Le auto moderne dispongono già di una gamma di sistemi sofisticati come il parcheggio telecomandato, avviso di uscita di corsia automatico e riconoscimento della sonnolenza. Nel futuro, le auto a guida autonoma avranno anche capacità uditive. Ricercatori dell'Istituto Fraunhofer per la tecnologia dei media digitali IDMT di Oldenburg, Germania, hanno ora sviluppato un sistema prototipo in grado di riconoscere i rumori esterni come le sirene.

Le auto moderne sono dotate di una serie di avanzati sistemi di assistenza alla guida progettati per ridurre il carico al volante. Funzioni come il parcheggio automatico e il monitoraggio dei punti ciechi utilizzano telecamere e tecnologia radar e lidar per rilevare gli ostacoli nelle immediate vicinanze del veicolo. In altre parole, forniscono ai veicoli un rudimentale senso della vista. Le auto devono ancora essere dotate di senso dell'udito. Nel futuro, però, i sistemi in grado di catturare e identificare i rumori esterni sono destinati a svolgere un ruolo chiave, insieme a radar intelligenti e sensori di telecamere, nel mettere in circolazione le auto a guida autonoma. I ricercatori del Fraunhofer IDMT di Oldenburg stanno ora sviluppando sistemi basati sull'intelligenza artificiale in grado di riconoscere singoli eventi acustici. Questi daranno ai veicoli la capacità uditiva.

"Nonostante l'enorme potenziale di tali applicazioni, nessun veicolo autonomo è stato ancora dotato di un sistema in grado di percepire i rumori esterni, "dice Danilo Hollosi, capo del gruppo Acoustic Event Recognition presso Fraunhofer IDMT a Oldenburg. "Tali sistemi sarebbero in grado di riconoscere immediatamente la sirena di un veicolo di emergenza in avvicinamento, Per esempio, in modo che il veicolo autonomo sappia quindi spostarsi su un lato dell'autostrada e formare una corsia di accesso per i servizi di soccorso." Ci sono numerosi altri scenari in cui un sistema di allerta acustico può svolgere un ruolo vitale, quando un veicolo autonomo il veicolo sta entrando in una zona pedonale o in una strada residenziale dove giocano i bambini, Per esempio, o per riconoscere difetti o situazioni pericolose come un chiodo in uno pneumatico. Inoltre, tali sistemi potrebbero essere utilizzati anche per monitorare le condizioni del veicolo o addirittura fungere da telefono di emergenza dotato di tecnologia di riconoscimento vocale.

Analisi del rumore con algoritmi basati su AI

Lo sviluppo di un veicolo con capacità uditive pone una serie di sfide. Qui, però, Fraunhofer IDMT può avvalersi di un'esperienza di progetto specifica nel campo dell'ingegneria automobilistica, nonché di una vasta esperienza interdisciplinare. Le aree chiave di indagine includono l'acquisizione del segnale sulla base del posizionamento ottimale del sensore e la preelaborazione del segnale, miglioramento del segnale e soppressione del rumore di fondo. Il sistema viene prima addestrato a riconoscere la firma acustica di ogni evento sonoro rilevante. Questo viene fatto con metodi di apprendimento automatico che utilizzano librerie acustiche compilate da Fraunhofer IDMT. Inoltre, Fraunhofer IDMT ha scritto i propri algoritmi di beamforming. Questi consentono al sistema di localizzare dinamicamente sorgenti sonore in movimento come la sirena su un veicolo di emergenza in avvicinamento. Il risultato è una piattaforma di sensori intelligenti in grado di riconoscere suoni specifici. Fraunhofer ha anche scritto i propri algoritmi basati sull'intelligenza artificiale. Questi sono usati per distinguere il rumore specifico che il sistema è progettato per identificare da altri, rumori di fondo. "Utilizziamo l'apprendimento automatico, " spiega Hollosi. "E per addestrare gli algoritmi, usiamo un'intera gamma di rumori archiviati." Fraunhofer e partner dell'industria hanno già creato i primi prototipi. Questi dovrebbero raggiungere la maturità di mercato entro la metà del prossimo decennio.

Il sistema di sensori acustici comprende microfoni, un'unità di controllo e un software. I microfoni, installato in un involucro protettivo, sono montati all'esterno del veicolo, dove catturano il rumore aereo. I sensori trasmettono questi dati audio a un'apposita unità di controllo che li converte poi nei relativi metadati. In molte altre aree di utilizzo, come le applicazioni di sicurezza, l'industria della cura e i prodotti di consumo:i dati audio grezzi vengono convertiti direttamente in metadati da sensori intelligenti.

Versioni modificate di questo processo computerizzato per l'identificazione di eventi acustici possono essere utilizzate in altri settori e mercati. Tali applicazioni includono il controllo di qualità nella produzione industriale. In questo caso, sensori acustici intelligenti alimentati a batteria vengono utilizzati per elaborare i segnali audio provenienti da impianti e macchinari. Queste informazioni vengono inviate in modalità wireless a un processore. Su questa base, è possibile determinare lo stato dell'impianto di produzione e prevenire eventuali danni imminenti. Altre applicazioni includono sistemi di riconoscimento vocale automatico per consentire la documentazione a mani libere da parte dei tecnici che conducono, Per esempio, manutenzione della turbina.