Je ziet ze overal in de straten van de stad:voetgangers met koptelefoons of oordopjes op - hun gezichten aan hun telefoon gekleefd terwijl ze door hun omgeving wandelen, zich niet bewust van hun omgeving.

Bekend als "wandelen, " het gedrag is niet zonder gevaren. Voetgangers die een koptelefoon dragen, kunnen de auditieve signalen vaak niet horen - hoorns, schreeuwt, of het geluid van naderende auto's - die wijzen op dreigend gevaar. Als resultaat, het aantal gewonden en doden veroorzaakt door twalking in de VS is de afgelopen zeven jaar verdrievoudigd. Vorig jaar, Bovendien, Het aantal voetgangersdoden in de VS was op het hoogste niveau sinds 1990.

Om deze groeiende bezorgdheid over de openbare veiligheid tegen te gaan, onderzoekers van het Data Science Institute, Colombia, ontwerpen een intelligent hoofdtelefoonsysteem dat voetgangers waarschuwt voor dreigend gevaar. De hoofdtelefoon heeft miniatuurmicrofoons en intelligente signaalverwerking die geluiden van naderende voertuigen detecteert. Als er een gevaar in de buurt verschijnt, het systeem stuurt een audiowaarschuwing naar de hoofdtelefoon van de voetganger. Het onderzoeksteam ontwikkelt prototypes en test deze in straten in de buurt van Columbia. Eenmaal ontwikkeld, het intelligente draagbare systeem kan het aantal verwondingen en dodelijke slachtoffers van voetgangers helpen verminderen.

"We verkennen een nieuw gebied in de ontwikkeling van een goedkope en energiezuinige technologie die een audio-waarschuwingsmechanisme voor voetgangers creëert, " zegt Fred Jiang, een lid van het Data Science Institute en een assistent-professor elektrotechniek bij Columbia Engineering.

Het smart-headphone-project kreeg in 2017 een subsidie ​​van $ 1,2 miljoen van de National Science Foundation, en het team heeft sindsdien twee conferentiepapers en een tijdschriftartikel gepubliceerd in IEEE Internet of Things-journaal op hun onderzoek. Ze hebben ook verschillende onderscheidingen ontvangen, waaronder een prijs voor beste demo van een ACM-conferentie en een prijs voor beste presentatie van een IEEE-conferentie. Het onderzoeksteam omvat Peter Kinget, voorzitter van de afdeling Electrical Engineering aan Columbia en een filiaal van het Data Science Institute; Shahriar Nirjon, een professor in computerwetenschappen aan de Universiteit van North Carolina in Chapel Hill; en Jozua Nieuw, een professor psychologie van Barnard College. Ook afgestudeerde studenten van zowel Columbia als UNC werken aan het project.

Het onderzoek naar en de ontwikkeling van de slimme hoofdtelefoon is complex:het omvat het inbedden van meerdere miniatuurmicrofoons in de headset en het ontwikkelen van een datapijplijn met laag vermogen om alle geluiden in de buurt van de voetganger te verwerken. Het moet ook de juiste signalen extraheren die wijzen op dreigend gevaar. De pijpleiding zal een ultra-laag vermogen bevatten, op maat geïntegreerd circuit dat de relevante functies uit de geluiden haalt met weinig batterijvermogen.

De onderzoekers gebruiken ook de meest geavanceerde datawetenschapstechnieken om de slimme headset te ontwerpen. Machine learning-modellen op de smartphone van de gebruiker classificeren honderden akoestische signalen van stadsstraten en nabijgelegen voertuigen en waarschuwen gebruikers wanneer ze in gevaar zijn. Het mechanisme wordt zo ontworpen dat mensen de waarschuwing herkennen en snel reageren. Het team test het ontwerp nu zowel in het lab als in de straten van New York, een stad die bekend staat om zijn drukte en kakofonie van geluiden. Nieuw, de psychologieprofessor uit Barnard, zegt dat hij waarnemings- en gedragsexperimenten met mensen zal uitvoeren om te zien hoe de waarschuwingen effectief kunnen worden gegeven aan voetgangers die in steden lopen met een koptelefoon op.

Jiang zei dat het zijn doel is om een ​​prototype van het slimme hoofdtelefoonsysteem in Columbia te ontwikkelen en de technologie vervolgens over te dragen aan een commercieel bedrijf.

"We hopen dat, eenmaal verfijnd, " hij zegt, "de technologie zal worden gecommercialiseerd en in massa geproduceerd op een manier die steden zal helpen het aantal voetgangersdoden te verminderen."