Kunstmatige intelligentie geeft meer Pittsburgh-coureurs groen licht.

Voor het ontwikkelen en inzetten van de technologie om het verkeer te laten stromen, was een team van onderzoekers en robotici van de Carnegie Mellon University nodig, samen met de hulp van stadsingenieurs en financiering van stichtingen.

Het begon allemaal omdat Henry Hillman, wijlen zakenleider en filantroop uit Pittsburgh, was gefrustreerd met verkeerslichten die niet zouden draaien ondanks een gebrek aan verkeer. In 2009, hij reikte naar de toenmalige CMU-president Jerry L. Cohon, om het idee te promoten dat Pittsburgh zou kunnen worden gebruikt als testbed voor transportsystemen. Het kan niet alleen helpen om het verkeer vlotter te laten verlopen, maar technologie kan worden ontwikkeld en afgesplitst, waardoor meer banen in Pittsburgh worden gecreëerd.

Hun gesprek werd de aanzet voor CMU's Traffic21 Institute, een multidisciplinair onderzoeksinstituut met als doel het ontwerpen, toets, implementeren en evalueren van op informatie en communicatietechnologie gebaseerde oplossingen om transportproblemen aan te pakken. Het centrum wordt aangestuurd vanuit CMU's Heinz College of Information Systems and Public Policy.

"We hebben geen transportafdeling, maar we keken om ons heen en ontdekten dat er faculteiten aan de hele universiteit aan het werk waren op het gebied van transport, " zei Stan Caldwell, uitvoerend directeur van het Traffic21 Institute van CMU.

Als een van de eerste initiatieven Traffic21 deelde subsidies uit voor een tiental proefprojecten om vervoersproblemen aan te pakken die met externe partners konden worden opgelost. Het startgeld werd verstrekt door The Hillman Foundation, samen met aanvullende steun van The Heinz Endowments' Breathe Project en van de Richard King Mellon Foundation.

Surtrac, een intelligent verkeerssignaleringssysteem, was een van de piloten.

Stefan Smit, een onderzoeksprofessor in CMU's Robotics Institute, leidt Surtrac. Zijn groep doet onderzoek naar het nemen van beslissingen door meerdere agenten.

"We richten ons op problemen waarbij niemand de leiding heeft en beslissingen plaatsvinden als een gezamenlijke activiteit, Smith zei. "Het leek een natuurlijke toepassing voor verkeerslichten."

Software laat de signalen "met elkaar praten". Elk signaal neemt zijn eigen beslissingen over timing door naderende verkeersstromen te detecteren en een timingplan te genereren om de beweging door kruispunten te optimaliseren. De signalen delen vervolgens plannen met naburige signalen om gecoördineerde acties te creëren.

Het systeem maakt gebruik van kunstmatige intelligentie om verkeerslichten te coördineren op basis van verkeersomstandigheden, wat de doorstroming verbetert en de gemiddelde reistijd met 25% verkort. En aangezien auto's minder lang stationair draaien (tot 40 procent), luchtvervuiling door emissies wordt ook verminderd.

Het project begon in 2012 met negen kruispunten in de wijk East Liberty in Pittsburgh. Destijds, de oudere buurt had last van congestie, deels door grotere, nieuwere winkels zoals Home Depot, Target en Whole Foods, en Google was net verhuisd naar Bakery Square in de buurt. Het gebied werd voorzien van nieuwe verkeerslichten met onder meer camera's met bediening en glasvezelkabels die de signalen met elkaar verbonden.

"The East Liberty Development Inc. was een geweldige partner die zei:'Ja, we zouden dit graag in onze buurt laten zien, '", herinnert Caldwell zich.

Hillman prees het project toen in 2012 de eerste lichten werden geïnstalleerd.

"Dit soort technologische doorbraken is precies wat we hoopten te kunnen gebeuren toen Traffic21 werd opgericht met een breed gemeenschapspartnerschap onder leiding van CMU, ' zei Hillman.

Smith heeft de technologie in licentie gegeven om Rapid Flow Technologies te creëren, heeft Surtrac commercieel ingezet in vier steden buiten Pittsburgh, en installeert tegen het einde van het jaar seinen in twee Canadese gemeenten.

lokaal, 50 kruispunten, of 15 procent van het totaal in Pittsburgh, zijn uitgerust met het slimme systeem.

"Dit project belichaamt het Traffic21-onderzoek, ontwikkelings- en implementatiemodel dat gemeenschapspartners verbindt met innovatief onderzoek aan de universiteit, ' zei Caldwell.

Een nieuwe tentoonstelling op Pittsburgh International Airport toont de samenwerking tussen Carnegie Mellon en de stad die de voordelen van slimme verkeerslichten verklaart. Surtrac is slechts een van de lopende samenwerkingen tussen de universiteit en Pittsburgh.

"Als je naar Pittsburgh kijkt, wat je ziet is een stedelijk lab, " zei de burgemeester van Pittsburgh, Bill Peduto. "Het is een plek waar onderzoek en ontwikkeling plaatsvinden binnen onze openbare rechten."

Caldwell zei dat Traffic21 het leven van bewoners heeft helpen verbeteren, het imago van Pittsburgh als een slimme stad te transformeren en heeft bedrijven met meer dan 200 banen in Pittsburgh gecreëerd om een ​​geheel nieuw ecosysteem van slimme transportgerelateerde industrie te voeden.

CMU's Metro21:Smart Cities Institute bouwt voort op het werk dat Traffic21 heeft gedaan en heeft een toekomstgerichte benadering om mensen, technologie en beleid samen om de levenskwaliteit van de stadsbewoners te verbeteren. Het werk van Metro21 biedt een wereldwijd model voor innovatieve steden van de toekomst. Metro21, beurtelings, nam het Pittsburgh/CMU-onderzoeksmodel, ontwikkeling en implementatie en richtte het MetroLab Network op, die in 2015 werd gelanceerd als onderdeel van het Smart Cities Initiative van het Witte Huis en in 2018 voortkwam uit CMU. Tegenwoordig zijn er meer dan 45 partnerschappen tussen stad en universiteit, gemodelleerd naar het succes CMU en de stad Pittsburgh.

in 2016, Traffic21 werkte samen met de stad Pittsburgh aan de Smart City Challenge van het Amerikaanse Department of Transportation. Pittsburgh werd uitgeroepen tot finalist en ontving een Advanced Transportation and Congestion Management Technologies (ATCMTD)-subsidie ​​van $ 10,8 miljoen van het Amerikaanse ministerie van Transport. De stad wil eind 2020 nog eens 150 kruispunten van slimme verkeerslichten toevoegen. Rapid Flow Technology zal een van de bedrijven zijn die meedingen naar het project.

"Pittsburgh krijgt een stadsbreed slim en verbonden signaalsysteem dat het efficiënter zal maken, maar er zijn tegelijkertijd veel andere dingen gebeurd om van de stad een internationale leider te maken, ' zei Caldwell.

Onder die eerste dozijn proefprogramma's, inclusief het prille begin van ParkPGH, Tiramsiu en Roadbotics.

De wereld merkt het. in 2017, Le Monde, een in Parijs gevestigde krant, erkende Smith met een Le Monde Smart Cities Global Innovation Award in de categorie mobiliteit. Surtrac was de enige in de VS gevestigde winnaar die werd geselecteerd door een internationale jury van stedenbouwkundigen, sociologen, journalisten en innovatie-experts.

Een meer verbonden toekomst

Smith zei dat als voertuigen worden uitgerust om rechtstreeks met de verkeerslichten te communiceren, aanvullende gegevens kunnen worden gedeeld met verkeerslichten om nog meer efficiëntie te creëren. Omdat Surtrac de werkelijke verkeersstroom modelleert en optimaliseert, het kan direct profiteren van alle aanvullende informatie die voertuigen kunnen bieden. De geconnecteerde infrastructuur zal de veiligheid en mobiliteit van zowel door mensen aangedreven als zelfrijdende voertuigen verbeteren.

"Stel je een toekomst voor waarin alles met elkaar verbonden is, Smith zei. "Waar we kijken naar directe en continue communicatie over waar voertuigen zijn, hoe snel ze bewegen en in welke richting ze gaan."

Smith zei dat deze toekomst nog tientallen jaren weg is als alle voertuigen zijn uitgerust. Op kortere termijn, er zijn nog steeds voordelen te halen uit het gebruik van geconnecteerde voertuigtechnologie. Bijvoorbeeld, vrachtbedrijven kennen hun routes door de stad. Als vloten zijn uitgerust met de mogelijkheid om te communiceren, slimme verkeerslichten zouden hun routes kunnen optimaliseren. Ride-hailing-bedrijven zouden ook hun routes kunnen optimaliseren om meer passagiers te vervoeren.

"Veel reizigers volgen routinematig routes geproduceerd door navigatie-apps zoals Google maps of Waze en als een voertuig bereid is deze route met Surtrac te delen, dan kunnen we ze sneller door de kruispunten langs deze route verplaatsen en dit zonder nadelige gevolgen voor voertuigen die deze informatie niet delen, ' zei Smith. 'Het klinkt in het begin magisch, maar eigenlijk geeft u ons gewoon meer informatie en vermindert u de onzekerheid, zodat we de signaaltiming beter kunnen optimaliseren."

Het team van Smith werkt eraan om de bussen van de Port Authority of Allegheny County uit te rusten met radio's die communiceren met Surtrac-signalen om aankomsten beter te voorspellen en om bussen waar nodig voorrang te geven.

"Het idee is dat aangezien bussen het verkeer op kruispunten kunnen verstoppen, als we hun routes en aankomsttijden weten, dan kunnen we ze op een slimme manier voorrang geven zonder het overige verkeer op kruispunten te negeren, " hij zei.

Aanvullend, zijn team werkt samen met de Federal Highway Administration aan een mobiele app om voetgangers met een handicap te helpen. De app communiceert direct met het Surtrac-systeem en geeft aan hoeveel tijd de gebruiker nodig heeft om veilig de straat over te steken. Het systeem laat de overstekende persoon ook weten hoeveel tijd er nog over is voordat de lichten veranderen.

"We hebben zojuist een reeks gebruikerstests voltooid met uitgenodigde mensen om het uit te proberen en ons hun feedback en dergelijke te geven, " zei Smith. "Het is echt positief. Ze geven over het algemeen goede feedback."