Pėsčiųjų atpažinimo kameros ir radarai

Kai technologijos stebi kiekvieną žingsnį

Vaikštote per perėją, laukiate žaliojo signalo arba tiesiog einate gatve tarp kitų žmonių – ir nė nenutuokiate, kad kažkur virš jūsų galvos ar šalia kelio įrengta sistema jau seniai jus pastebėjo, išanalizavo ir užfiksavo. Pėsčiųjų atpažinimo technologijos šiandien tapo tokia pat miesto infrastruktūros dalimi kaip ir šviesoforai ar kelio ženklai. Tik kur kas sudėtingesnės ir protingesnės.

Šios sistemos veikia remiantis dviem pagrindinėmis technologijomis – kameromis su vaizdo analizės programine įranga ir radarais, kurie stebi judėjimą naudodami radijo bangas. Kartais jos dirba atskirai, bet vis dažniau – kartu, papildydamos viena kitą. Rezultatas? Miestai, kurie „mato” pėsčiuosius, skaičiuoja juos, prognozuoja jų judėjimą ir net gali numatyti pavojingas situacijas anksčiau nei jos įvyksta.

Kaip kameros išmoksta atpažinti žmones

Pirmosios pėsčiųjų stebėjimo kameros buvo gana primityvios – jos tiesiog filmavo ir įrašinėjo. Kažkas turėjo sėdėti ir žiūrėti į ekranus arba peržiūrėti įrašus vėliau. Bet tai pasikeitė, kai atsirado dirbtinio intelekto algoritmai, gebantys analizuoti vaizdą realiu laiku.

Šiuolaikinė pėsčiųjų atpažinimo kamera veikia maždaug taip: pirma, ji užfiksuoja vaizdą – paprastai tai būna didelės raiškos video srautas. Tada specialūs algoritmai pradeda ieškoti vaizde tam tikrų formų ir kontūrų, kurie atitinka žmogaus siluetą. Čia svarbu suprasti, kad sistema neanalizuoja kiekvieno pikselio atskirai – ji ieško šablonų, kurie atitinka žmogaus kūno proporcijas: galva, pečiai, rankos, kojos.

Kai sistema aptinka potencialų pėsčiąjį, ji pradeda jį „sekti” – stebi, kaip jis juda kadre, kokiu greičiu, kokia kryptimi. Moderniausios sistemos gali atskirti pėsčiuosius nuo dviratininkų, šunų ar net vaikščiojančių vežimėlių. Jos taip pat geba atpažinti, ar žmogus stovi vietoje, lėtai eina, ar bėga – o tai labai svarbu saugumo sistemoms.

Radarų technologija – matantys pro lietų ir rūką

Kameros puikiai veikia gražiomis dienomis, bet ką daryti, kai lyja, sninga arba nusileido tirštas rūkas? Čia į pagalbą ateina radarai – technologija, kuri naudoja radijo bangas vietoj šviesos.

Pėsčiųjų aptikimo radarai veikia panašiai kaip automobilių greičio matavimo radarai, tik yra daug jautresni ir sudėtingesni. Jie skleidžia radijo bangas ir stebi, kaip jos atsispindi nuo objektų. Kai banga atsimuša į judantį objektą – pavyzdžiui, einantį žmogų – ji grįžta šiek tiek pakitusi (tai vadinama Doplerio efektu). Iš šio pokyčio sistema gali nustatyti ne tik tai, kad ten kažkas yra, bet ir kokiu greičiu bei kryptimi juda.

Modernūs radarai dirba labai aukštame dažnyje (dažniausiai 24 GHz arba 77 GHz diapazone) ir gali aptikti net labai nedidelius objektus. Jie puikiai veikia tamsoje, per lietų, sniegą ar rūką – situacijose, kai kameros būtų beveik nenaudingos. Kai kurie radarai net gali atskirti žmogų nuo gyvūno pagal judėjimo pobūdį – žmonės juda kitaip nei, pavyzdžiui, šunys.

Kur visa tai naudojama praktikoje

Pirmiausia – šviesoforuose. Daugelyje šiuolaikinių miestų šviesoforai jau nebedirba pagal paprastą fiksuotą ciklą. Jie „mato” pėsčiuosius, laukiančius prie perėjos, ir gali prisitaikyti. Jei sistema aptinka, kad prie perėjos sustoję dešimt žmonių, ji gali pratęsti žaliąjį signalą pėstiesiems arba greičiau jį įjungti.

Automobilių parkavimo aikštelėse ir prekybos centruose šios sistemos padeda užtikrinti saugumą. Jos gali aptikti, jei pėsčiasis žengia į pavojingą zoną, kur manevruoja automobiliai, ir įspėti vairuotoją garsiniu ar šviesos signalu. Kai kuriose naujose automobilių modeliuose tokios sistemos net gali automatiškai stabdyti automobilį, jei aptinka pėsčiąjį kelyje.

Viešajame transporte pėsčiųjų skaičiavimo sistemos padeda optimizuoti maršrutus ir tvarkaraščius. Sistema skaičiuoja, kiek žmonių laukia stotelėje, ir gali pranešti dispečeriams, kad reikia papildomo autobuso. Oro uostuose ir traukinių stotyse tokios sistemos stebi žmonių srautus ir padeda valdyti minias, identifikuoti potencialiai pavojingas spūstis.

Dirbtinis intelektas ir giluminis mokymasis

Šiuolaikinės pėsčiųjų atpažinimo sistemos nebūtų tokios efektyvios be giluminio mokymosi technologijų. Tai dirbtinio intelekto šaka, kuri leidžia sistemoms mokytis iš pavyzdžių, o ne būti programuojamoms kiekvienai situacijai atskirai.

Kaip tai veikia? Sistema „maitinama” tūkstančiais ar net milijonais vaizdų, kuriuose pažymėta, kur yra pėstieji. Algoritmas pats išmoksta atpažinti bendrus bruožus – kaip atrodo žmogus iš skirtingų kampų, skirtingu apšvietimu, dėvintis skirtingus drabužius. Po kurio laiko sistema tampa tokia gera, kad gali atpažinti pėsčiuosius net tokiose situacijose, kurių niekada nebuvo mačiusi mokymosi metu.

Ypač įdomu tai, kad šios sistemos nuolat tobulėja. Jos mokosi iš savo klaidų – jei sistema kažką klaidingai identifikavo kaip pėsčiąjį (pavyzdžiui, medį ar šešėlį), ši informacija gali būti panaudota sistemai patobulinti. Tai reiškia, kad kuo ilgiau sistema dirba, tuo ji tampa tikslesnė.

Privatumo klausimai ir etinės dilemos

Žinoma, negalima nekalbėti apie tai, kas daugelį žmonių neramina – privatumą. Kai mieste įrengiamos sistemos, kurios stebi kiekvieną tavo žingsnį, natūralu jausti nerimą. Ar tai nereiškia, kad gyvename „Didžiojo Brolio” pasaulyje?

Atsakymas priklauso nuo to, kaip šios technologijos naudojamos. Yra didelis skirtumas tarp sistemos, kuri tiesiog skaičiuoja pėsčiuosius perėjoje (ir neįrašinėja jų veidų ar asmeninės informacijos), ir sistemos, kuri identifikuoja kiekvieną žmogų pagal veidą ir seka jo maršrutą po visą miestą.

Daugelis šiuolaikinių pėsčiųjų aptikimo sistemų dirba anonimiškai – jos mato „objektą”, kuris juda, bet nefiksuoja, kas tas objektas yra. Tai tarsi sistema matytų tik siluetus be veidų. Tačiau technologija leidžia ir daug daugiau – klausimas tik, ar visuomenė ir įstatymai tai leidžia.

Europoje GDPR (Bendrasis duomenų apsaugos reglamentas) nustato griežtas taisykles, kaip tokios sistemos gali būti naudojamos. Kinijoje, priešingai, veido atpažinimo ir pėsčiųjų sekimo sistemos naudojamos labai plačiai ir su minimaliomis apribojimais. Tai rodo, kad ta pati technologija gali būti naudojama labai skirtingais tikslais.

Technologiniai iššūkiai ir apribojimai

Nors pėsčiųjų atpažinimo technologijos padarė didžiulę pažangą, jos vis dar nėra tobulos. Vienas didžiausių iššūkių – perpildytos vietos. Kai perėjoje vienu metu yra dešimtys žmonių, kurie eina skirtingomis kryptimis, persikloja vienas su kitu, sistema gali pradėti klysti. Ji gali du žmones suskaičiuoti kaip vieną arba vieną žmogų – kaip du.

Oro sąlygos taip pat kelia problemų. Nors radarai gerai veikia per lietų, kameros gali turėti sunkumų. Lašai ant objektyvo, atspindžiai nuo šlapių paviršių, sumažėjęs kontrastas – visa tai apsunkina vaizdų analizę. Žiemą sniego dribsniai gali būti klaidingai atpažinti kaip judantys objektai.

Apšvietimas – dar viena problema. Labai ryškioje saulėje atsiranda stiprūs šešėliai, kurie gali suklaidinti sistemą. Naktį, net su gatvės apšvietimu, vaizdas būna daug mažiau kontrastingas. Todėl daugelis sistemų naudoja infraraudonųjų spindulių apšvietimą, kuris žmonėms nematomas, bet kamerai leidžia matyti geriau.

Ateities perspektyvos ir ko tikėtis

Technologijos vystosi neįtikėtinu greičiu. Jau dabar kuriamos sistemos, kurios ne tik aptinka pėsčiuosius, bet ir gali prognozuoti jų elgesį. Pavyzdžiui, sistema gali pastebėti, kad žmogus žiūri į kitą gatvės pusę ir ruošiasi kirsti gatvę ne perėjoje – ir įspėti artėjantį automobilį.

Integruojant šias sistemas su autonominiais automobiliais, atsiranda visiškai naujų galimybių. Autonominis automobilis, kuris gali ne tik matyti pėsčiuosius, bet ir numatyti jų ketinimus, bus daug saugesnis. Sistema galės pastebėti, kad vaikas bėga link gatvės, ir pradėti stabdyti dar prieš vaikui įžengiant į kelią.

Kitas svarbus vystymosi kryptis – sistemos, kurios gali atpažinti pavojingas situacijas. Pavyzdžiui, jei žmogus staiga griūva gatvėje arba elgiasi neįprastai, sistema gali automatiškai pranešti greitajai pagalbai ar policijai. Tai ypač aktualu vyresnio amžiaus žmonėms, kurie gali patirti sveikatos problemų viešose vietose.

Tikėtina, kad ateityje šios sistemos taps dar labiau integruotos į „išmaniųjų miestų” infrastruktūrą. Jos bendraus su šviesoforais, viešojo transporto sistemomis, parkavimo valdymu ir kitomis miesto sistemomis, kurdamos holistinę transporto ir saugumo ekosistemą.

Kai technologija tarnauja žmonėms, o ne atvirkščiai

Grįžtant prie pagrindinio klausimo – ar pėsčiųjų atpažinimo kameros ir radarai yra geras dalykas? Atsakymas, kaip dažnai būna su technologijomis, yra „priklauso”. Priklauso nuo to, kaip jos naudojamos, kas jas kontroliuoja ir kokios yra apsaugos priemonės prieš piktnaudžiavimą.

Kai šios sistemos naudojamos siekiant padidinti saugumą keliuose, optimizuoti transporto srautus ir padėti žmonėms greitai gauti pagalbą ekstremaliose situacijose – jos yra neįtikėtinai naudingas įrankis. Kai jos naudojamos masiškai sekti žmones be jų sutikimo ar teisinio pagrindo – tai tampa problema.

Gera žinia ta, kad technologija pati savaime yra neutrali. Mes, kaip visuomenė, galime nuspręsti, kaip ją naudoti. Daugelyje šalių jau vyksta diskusijos apie tai, kokios turėtų būti taisyklės tokių sistemų naudojimui. Svarbu, kad šiose diskusijose dalyvautų ne tik technologai ir politikai, bet ir paprasti žmonės, kuriuos šios sistemos stebi.

Praktinis patarimas tiems, kas nerimauja dėl privatumo: domėkitės, kokios sistemos įrengtos jūsų mieste, kaip jos veikia ir kokia informacija renkama. Daugelyje šalių turite teisę žinoti, ar jūsų duomenys renkami, ir kaip jie naudojami. Nebijokite užduoti klausimų vietinei valdžiai ar įmonėms, kurios valdo šias sistemas.

Technologijos jau čia ir jos niekur nedings. Bet kaip jos paveiks mūsų gyvenimą – ar padarys jį saugesnį ir patogesnį, ar pavers mus nuolat stebimais objektais – priklauso nuo sprendimų, kuriuos priimame šiandien.