Smarte lys vet hva du vil

Et trafikklys som vet hvem jeg er og hvor jeg har tenkt meg, når jeg er ute og går – det høres unektelig litt nifst ut. Går det virkelig an?

Det går an. Et intelligent trafikklys ser på myke trafikanter, gjør beregninger og avgjør om du tilfeldigvis er i nærheten og om du har til hensikt å krysse gangfeltet.

– Når vi vet hvilken hensikt fotgjengerne har, kan vi planlegge mer effektive lyssignaler i trafikken. Det er for eksempel ingen grunn til at lyset skal skifte hvis det ikke er noen fotgjengere der. Slik vil også trafikkflyten bli både mer effektiv og mer miljøvennlig. Jo mindre bilene må stanse og kjøre videre, jo mindre utslipp av Co2 og NOx.

Det sier Anders Kofod-Petersen. Han er ekspert på kunstig intelligens og forsker på intelligente trafikklys i et samarbeid mellom NTNU og Statens vegvesen.

Tilpasset menneskene

Trafikklys som reagerer på menneskelig atferd, gjør at bilistene slipper rødt lys ved gangfeltet hvis ingen skal over veien. Mange fotgjengere trykker på knappen, men går eller løper likevel over mens det fortsatt er rødt. Lysene skifter derfor stadig vekk uten egentlig hensikt. Men når et intelligent trafikklys observerer personer som er på vei over gangfeltet, er det også mulig å tilpasse tiden på lyset etter antall personer og type fotgjengere.

Syklister er spesielt utfordrende i trafikkregulering. Barn, bevegelseshemmede og eldre er også mer krevende enn unge og voksne fotgjengere.

– Gamle fru Jørgensen med rullator har behov for lengre grønt lys enn en frisk jogger. Intelligente trafikklys vil sørge for at fru Jørgensen har grønt lys helt til hun har kommet seg over, forklarer Kofod-Petersen.

Romskip – butikk – lys

Forløperen til det intelligente trafikklyset som utvikles av NTNU og Statens vegvesen, baserer seg på en intelligent dør som forskerne allerede har konstruert.

Ideen til døra fikk forskerne fra science fiction-serien Star Trek. To offiserer på romskipet Enterprise møtes utenfor en automatisk skyvedør og blir stående og snakke sammen. Først når de har snakket ferdig, og den ene vil gjennom døra, åpnes den.

– Vi benytter flere variabler som grunnlag for beregningene i dørsystemet. Kameraet i døra registrerer blikkretning hos personen, to punkter på høyre og venstre side av bryst og på hofter. Skuldre og hofter kan hver for seg si ulike ting, men målt og beregnet i kombinasjon, gir svaret et gjennomsnitt av menneskets kroppsatferd, forklarer Kofod-Petersen.

Den intelligente døra åpner seg altså bare hvis en eller flere personer faktisk skal gjennom den. Butikker og bedrifter kan dermed spare varme og energi ved at døra ikke går opp og igjen hver gang noen er i nærheten.

– Vår intelligente dør håndterer opptil 15 personer på en gang. Vi har testet og simulert med mange ulike situasjoner og personer, så vi vet at dette fungerer, sier Kofod-Petersen.

Intelligente trafikklys bruker mye samme teknologi som den intelligente døra. Men teknologien kan ikke være helt lik. Hvis én person skal gjennom døra, må døra åpne seg. Hvis én person skal over veien, blir det ikke nødvendigvis grønt med én gang. Det kommer an på hvor tett biltrafikken er. Trafikklyset er derfor mer avansert enn døra.

3D-kamera

– Det intelligente trafikklyset har kamera med to øyne. Et slikt 3D-kamera eller stereokamera kan bedømme dybde og avstand til fotgjengerne. Kameraet vil så lage 3D-modeller av personene, forklarer Kofod-Petersen.

Kameraet ser altså mennesker – og andre objekter – i et tredimensjonalt rom. I trafikklys-hjernen utgjør et objekt punkter i rommet, også kalt en punktsky. Punktskyen brukes til å beregne hvilke objekter som er mennesker, andre ting eller omgivelser.

– Et kunstig skjelett blir lagt over punktskymennesket. På skjelettet måles skuldervinkler, synsretning, hoftevinkel og hastighet i bevegelsene. Denne samlede informasjonen brukes til å beregne hva vedkommende har tenkt å gjøre, sier Kofod-Petersen.

Språkvitenskapelig modell

Intelligente trafikklys styres av informasjon om menneskelig atferd. Kunstig intelligens må derfor tolke og forstå mennesker uten hjelp av verbal kommunikasjon.

Trafikklyshjernen er likevel basert på en språkvitenskapelig modell, nemlig semiotikken som sier at atferd, gester og ansiktsuttrykk er tegn som må tolkes. For at du, jeg og en kunstig intelligens skal forstå disse tegnene, må vi være enige om kodene for hva atferd, gester og ansiktsuttrykk betyr.

På vei mot fotgjengerovergangen kan for eksempel personen snu seg eller famle etter mobilen i veska. Det intelligente trafikklyset vil imidlertid se og beregne det som er relevant for hovedhandlingen:

Gå eller ikke gå over veien.

Testes til høsten

Forskergruppa til Kofod-Petersen håper at intelligente trafikklys kan tas i bruk om kort tid. Lyset skal testes ved et gangfelt i Trondheim i løpet av høsten 2012, og vil bety en ny måte å avvikle trafikken på.

– Alle ønsker så god flyt i trafikken som mulig. Da må vi vite mer om trafikantene. Til nå har vi hatt gode verktøy for å telle biler på vei inn mot kryss og telle hvor mange myke trafikanter som står og venter på grønt lys. Men tellemetoden sier ingenting om hvor folk som er i bevegelse skal, og hva slags type mennesker det er snakk om, påpeker Kofod-Petersen.

Han tror det i tillegg ikke er mange år til bilene har mye mer teknisk utstyr og intelligente varslingssystemer enn i dag.

– Med intelligent varsling i bilen vet bilisten hvor lenge det er rødt og grønt ved kryss og overganger, og dessuten om fotgjengerne er voksne, eldre med rullator eller en flokk med små barn.

– Planene framover er å samordne intelligente trafikklys i videre utvikling av trafikksystemer. Dernest vil det være snakk om å klassifisere fotgjengere, forbedre veikryss og på sikt klassifisere biler og sykler, avslutter han.