L'automobile del futuro, con occhi e orecchi intelligenti

Il progetto “smart multimedia MOnitoring systems for advanced HMI technologies in living environments”, soprannominato MOHMI - curato dall'Università Politecnica delle Marche -  si pone come obiettivio la prototipazione di un sistema hardware e software per supportare il guidatore nella percezione del mondo esterno (ad esempio l’arrivo di un veicolo di emergenza).

Il sistema si basa su tecniche di “Machine Listening”, ovvero tecniche di Intelligenza Artificiale in grado di catturare tramite apposite “orecchie” un evento sonoro particolare, come l’arrivo di un mezzo di soccorso a sirena spiegata. Oltre alle orecchie artificiali, è in dotazione anche un “occhio elettronico” (sistema di visione artificiale) in grado di controllare, all’insorgere del suono di sirena, se il guidatore ha preso atto della situazione di emergenza. Qualora non se ne fosse accorto, l’auto avvisa il conducente con un segnale dedicato.

La priorità del sistema è una maggiore sicurezza ma la direzione, ancora futuristica, è quella di un’auto a guida autonoma sempre più attenta.

Analisi del comportamento

I ricercatori hanno anche lavorato nella direzione dell'analisi del comportamento del guidatore all’arrivo del mezzo di soccorso mediante sistemi di visione artificiale. Per questo hanno fatto uso della camera semianecoica del gruppo A3lab (Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione) presso l’Università Politecnica delle Marche per i loro esperimenti. Una camera semianecoica è un ambiente chiuso dove il suono viene assorbito dalle pareti, rimuovendo il loro effetto e permettendo di simulare altri ambienti. La camera in dotazione all’università è molto grande ed è stata progettata per ospitare un’automobile. Per questo è stato possibile far entrare l’auto e generare il suono di una sirena in arrivo, monitorando le reazioni di parecchi soggetti tramite una telecamera.

Le reazioni dei soggetti sono molto limitate, in genere l’occhio si sposta verso lo specchietto retrovisore, senza altri movimenti evidenti. Tuttavia, attraverso apposite telecamere è possibile valutare la direzione dello sguardo al fine di comprendere se l’utente ha posto attenzione all’arrivo del mezzo di soccorso. Tale elaborazione è resa possibile mediante tecniche di Intelligenza Artificiale che consentono anche di valutare il grado di attenzione del guidatore, spesso distratto in modi diversi da stimoli circostanti.

Sensori e reti neurali

Si stanno sperimentando anche dei sensori molto innovativi che prendono il nome di camere ad eventi, anche conosciute come Dynamic Vision System (DVS). Questa tecnologia garantisce un elevato range dinamico, aspetto molto importante negli scenari automotive dove le scene sono spesso dominate da zone con diverse condizioni di luminosità (es. sole basso all’orizzonte, ingresso/uscita da una galleria). Mediante tali camere è possibile rilevare ad esempio situazioni come l’apertura e chiusura degli occhi/bocca con una elevata affidabilità anche in condizioni critiche dovute a variazioni repentine della luminosità della scena. A rendere possibile questo sono reti neurali addestrate per tale scopo; il processamento dei dati provenienti dal sistema di visione avviene in tempo reale grazie ad acceleratori hardware dedicati.

Sono in fase di sperimentazione anche dei sistemi di visione di tipo stereo, utilizzando due videocamere per calcolare la profondità e consentire ai dispositivi di vedere, comprendere, interagire e apprendere dal loro ambiente. Attraverso una serie di algoritmi è possibile processare il flusso dati per stimare la direzione dello sguardo del guidatore (necessario per valutare il grado di attenzione del guidatore a seguito di un evento inaspettato come l’avvicinarsi di un mezzo di soccorso). 

Al momento i ricercatori stanno studiando l’insieme di tutti questi algoritmi e sistemi complessi per poterli integrare in un prototipo che ha lo scopo di validare il lavoro. Dovranno essere messi alla prova gli algoritmi e ottimizzati per fornire il massimo livello di sicurezza. Sarà quindi necessario un importante lavoro di integrazione di hardware e software per poter funzionare all’interno di una automobile, che sarà utilizzata durante tutto il progetto.