Forskere designer hovedtelefoner, der advarer fodgængere om farer

Du ser dem overalt i byens gader:fodgængere iført hovedtelefoner eller øretelefoner - deres ansigter klistret til deres telefoner, mens de slentrer rundt uden at være opmærksomme på deres omgivelser.

Kendt som "twalking, " adfærden er ikke uden farer. Fodgængere, der bærer hovedtelefoner, kan ofte ikke høre de auditive signaler - horn, råber, eller lyden af ​​biler, der nærmer sig – der signalerer overhængende skade. Som resultat, antallet af skader og dødsfald forårsaget af twalking i USA er tredoblet inden for de sidste syv år. Sidste år, i øvrigt, Fodgængerdødsfald i USA var på det højeste niveau siden 1990.

For at imødegå denne voksende bekymring for den offentlige sikkerhed, forskere ved Data Science Institute, Columbia, designer et intelligent hovedtelefonsystem, der advarer fodgængere om overhængende farer. Hovedtelefonerne har miniaturemikrofoner og intelligent signalbehandling, der registrerer lyde fra køretøjer, der nærmer sig. Hvis en fare dukker op i nærheden, systemet sender en lydalarm til fodgængerens hovedtelefoner. Forskerholdet udvikler prototyper og tester dem på gader tæt på Columbia. Når først udviklet, det intelligente bærbare system kan hjælpe med at reducere fodgængerskader og dødsulykker.

"Vi udforsker et nyt område i udviklingen af ​​en billig og lavenergiteknologi, der skaber en lydalarmmekanisme for fodgængere, " siger Fred Jiang, et medlem af Data Science Institute og en assisterende professor i elektroteknik ved Columbia Engineering.

Smart-hovedtelefonprojektet blev tildelt et tilskud på $1,2 millioner fra National Science Foundation i 2017, og holdet har siden publiceret to konferenceartikler samt et tidsskriftspapir i IEEE Internet of Things Journal på deres forskning. De har også modtaget flere hædersbevisninger, herunder en pris for bedste demo fra en ACM-konference og en pris for bedste præsentation fra en IEEE-konference. Forskerholdet omfatter Peter Kinget, formand for Electrical Engineering Department i Columbia og en datter af Data Science Institute; Shahriar Nirjon, en professor i datalogi ved University of North Carolina i Chapel Hill; og Joshua New, en psykologiprofessor fra Barnard College. Kandidatstuderende fra både Columbia og UNC arbejder også på projektet.

Forskningen og udviklingen af ​​de smarte hovedtelefoner er kompleks:Det involverer indlejring af flere miniaturemikrofoner i headsettet samt udvikling af en laveffekts datapipeline til at behandle alle lyde tæt på fodgængeren. Det skal også udtrække de korrekte signaler, der signalerer forestående fare. Rørledningen vil indeholde en ultra-lav effekt, brugerdefineret integreret kredsløb, der uddrager de relevante funktioner fra lydene, mens du bruger lidt batteristrøm.

Forskerne bruger også de mest avancerede datavidenskabelige teknikker til at designe det smarte headset. Maskinlæringsmodeller på brugerens smartphone vil klassificere hundredvis af akustiske signaler fra bygader og nærliggende køretøjer og advare brugere, når de er i fare. Mekanismen vil blive designet, så folk vil genkende advarslen og reagere hurtigt. Holdet tester nu sit design både i laboratoriet og på gaden i New York - en by kendt for sin overbelastning og sin kakofoni af lyde. Ny, psykologiprofessoren fra Barnard, siger, at han vil udføre perceptuelle og adfærdsmæssige eksperimenter med mennesker for at se, hvordan advarslerne effektivt kan gives til fodgængere, der går i byer med hovedtelefoner.

Jiang sagde, at hans mål er at udvikle en prototype af det smarte hovedtelefonsystem hos Columbia og derefter overføre teknologien til et kommercielt firma.

"Vi håber, at en gang forfinet, " han siger, "Teknologien vil blive kommercialiseret og masseproduceret på en måde, der vil hjælpe byer med at reducere dødsfald for fodgængere."