L'intelligenza artificiale sta dando il via libera a più conducenti di Pittsburgh.

Lo sviluppo e l'implementazione della tecnologia per mantenere il flusso del traffico ha richiesto un team di ricercatori e roboticisti della Carnegie Mellon University insieme all'aiuto di ingegneri cittadini e al finanziamento delle fondazioni.

Tutto è iniziato perché Henry Hillman, il defunto imprenditore e filantropo di Pittsburgh, era frustrato dai segnali stradali che non giravano nonostante la mancanza di traffico. Nel 2009, ha contattato l'allora presidente della CMU Jerry L. Cohon, promuovere l'idea che Pittsburgh potesse essere utilizzata come banco di prova per i sistemi di trasporto. Non solo potrebbe aiutare a rendere il traffico più fluido, ma la tecnologia potrebbe essere sviluppata e scorporata, creando così più posti di lavoro a Pittsburgh.

La loro conversazione è diventata l'impulso per l'Istituto Traffic21 della CMU, un istituto di ricerca multidisciplinare con l'obiettivo di progettare, test, distribuire e valutare soluzioni basate sulla tecnologia dell'informazione e della comunicazione per affrontare i problemi di trasporto. Il centro è diretto dall'Heinz College of Information Systems and Public Policy della CMU.

"Non abbiamo un reparto trasporti, ma ci siamo guardati intorno e abbiamo scoperto che c'erano docenti che lavoravano in tutta l'università nel settore dei trasporti, " ha detto Stan Caldwell, direttore esecutivo dell'Istituto Traffic21 della CMU.

Tra le sue prime iniziative, Traffic21 ha distribuito sovvenzioni per una dozzina di progetti pilota per affrontare problemi di trasporto che potrebbero essere risolti con partner esterni. Il denaro iniziale è stato fornito da The Hillman Foundation insieme al supporto aggiuntivo del Breathe Project di The Heinz Endowments e della Richard King Mellon Foundation.

Surtrac, un sistema intelligente di segnaletica stradale, era uno dei piloti.

Stefano Smith, un professore di ricerca nel Robotics Institute della CMU, conduce Surtrac. Il suo gruppo ricerca lavori relativi al processo decisionale multi-agente.

"Ci concentriamo su problemi in cui nessun agente è responsabile e le decisioni avvengono come un'attività collaborativa, "Smith ha detto. "Sembrava un'applicazione naturale da applicare ai semafori".

Il software consente ai segnali di "parlare tra loro". Ogni segnale prende le proprie decisioni sulla tempistica rilevando i flussi di traffico in avvicinamento e generando un piano temporale per ottimizzare il movimento attraverso gli incroci. I segnali condividono quindi i piani con i segnali vicini per creare azioni coordinate.

Il sistema utilizza l'intelligenza artificiale per coordinare i semafori in base alle condizioni del traffico, che migliora il flusso del traffico e riduce i tempi medi di viaggio del 25%. E poiché le auto trascorrono meno tempo al minimo (fino al 40 percento), si riduce anche l'inquinamento atmosferico dovuto alle emissioni.

Il progetto è iniziato nel 2012 con nove incroci nel quartiere East Liberty di Pittsburgh. Al tempo, il quartiere più vecchio stava sperimentando la congestione in parte da più grande, negozi più recenti come Home Depot, Target e cibi integrali, e Google si era appena trasferito nella vicina Bakery Square. L'area è stata dotata di nuova segnaletica stradale che comprendeva telecamere con attuazione e cavi in ​​fibra ottica che collegavano i segnali.

"La East Liberty Development Inc. è stata un ottimo partner che ha detto 'Sì, ci piacerebbe che questo fosse dimostrato nel nostro quartiere, '", ha ricordato Caldwell.

Hillman ha elogiato il progetto quando sono state installate le prime luci nel 2012.

"Questo tipo di innovazione tecnologica è proprio quello che speravamo potesse accadere quando Traffic21 è stato creato con un'ampia partnership comunitaria guidata da CMU, " ha detto Hillman.

Smith ha concesso in licenza la tecnologia per creare Rapid Flow Technologies, ha distribuito commercialmente Surtrac in quattro città oltre Pittsburgh, e sta installando segnali in due municipalità canadesi entro la fine dell'anno.

a livello locale, 50 incroci, o il 15 percento del totale a Pittsburgh, sono stati dotati del sistema intelligente.

"Questo progetto incarna la ricerca Traffic21, modello di sviluppo e implementazione che collega i partner della comunità alla ricerca innovativa che si svolge all'università, " ha detto Caldwell.

Una nuova mostra all'aeroporto internazionale di Pittsburgh mette in mostra la partnership tra Carnegie Mellon e la città che spiega i vantaggi dei semafori intelligenti. Surtrac è solo una delle collaborazioni in corso tra l'università e Pittsburgh.

"Se guardi Pittsburgh, quello che vedi è un laboratorio urbano, ", ha detto il sindaco di Pittsburgh Bill Peduto. "È un luogo in cui la ricerca e lo sviluppo avvengono nell'ambito dei nostri diritti di passaggio pubblici".

Caldwell ha affermato che Traffic21 ha contribuito a migliorare la vita dei residenti, trasformare l'immagine di Pittsburgh come una città intelligente e ha creato aziende con oltre 200 posti di lavoro a Pittsburgh per alimentare un ecosistema completamente nuovo di industria dei trasporti intelligenti.

Metro21 di CMU:Smart Cities Institute amplia il lavoro svolto da Traffic21 e adotta un approccio lungimirante per portare le persone, tecnologia e politica insieme per migliorare la qualità della vita dei cittadini delle aree metropolitane. Il lavoro di Metro21 fornisce un modello globale per città innovative del futuro. Metro21, a sua volta, preso il modello di ricerca Pittsburgh/CMU, sviluppo e implementazione e ha fondato la rete MetroLab, che è stato lanciato nel 2015 come parte della Smart Cities Initiative della Casa Bianca ed è uscito dalla CMU nel 2018. Oggi ci sono più di 45 partnership città-università modellate sul successo della CMU e della città di Pittsburgh.

Nel 2016, Traffic21 ha collaborato con la città di Pittsburgh alla Smart City Challenge del Dipartimento dei trasporti degli Stati Uniti. Pittsburgh è stata nominata finalista e ha ricevuto una sovvenzione ATCMTD (Advanced Transportation and Congestion Management Technologies) per $ 10,8 milioni dal Dipartimento dei trasporti degli Stati Uniti. La città sta cercando di aggiungere altri 150 incroci di segnali stradali intelligenti a partire dalla fine del 2020. Rapid Flow Technology sarà tra le aziende in competizione per il progetto.

"Pittsburgh avrà un sistema di segnale intelligente e connesso in tutta la città che lo renderà più efficiente, ma molte altre cose sono successe contemporaneamente per rendere la città un leader internazionale, " ha detto Caldwell.

Tra quelle prime dozzine di programmi pilota, inclusi i primi inizi di ParkPGH, Tiramsiu e Roadbotics.

Il mondo sta notando. Nel 2017, Le Monde, un giornale con sede a Parigi, ha riconosciuto Smith con un Le Monde Smart Cities Global Innovation Award nella categoria mobilità. Surtrac è stato l'unico vincitore con sede negli Stati Uniti selezionato da una giuria internazionale di urbanisti, sociologi, giornalisti ed esperti di innovazione.

Un futuro più connesso

Smith ha detto che quando i veicoli si equipaggiano per comunicare direttamente con i segnali stradali, dati aggiuntivi possono essere condivisi con i segnali stradali per creare ancora più efficienze. Poiché Surtrac modella e ottimizza il flusso di traffico effettivo, può usufruire direttamente di tutte le informazioni aggiuntive che i veicoli possono fornire. L'infrastruttura connessa migliorerà la sicurezza e la mobilità sia per i veicoli a guida umana che per quelli a guida autonoma.

"Immagina un futuro in cui tutto è connesso, " ha detto Smith. "Dove guardiamo alla comunicazione diretta e continua su dove si trovano i veicoli, quanto velocemente si stanno muovendo e in che direzione stanno andando".

Smith ha detto che questo futuro è ancora lontano decenni quando tutti i veicoli saranno equipaggiati. A breve termine, ci sono ancora vantaggi dall'uso della tecnologia dei veicoli connessi. Per esempio, le compagnie di trasporto conoscono le loro rotte in tutta la città. Se le flotte sono dotate della capacità di comunicare, i segnali stradali intelligenti potrebbero ottimizzare i loro percorsi. Anche le compagnie di ride-hailing potrebbero ottimizzare i loro percorsi per trasportare più passeggeri.

"Molti viaggiatori seguono abitualmente percorsi prodotti da app di navigazione come Google Maps o Waze e se un veicolo è disposto a condividere questo percorso con Surtrac, quindi possiamo spostarli più velocemente attraverso gli incroci lungo questo percorso e farlo senza influire negativamente sui veicoli che non condividono queste informazioni, " ha detto Smith. "Suona magico in un primo momento, ma in realtà ci stai solo dando più informazioni e riducendo l'incertezza in modo che possiamo fare un lavoro migliore per ottimizzare i tempi del segnale."

Il team di Smith sta lavorando per dotare gli autobus dell'Autorità Portuale della contea di Allegheny di radio che comunicano con i segnali Surtrac per prevedere meglio gli arrivi e dare la priorità agli autobus quando appropriato.

"L'idea è che, poiché gli autobus possono intasare il traffico agli incroci, se conosciamo le rotte e gli orari di arrivo, quindi possiamo dare loro la priorità in modo intelligente senza ignorare l'altro traffico agli incroci, " Egli ha detto.

Inoltre, il suo team sta lavorando con la Federal Highway Administration su un'app mobile per assistere i pedoni con disabilità. L'app comunica direttamente con il sistema Surtrac e indica il tempo necessario all'utente per attraversare la strada in sicurezza. Il sistema consente inoltre alla persona che attraversa il passaggio di sapere quanto tempo è rimasto prima che le luci cambino.

"Abbiamo appena completato una serie di test utente con persone invitate a uscire e provarlo e darci il loro feedback e simili, " Smith ha detto. "E 'davvero positivo. Stanno fornendo in modo schiacciante un buon feedback."