Dňa 20.11.2021 bola v televíznej relácii Veda a technika (VAT) v RTVS vysielaná reportáž z Univerzitného vedeckého parku Žilinskej univerzity v Žiline na tému „Inteligentná doprava“.
Moderátor reportáž uviedol slovami: „O doprave budúcnosti sa posledné roky hovorí veľa. Je to veľký balík opatrení, inovácií a najmä Vedeckej práce, ktorá by nám mala zjednodušiť a zefektívniť cestovanie, napríklad v mestách. Na Žilinskej univerzite sa naplno venujú viacerým projektov rámci inteligentnej mobility a tak sme ich prišli navštíviť a dozvedieť sa viac.“
Prvé otázky smerovali ku Ing. Kataríne Zábovskej, PhD. riaditeľke Univerzitného vedeckého parku Žilinskej univerzity v Žiline.
IM je dnes už pojem, ktorý nie je v spoločnosti úplne nový, nakoľko spoločnosť sama je jej hlavným aktérom. Samotnú mobilitu by sme mohli v jednoduchosti zadefinovať ako správanie jednotlivca a následne spoločnosti ako dynamického celku v priestore a čase. Mobilita tu je teda medzi nami od nepamäti, avšak jej podoba sa vývojom mení. V minulosti sme sa presúvali inými formami, ktoré vyžadovali istú infraštruktúru a poskytovali istý druh rýchlosti a pohodlia a asi len málokedy sa dalo hovoriť o obmedzených možnostiach kapacity infraštruktúry alebo „vozidla“. No nároky na rýchlosť a kvalitu samotného presunu sa v čase veľmi zmenili, ale čo je podstatnejšie, samotná mobilita sa zvýšila neúmerne kapacite samotnej infraštruktúry, a to až do bodu, kedy nám pojem mobilita prestal stačiť a tak hovoríme o mobilite inteligentnej. Inteligencia je v slovníkoch definovaná ako súbor rozumových schopností (riešiť problémy sprevádzané neurčitosťou) a presne to sa snažíme pretaviť do konceptov riadenia mobility, a to nielen súčasnej, ale aj tej plánovanej budúcej. Ako zabezpečiť inteligenciu celého systému tak, aby sme sa presúvali rýchlo, komfortne, ekologicky a takmer s nulovými dosahmi v oblasti bezpečnostných rizík, ktoré so sebou mobilita prináša.
Už nejaká časť takéhoto typu dopravy na Slovensku funguje v praxi?
V tomto ponímaní v podstate aj situácia, keď si sadneme do auta a skôr ako naštartujeme overíme intenzitu dopravy na svojom mobile alebo v zabudovanom paneli vozidla, zaparkujeme v lokalite, ktorá nás vopred informuje o počte voľných parkovacích miest na infotabuli, presunieme sa na lokálnu elektrokolobežku alebo elektrobicykel, ktorý si sprístupníme cez mobilnú aplikáciu v danej zóne môžeme už dnes považovať za inteligentnú mobilitu. Príkladov je dnes už naozaj veľmi veľa. Podstatnejšie je, aby sme to zvládli usmerniť a uriadiť ako celok. A tu je možno priestor upriamiť pozornosť na vedu.
Ako sa žilinská univerzita snaží v tomto smere napredovať?
Dopravné témy, dopravné modelovanie, optimalizácia dopravných sietí, ich simulácia, vývoj nových druhov pohonov, ale nie len to sú súčasťou dennodennej práce ľudí na Žilinskej univerzite, ktorá koncentruje znalosti pre oblasť dopravy a jej rozvoja celé desaťročia. Tému mobility sme riešili v čase, kedy sa ešte inteligentnou nenazývala. Môžeme však povedať, že jej fungovanie by bez tejto práce, „neviditeľnej inteligencie“ bolo otázne. Dnes tú inteligenciu, a to nielen v oblasti mobility, spoločensky priznávame vo veľkej miere aj vďaka tomu, že vieme na ňu „naskočiť“. Že vychovávame pre spoločnosť ľudí tak, aby tieto úlohy vedeli riešiť tými najrelevantnejšími postupmi, ktoré sú vo vedeckom priestore preverené a ktoré posúvajú spoločnosť vpred. Nemôžeme si dovoliť nenapredovať, je to náš akademický záväzok nakladať s potenciálom, ktorý nám je zverený tak, aby jeho hodnoty boli dlhodobé a mali pevné základy.
Máte tu viacero laboratórií, tak skúsme si postupne objasniť túto tému na niektorých z nich. Ako vidím, tu pôjde asi hlavne o bezpečnosť, je to tak?
- forenzná analýza
- rozhľadové pomery
- bezpečnostné návyky detí (virtuálne dopravné ihrisko v jaskyni Cave)
Áno v súčasnej dobe je veľmi diskutovanou témou a aj prioritou práve oblasť bezpečnosti v doprave. Cestujúci, ale aj vodiči očakávajú, že doprava bude čoraz viac bezpečnejšia.
Na to aby ste mohli modelovať a simulovať javy v doprave, potrebujeme kvalitné dáta nielen o doprave, ale aj o prostredí. Preto sa nachádzame v laboratóriu digitalizácie, kde sa venujeme okrem iného aj digitalizácii a skenovaniu dopravných nehôd. Z pohľadu dopravných nehôd je dôležité dôkladné preskúmanie, ktoré by v budúcnosti viedlo k zníženiu vzniku podobných nepríjemných situácii. Pri ich dokumentovaní sa forenzná analýza riadi svojimi postupmi, pri ktorých sa používajú rôzne moderné nástroje a techniky. Oproti tradičným technikám zberu údajov z dopravnej nehody nám umožňujú moderné technológie celý proces uľahčiť, kde presnosť získaných údajov by samozrejme nemala byť spochybnená. Medzi tieto moderné technológie patria predovšetkým geodetické totálne stanice, videozáznam, pozemné a ručné laserové skenery, bezpilotný letecký systém(UAV).
Pri kombinácií viacerých technológií sa zabezpečí dosiahnutie vysokej miery detailu zachytenia z miesta dopravnej nehody, ale aj samotných stôp mimo miesta. Následne sa vytvorí sa 3D model dopravnej nehody, ktorý nesie zo sebou veľmi dôležité informácie. Ide o parametrický model, v ktorom je možné s vysokou presnosťou merať vzdialenosti, identifikovať nerovnosti vozovky, polohu vozidiel, trasologické stopy a pod. Výsledkom tohto procesu je možnosť rozšírenej reality, kedy si pri rekonštrukciách dopravných nehôd stačí zobrať zo sebou mobilné zariadenie či tablet a všetky informácie máte k dispozícii.
Rozhľadové pomery
Ďalším faktorom, s ktorým z pohľadu vedenia motorového vozidla sa veľmi často z hľadiska bezpečnosti stretávame s nedostatočnými rozhľadovými pomery nielen na križovatkách. Tieto pomery majú vo väčšine prípadov za následok kolíziu s iným dopravným prostriedkom. Digitalizáciou križovatiek a ich detailným oboznámením sa snažíme sledovať rozhľadové pomery, určiť mieru reklamného smogu a podobne.
Výhody:
- Získané dáta je možné použiť pri konceptoch tvorby smart zón
- ďalej je ich možné implementovať do rozhodovacích proces v oblasti bezpečnosti v doprave
Aktuálne sa nachádzame pred zariadením, ktoré sa nazýva CAVE. Po anglicky je to jaskyňa a taktiež skratka pre virtuálne prostredie. Aby sme toto prostredie vytvorili, potrebujeme priestorové modely. Potom si nasadíme okuliare, do ruky vezmeme ovládač, vstúpime vymedzeného priestoru a ocitneme sa vo virtuálnom svete.
Táto ukážka je určená deťom na prvom stupni základných škôl a zobrazuje dopravnú situáciu na križovatke. Učenie je rozdelené na tri časti. V prvej scéne dieťa sleduje križovatku z pohľadu chodca, pozoruje a učí sa, ako má križovatku prekročiť. Druhá scéna posadí dieťa za volant automobilu, kde má možnosť sledovať križovatku z inej perspektívy a učí sa, že má na križovatke postupovať opatrne. Tretia scéna umiestni dieťa nad križovatku, kde sleduje celkovú dopravnú situáciu. Všetky tri scény prispievajú k tomu, že dieťa naživo okúsi nebezpečenstvá križovatky bez semaforov, je nútené sa naučiť pravidlá pre chodcov a spoliehať sa na seba.
Uvedená technológia má však ďalekosiahlejšie využitie v koncepte inteligentnej mobility, okrem vizuálneho aj samotné simulácie konceptov dopravy.
Ako si teda máme predstaviť, že sa taký koncept IM buduje?
- testovacia Smart Zóna a jej prvky
Začíname od malej vzorky a postupne ju rozširujeme do komplexnej Smart zóny. Základom je digitalizácia a modelovanie prvkov zóny.
Ďalším krokom je získať kvalitné dáta, ktoré čo najvernejšie popisujú javy a rôzne interakcie v Smart zóne. Zdrojom dát sú nasadené senzory príp. siete senzorov, ktoré zachytávajú pre nás potrebné veličiny.
Ak už máme dáta, spracovávame ich, vyhodnocujeme, interpretujeme. A samozrejme vieme si následne aj nasimulovať rôzne scenáre.
Smart zóna sa tak pre nás stáva laboratóriom, kde môžeme skúmať problematiku udržateľnej mobility, dopravnej záťaže, bezpečnosti príp. klimatickej zmeny a kvality života. Je tiež miestom kde je možné v malom overiť rôzne koncepty, s ktorými sa počíta do budúcna, overiť rôzne špecifiká, príp. slúži ako malý inkubátor inovácií (alebo ako ihrisko pre všetkých, ktorí sa chcú dozvedieť viac o svojom meste alebo pokrokových technológiách)
Je možné vidieť nejaké ukážky?
- reálne projekty
Samozrejme. S výtlkmi na cestách sa stretáva každý z nás takmer na dennej báze.
Výtlky príp. aj iné defekty na CI sú problémom pre MI dnes a môžu byť problémom aj pre budúcu dopravu.
V súčasnosti MI vykonáva obhliadky ciest za účelom zistenia porúch v pravidelných intervaloch. Táto činnosť si však vyžaduje veľa ľudskej práce pretože toto vyhodnotenie musí robiť človek.
Problémom budúcnosti to môže byť preto, lebo prepojené alebo automatizované vozidlo musí mať informáciu o poškodeniach cesty vopred – či už ako súčasť napr. online mapových podkladov tzv. HD máp alebo tieto poškodenia si bude musieť V detekovať samo.
Cieľom nášho výskumu bolo vyvinúť počítačový program pre automatizovanú detekciu defektov ma CI (výtlky, zle osadené odvodňovacie systémy, príp. iné nerovnosti).
Základom je výpočtová inteligencia na princípe Deep NN, ktorá automaticky vyhodnotí obrazové dáta v obraze lokalizuje defekt. Možné to je aplikovať na záznam z pohľadu V alebo z vtáčej perspektívy (dronu).
Pri súčasnom monitorovaní pozície to je cenná informácia pre MI za účelom zefektívnenia správy CI.
Výsledkom môže byť vytvorenie virtuálnej mapy defektov na CI.
(Ako som už spomenul) Dáta sú pre univerzitu základom bádania. Senzorové siete produkujú lacné a spoľahlivé dáta pre napr. dopravné plánovanie či investície do bezpečnej a udržateľnej mobility.
Naše konkrétne riešenie, ktoré sa nám spolu s projektovými partnermi v rámci projektu cezhraničnej spolupráce CLEVERNET podarilo aj s podporou Mesta v ZA nasadiť, vytvára jedinečné komplexné riešenie dopravnej a klimatickej senzorovej siete.
Sieť celkovo pozostáva z 26 dopravných senzorov v centre Mesta, 2 dopravné senzory sú v našej Smart zóne, máme tiež 2 senzory námrazy a 3 mikroklimatické jednotky (v rôznych prostrediach).
Vytvorili sme tak virtuálny dopravný plot okolo centra Mesta ZA, vďaka ktorému máme k dispozícii unikátne dáta o doprave. A plus na vybraných miestach monitorujeme prostredie.
Využitie takýchto dát je veľmi rôznorodé, vieme ich využiť na štúdium:
- statickej dopravy,
- BECEP, hlavne na prechodoch pre chodcov,
- environmentálnej záťaže spôsobenej dopravou,
- ohrievania verejného priestoru vplyvom dopravy,
- bezpečnosť chodcov v zime,
Príp. aj využiť v praxi ako dátová podpora napr. pre parkovaciu politiku, pre zachovanie príp. rozšírenie zelených plôch alebo ako kontrola vykonania zimnej údržby.
Získané dáta sú naviac otvorené a dostupné na internete.
- dátová analytika v digitálnej doprave
- pokročilé techniky pre proces rozhodovania – simulácie, modelovanie, vizualizácie
Spomínaný zber dát umožňuje vytvárať a zdieľať hodnotné dátové zdroje, ktoré tvoria základ inteligentnej a prepojenej dopravy.
Vhodne nazbierané a uložené dáta sú kľúčové pre kvalitnú dátovú analytiku v doprave, ktorej prínos je hlavne vo verejnom záujme, lebo ide o optimalizovanú a bezpečnú dopravu. Dopravné dáta zabezpečia spoločnosti plánovať efektívnejšie trasy, zaistiť hladký chod systému, znižovať dopravné zápchy a zvyšovať komfort cestovania. Bez kvalitných dát nie je možné ďalej rozvíjať koncept inteligentnej mobility.
Dopravné simulácie, modelovanie a vizualizácie pre účely podpory rozhodovania nám pomáhajú lepšie pochopiť vznikajúce dopravné javy a optimalizovať dopravný tok. Vhodnou kombináciou kvalitne nazbieraných a spracovaných dát a na nich vybudovaných modelov dokážeme v simulovanom prostredí riadiť a usmerňovať dopravu. [anylogic] Tu vidíme simulačný model vytvorený priamo z dát z reálneho prostredia ako sú mapové podklady, dopravný prúd a pohyb chodcov. Takýto model nám dovoľuje simulovať dopravné javy a aj usmerňovať dopravu vo virtuálnom prostredí.
Koncept usmerňovania dopravy nám umožňuje efektívne eliminovať nepriaznivé vplyvy v mobilite a je veľmi úzko previazaný s autonómnymi vozidlami, nakoľko tie nedokážu fungovať bez vyššej úrovne usmerňovania. Kľúčovým spôsobom koordinácie autonómnych vozidiel sa stávajú tzv. HD mapy, ktoré dokážu vozidlám poskytnúť všetky potrebné informácie v reálnom čase. Na vizualizácii môžeme vidieť ako autonómne vozidlá využívajú informácie z HD máp v reálnom čase. Vrstva HD máp, je znázornená ako vyššia dátová úroveň (označená zelenou), ktorú zdieľajú autonómne vozidlá.)
Výskum v tejto oblasti je pre ďalší vývoj modernej spoločnosti nevyhnutný.
Záverečná otázka bola položená Ing. Kataríne Zábovskej, PhD. riaditeľke Univerzitného vedeckého parku Žilinskej univerzite v Žiline.
Ako rýchlo je podľa Vás potrebné všetky tieto vývojové návrhy zapracovať do praxe?
Včera? Toto je veľmi ťažká otázka. Už len slovo „všetky“ je samo o sebe premenná, ktorá dnes môže znamenať niečo a zajtra oveľa viac. A samozrejme, nemôžeme sa ohraničiť len našim územím, predsa žijeme v globálnej dobea nikto z nás si nevie predstaviť, že by sme nekooperovali s okolitým svetom. Takže minimálne synchronizácia v rámci EÚ je našim prvotným záväzkom a tam sú v mnohých ohľadoch definované aj časové rámce na mnohé míľniky. My ako Žilinská univerzita na mnohých participujeme, no tak veľká téma ako je mobilita, dokonca inteligentná, vyžaduje predovšetkým silnú koordináciu.
Reportáž si môžete pozrieť na tomto odkaze.
