gus an tèid aig tobraichean dàta co-shìnte. a bhith na neach-ionaid riochdachaidh airson fiosrachadh a tha a dhìth airson sgrùdadh sònraichte sam bith air crois-rathaid no pìos rathaid.

Luachadh

Chaidh am modail a dhearbhadh air stòr-dàta anns an robh faisg air 7,500km de sgìre bhailteil ann am Boston, Los Angeles, Chicago agus NYC. Chaidh an dàta a chuir air dòigh ann an cruth leacan 1,872 2kmx2km, gach fear le ìomhaighean saideal bho MapBox, le sgaradh rathaid air a chuartachadh tro dhàta bho OpenStreetMap. Tha rùn de 0.625 meatairean aig gach cuid na h-ìomhaighean bunaiteach agus na mapaichean sgaraidh.

Tha an dàta GPS a’ tighinn ann an cruth dàta seilbh a chaidh a chruinneachadh eadar 2015-17 thairis air na ceithir bailtean-mòra, gu h-iomlan 7.6 millean cilemeatair de shlighean GPS aig ìre samplachaidh 1-diog.

Bidh am pròiseact cuideachd a’ gabhail brath air 4.2 millean clàr a’ còmhdach 2016-2020 anns an Stòr-dàta Tubaistean na SA. Tha clàran-ama agus meata-dàta eile anns gach clàr.

Chaidh a 'chiad dà bhliadhna de dhàta eachdraidheil a thoirt don mhodail, agus chaidh an dà bhliadhna mu dheireadh a chleachdadh airson trèanadh agus measadh, a' toirt cothrom don luchd-rannsachaidh cruinneas an t-siostaim a stèidheachadh thar dà bhliadhna ann an ùine ghoirid.

Chaidh an siostam a dhearbhadh le agus às aonais dàta eachdraidheil, agus chaidh a lorg gu soirbheachail a’ glacadh an cuairteachadh cunnairt bunaiteach thar gach cùis, gu sònraichte a’ leasachadh air modhan stèidhichte air KDE roimhe (faic gu h-àrd).

Rathaidean air adhart

Tha na h-ùghdaran ag argamaid gum faodar an siostam aca a chuir an sàs ann an dùthchannan eile le glè bheag de dh’ atharrachadh ailtireil, eadhon ann an àiteachan far nach eil dàta tubaist ri fhaighinn. A bharrachd air an sin, tha na h-ùghdaran a’ moladh an rannsachadh aca mar thaic ri dealbhadh dealbhadh baile-mòr airson leasachaidhean bailteil ùra.

Prìomh ùghdar Songtao Thug e iomradh air an obair ùr:

“Le bhith a’ glacadh an cuairteachadh cunnairt bunaiteach a bhios a’ dearbhadh coltachd tubaistean san àm ri teachd anns a h-uile àite, agus às aonais dàta eachdraidheil sam bith, is urrainn dhuinn slighean nas sàbhailte a lorg, leigeil le companaidhean àrachais càr planaichean àrachais gnàthaichte a thoirt seachad stèidhichte air slighean dràibhidh luchd-ceannach, luchd-dealbhaidh baile a chuideachadh le bhith a’ dealbhadh. rathaidean nas sàbhailte, agus eadhon ro-innse tubaistean san àm ri teachd."

Ged a tha am pàipear a’ nochdadh gun deach còd an t-siostaim fhoillseachadh air GitHub, chan eil an ceangal ris a’ chòd gnìomhach, chan fhaighear lorg air le sgrùdadh an-dràsta, agus a rèir choltais bidh e air a ghabhail a-steach ann am mùthadh nas fhaide air adhart.

Tha comas aig an rannsachadh a bhith air a thoirt a-steach do aplacaidean trafaic mòr-chòrdte stèidhichte air GPS agus luchd-dealbhaidh slighe, a rèir Songtao He:

“Mas urrainn do dhaoine am mapa cunnairt a chleachdadh gus roinnean rathaid a dh’ fhaodadh a bhith ann an cunnart àrd a chomharrachadh, faodaidh iad a dhol an gnìomh ro-làimh gus an cunnart bho thursan a nì iad a lughdachadh. Tha innealan feart tachartais aig aplacaidean mar Waze agus Apple Maps, ach tha sinn a’ feuchainn ri faighinn air thoiseach air na tubaistean - mus tachair iad, ”