Phát hiện ‘Lái xe hung hăng’ với Học máy và Máy tính biên

Một đơn đăng ký bằng sáng chế gần đây đã đề xuất một hệ thống để xác định ‘hành vi lái xe hung hăng’ tại các ngã tư bằng cách sử dụng các thuật toán học máy được triển khai trong các thiết bị máy tính biên dân sự.

Ngược lại với những đổi mới gần đây của nghiên cứu trí tuệ nhân tạo về phân tích ‘tình trạng đường bộ’ trong xe (chủ yếu nhằm mang lại lợi ích cho các công ty bảo hiểm), hệ thống được đề xuất là thuộc tính đô thị, và có thể nhằm mục đích tạo điều kiện cho việc phạt các tài xế không tuân thủ các chuẩn mực ‘an toàn’ của hành vi lái xe. Nó cũng được thiết kế cụ thể để cung cấp cảnh báo âm thanh và hình ảnh trong xe cho các tài xế kém.

Đơn đăng ký bằng sáng chế được nộp tại Văn phòng Bằng sáng chế và Nhãn hiệu Hoa Kỳ vào ngày 29 tháng 4 năm 2021 đại diện cho Hội đồng Quản trị của Đại học Michigan, và tập đoàn Denso, một nhà sản xuất linh kiện ô tô của Nhật Bản thuộc sở hữu của Toyota.

Đơn đăng ký bằng sáng chế của UMich không phải là một hệ thống độc quyền trong xe nhằm giám sát bảo hiểm, cũng không được thiết kế chỉ để sản xuất dữ liệu pháp y, mà thay vào đó dựa trên các nút máy tính biên được trang bị tốt được triển khai tại các ngã tư giao thông để cung cấp phản hồi ngay lập tức và có thể thực hiện được, bằng cách thu thập dữ liệu từ tài nguyên máy tính biên đường bộ và từ các cảm biến được lắp đặt trong các phương tiện gần đó. Nguồn: https://pdfaiw.uspto.gov/76/2021/50/012/1.pdf

Khung đề xuất không hoàn toàn bị động hoặc phụ thuộc vào thiết bị dân sự, mà cũng sẽ yêu cầu công nghệ trong xe có khả năng biến các xe thành cảm biến đóng góp cho hệ thống. Về cơ bản, điều này sẽ biến mọi phương tiện được trang bị thành một nút giám sát giao thông, mặc dù sự giám sát tương tự cũng sẽ được áp dụng cho chính tài xế, với lợi ích bổ sung là truy cập vào các luồng dữ liệu trên tàu của phương tiện. Sơ đồ cho lắp đặt trong xe (hình bên phải) được gửi trong đơn đăng ký bằng sáng chế bao gồm dữ liệu cảm biến trực tiếp từ phanh, bàn đạp, bánh xe và đồng hồ đo, cũng như yêu cầu truy cập vào dữ liệu bản đồ.

Cả lắp đặt đường bộ và trong xe đều có tài nguyên GPU được bật CUDA và lưu trữ cục bộ, và cả hai đều có kết nối đám mây.

Cảnh báo cho Tài xế hung hăng

Theo đơn đăng ký bằng sáng chế, hệ thống được thiết kế để tương tác với một tài xế khó chịu:

‘Khi hệ thống dự đoán hành vi lái xe hung hăng 1 dự đoán lái xe hung hăng trong một phương tiện chủ đề, một thông điệp cảnh báo như cảnh báo trong FIG. 8A có thể được xuất ra thiết bị âm thanh và hình ảnh 413 trong phương tiện chủ đề để cảnh báo một tài xế hung hăng để giảm tốc.’

Các cảnh báo tiềm năng khác bao gồm cảnh báo trong xe về tốc độ và phương tiện đến:

Cảnh báo được mô tả trong đơn đăng ký bằng sáng chế. Nguồn: https://pdfaiw.uspto.gov/fdd/76/2021/50/012/0.pdf

Đơn đăng ký bằng sáng chế cho biết rằng trong một kịch bản có thể khác, bất kỳ thiết bị âm thanh và hình ảnh nào có sẵn (bao gồm cả điện thoại thông minh thuộc sở hữu của tài xế) trong phương tiện có thể được sử dụng để cung cấp cảnh báo, bao gồm cả cảnh báo âm thanh.

Đèn đỏ dành cho Tài xế

Thay đổi tần suất và hành vi của đèn tín hiệu giao thông tại ngã tư đã được biết đến là một phương pháp để giảm tai nạn, và hệ thống được đề xuất có thể được sử dụng để tạo ra dữ liệu có thể thay đổi cách thức hoạt động của đèn tín hiệu giao thông tại các ngã tư ở mức độ rộng lớn.

Tuy nhiên, sự tích hợp sâu của cơ sở hạ tầng và dữ liệu phương tiện được đề xuất trong đề xuất Michigan cung cấp một khả năng khác: đèn đỏ được quy định bởi hành vi của tài xế, chứ không phải chạy theo lịch trình (xem phần [0157] trong đơn đăng ký bằng sáng chế).

‘Ngoài ra, nếu mẫu lái xe tại một ngã tư (ví dụ, ngã tư 200a) dự đoán và/hoặc chỉ ra lái xe hung hăng trong phương tiện 71, các biện pháp khắc phục như kiểm soát các yếu tố kiểm soát có thể được sử dụng tại các ngã tư tiếp theo (ví dụ, ngã tư 200b và 200c) để kiểm soát và giảm thiểu hành vi lái xe hung hăng. Ví dụ, nếu hệ thống dự đoán hành vi lái xe hung hăng 1 dự đoán rằng phương tiện 71 có thể chạy đèn đỏ tại ngã tư 200a, hệ thống dự đoán hành vi lái xe hung hăng 1 có thể xuất ra tín hiệu kiểm soát để kiểm soát trạng thái/giai đoạn của tín hiệu giao thông 202b và 202c tại các ngã tư 200b và 200c. Theo cách này, tín hiệu giao thông 202b và 202c có thể thay đổi thành đỏ, ví dụ, trước khi phương tiện 71 đi qua ngã tư 200a để khuyến khích phương tiện 71 giảm tốc và không cố gắng tăng tốc để đi qua các ngã tư 200b và 200c trước khi tín hiệu 202b và 202c thay đổi thành đỏ.’

Xâm phạm Quyền riêng tư của Tài xế

Các đề xuất cho hệ thống giám sát tài xế trong xe trong thập kỷ qua đã khai thác các thuật toán nhận dạng cảm xúc và các chỉ số sinh trắc học khác để tạo ra các hệ thống được thiết kế để có ‘hiệu ứng làm mát’ đối với các tài xế khó chịu, vì hành vi lái xe sai lầm có thể ảnh hưởng đến phí bảo hiểm của tài xế theo các kế hoạch như vậy, hoặc được sử dụng làm bằng chứng trong một cuộc điều tra tai nạn.

Ngược lại, đề xuất Michigan/Denso dường như được thiết kế cho một hình thức hợp tác nhà nước thông qua các thay đổi trong tiêu chuẩn phương tiện bắt buộc. Tuy nhiên, given sự di chuyển của dân số Hoa Kỳ trong thời gian bình thường, và thực tế là một hệ thống như vậy sẽ được áp dụng nhiều nhất cho các tài xế đường dài, chẳng hạn như tài xế xe tải, điều khó thấy là làm thế nào bất cứ điều gì ít hơn một triển khai liên bang sẽ khả thi, trừ khi khung được thiết kế để trở nên không hoạt động trên các biên giới州 không tham gia, hoặc trên các quận không hỗ trợ kế hoạch.

Mặc dù những đổi mới như vậy thường được thúc đẩy bởi xu hướng ngày càng tăng của các công ty bảo hiểm để thưởng cho những người nắm giữ chính sách sẵn sàng lắp đặt thiết bị giám sát, nhu cầu về cơ sở hạ tầng dân sự không hoàn toàn phù hợp với mô hình đó, cho thấy rằng một hệ thống như vậy sẽ cần có sự hỗ trợ lập pháp và tài trợ liên bang hoặc tiểu bang.

Một hình minh họa của kiến trúc học máy được đề xuất cho hệ thống, sử dụng Mạng nơ-ron hồi quy (RNN). Mặc dù khung cũng sử dụng học không giám sát và cung cấp phản hồi thời gian thực, nhưng nó cũng cung cấp đào tạo ngoại tuyến để cải thiện các thuật toán dựa trên dữ liệu và sự kiện đến. Việc xác định hành vi lái xe hung hăng được thực hiện bằng cách sử dụng Dynamic Time Warping (DTW), một thuật toán được sử dụng trong phân tích chuỗi thời gian để so sánh hai chuỗi thời gian hoặc chuỗi đối tượng có thể thay đổi tốc độ.

Dòng doanh thu

Hệ thống được đề xuất trong đơn đăng ký bằng sáng chế có thể là hệ thống đầu tiên thuộc loại này cung cấp phân tích thời gian thực về hành vi lái xe sai lầm trong một khung dân sự có khả năng tự động phát hành phạt và hình phạt, hoặc cảnh báo cơ quan chức năng, trong trường hợp các sự kiện lái xe nguy hiểm thực sự. Tuy nhiên, những người phát minh thừa nhận rằng nó có thể bị lạm dụng như một con bò sữa bằng cách các cơ quan chức năng địa phương đói tiền.

Neda Masoud, giáo sư trợ lý tại Bộ môn Kỹ thuật Dân sự và Môi trường tại Đại học Michigan, cho biết The Academic Times rằng ‘Cảnh báo sai là một giá nhỏ phải trả cho mức độ an toàn nâng cao mà công nghệ có thể cung cấp. Đó nói, luôn luôn nên có cơ hội cho những người bị cáo buộc sai để bảo vệ mình khỏi bất kỳ cáo buộc lái xe hung hăng nào,’.

Đơn đăng ký bằng sáng chế thừa nhận khả năng xảy ra các sự kiện lái xe hung hăng liên quan đến các phương tiện không được trang bị đơn vị trên tàu (OBUs), có thể được giải quyết bằng cách quan sát bên ngoài các phương tiện lân cận có thiết bị, cũng như các lắp đặt ngã tư. Trong những trường hợp như vậy, việc xác định có thể sẽ mặc định sang các phương pháp khác, chẳng hạn như đọc biển số tự động (mặc dù đơn đăng ký bằng sáng chế không đề cập đến điều đó).

Ngã tư là Rủi ro cao

Đơn đăng ký bằng sáng chế Michigan giải quyết hành vi bất cẩn tại ngã tư, vì những nơi này là trung tâm của các vụ tai nạn và vi phạm giao thông, trong khi nghiên cứu trước đây của Trung Quốc theo cùng một hướng đã sử dụng phân tích máy vectơ hỗ trợ (SVM) để xác định các sự kiện trong hành trình, chẳng hạn như thay đổi làn đường nguy hiểm. Một sáng kiến nghiên cứu khác của Trung Quốc khai thác cảm biến trong điện thoại thông minh để phát hiện hành vi bất thường trong hành trình.

Cơ quan An toàn Giao thông Đường bộ Quốc gia Hoa Kỳ ước tính vào năm 2010 rằng 40% vụ tai nạn xảy ra tại Hoa Kỳ vào năm 2008 liên quan đến hoạt động tại ngã tư.