В декабре 2018 года в составе Института компьютерных технологий и защиты информации (ИКТЗИ) КНИТУ-КАИ появилась базовая кафедра «Интеллектуальные транспортные системы». Кафедра создана на базе государственного бюджетного учреждения «Безопасность дорожного движения» (ГБУ «БДД»).

ГБУ «БДД» является лидером в Республике Татарстан в области применения интеллектуальных технологий для обеспечения безопасности дорожного движения. В настоящее время ИКТЗИ ведет активное сотрудничество с ГБУ «БДД» в области интеллектуальной обработки и анализа больших данных.

О становлении базовой кафедры, сотрудничестве с ГБУ «БДД», планах и проектах создания умных городов рассказал заведующий кафедрой систем информационной безопасности Игорь Вячеславович Аникин.

- Игорь Вячеславович, расскажите о старте сотрудничества с ГБУ «Безопасность дорожного движения»

- Интеллектуальные транспортные системы – это важный элемент умных городов. С ГБУ «Безопасность дорожного движения» мы начали работать около двух лет назад. Данная организация достаточно активно занимается внедрением интеллектуальных транспортных систем в Казани. Совместно мы сумели найти ту образовательную и исследовательскую область, которая является интересной как нам, так и ГБУ «БДД». Специалисты в области интеллектуального анализа больших данных высоко востребованы в России и Республике Татарстан. Это не просто кафедра, а отличная база практик для наших студентов-магистров по тематикам ГБУ «БДД» на основе реальных задач, связанных с интеллектуальной обработкой данных и видеоаналитикой.

- Какие задачи стоят в области интеллектуальных транспортных систем перед специалистами – как теоретиками, так и практиками – в Казани?

- Перед городами-миллионниками и крупными мегаполисами мира стоит важная задача – оптимизация дорожной инфраструктуры и городского потока. Численность населения растет, города встают в пробках. Это сильно влияет на качество жизни граждан: растет уровень недовольства, уменьшается уровень безопасности, и люди начинают задыхаться из-за загрязнения воздуха.

Десять лет назад в Казани наблюдались большие пробки, но оптимизация дорожной инфраструктуры дала значительный результат. Однако такая оптимизация дает эффект во всех городах только до определенного момента. Нам следует вести постоянный мониторинг и поиск причин возникновения заторов и других дорожных инцидентов. Зачастую такими причинами являются аномальные движения транспортных средств, приводящие к авариям, агрессивная манера вождения водителей, не до конца продуманные направления потоков движения транспортных средств, вынужденные перестроения и т. д. Выполняя отслеживание и глубокий анализ подобных ситуаций, мы можем получать дополнительную информацию для последующей оптимизации транспортных потоков, а также информировать о проблемных местах водителей.

Сейчас в Казани уже существует хорошо подготовленная ИТ-инфраструктура, позволяющая предоставить информацию для решения подобных задач. Работают несколько «умных перекрестков», адаптирующих время работы светофора исходя из дорожной ситуации. Имеется много программно-аппаратных комплексов фото и видео фиксации, которые можно и нужно использовать для решения множества дополнительных задач, на основе чего выполнять оптимизацию городского трафика.

- Например?

- Мы можем использовать видеоинформацию, получаемую с обзорных видеокамер для решения таких задач, как подсчет количества проезжающих машин в различных направлениях, проводить автоматическую фиксацию пробок и снижения пропускной способности улиц, автоматически регистрировать аварийные ситуации. При этом не обязательно оснащать дорожную инфраструктуру дополнительными сенсорами. Всю информацию можно получать с уже установленных видеокамер. Важно не просто сохранять получаемую с них видеоинформацию в архив, а выполнять ее оперативный анализ с дальнейшей выработкой управляющих решений. Мы можем выделять различные виды транспортных средств, осуществлять их классификацию – автобусы, легковые автомобили, грузовые автомобили, байки, автомобили экстренных служб и т. д. Мы можем подсчитывать их количество, адаптировать под них работу светофоров, выделяя приоритет тем или иным транспортным средствам, например, машинам скорой помощи или другим экстренным службам. Можно выделять частые траектории движения различных транспортных средств на перекрестках и затем выявлять аномальные отклонения. Благодаря такому видеомониторингу мы можем выделять водителей с небезопасным для остальных участников дорожного движения стилем вождения.

- Какие еще совместные проекты выполняются с ГБУ «БДД»?

- Еще один совместный проект – это разработка модуля интеллектуального анализа данных для системы ГЛОНАСС+112 – системы экстренного реагирования для экстренных служб.

Все поступающие от людей звонки на единый номер экстренных служб 112 учитываются в системе. При этом фиксируется место и время возникновения инцидента, формируется его текстовое описание. Хранимую информацию можно назвать пространственно-временными большими данными. Для оптимизации работы различных экстренных служб следует выделять скрытые закономерности, которым подчиняются события. Прогнозирование событий значительно сократит время реагирования на экстренную ситуацию. Для этого необходимо не просто подсчитывать статистику, а выполнять интеллектуальный анализ, выявлять имеющиеся пространственно-временные шаблоны и правила, определять корреляционные связи, выполнять прогнозирование, выявлять корневые причины возникновения тех или иных инцидентов. Если для некоторой области Казани была выявлена закономерность, что в самом начале дождя или сразу после его окончания, любая аварийная ситуация в 95% случаев приводит к наличию пострадавших, то необходимо разбираться, с чем это связано. Видимо, это происходит в связи с тем, что на данном участке можно хорошо разогнаться, и при описанных погодных условиях большинство аварийных ситуаций проводит к пострадавшим. Такая информация является полезной для соответствующих служб и должна вести к выработке управляющих решений.

- Когда будут введены в действие все обозначенные возможности?

- Сейчас мы тестируем в Казани ряд своих решений. Думаю, что через год-другой мы сможем сказать, что часть из них внедрена в городскую систему.

- Как вы используете результаты исследований в обычной жизни, будучи водителем или пешеходом?

- В городском потоке водитель отметит результат в снижении количества пробок и дорожных инцидентов. Предупреждающую информацию, а также информацию о загрузке дорог и возможных обходных путях мы сможем увидеть на информационных табло либо на своих мобильных устройствах.

- Данное направление актуально за рубежом?

- Очень. В начале этого лета мы совместно с коллегами с базовой кафедры Интеллектуальных транспортных систем – работниками ГБУ «БДД» приняли участие в Европейском конгрессе по интеллектуальным транспортным системам, где собрались специалисты, которые занимаются решением проблем транспортной инфраструктуры и построением интеллектуальных транспортных систем в городах Европы. В настоящее время весь интерес в данной области смещается в область информационных технологий – сбор и обработка больших данных, видеоаналитика, проектирование беспилотных автомобилей.

В рамках международного взаимодействия во время последнего визита в Италию удалось встретиться с профессором Сальваторе Дистефано (Salvatore Distefano) из Университета Мессины (Università degli Studi di Messina | UNIME), руководителем международной научно-исследовательской Лаборатории социально-ориентированных компьютерных технологий для городской среды. Лаборатория занимается проектом SMARTME для создания инфраструктуры умных городов на основе облачных технологий для IoT приложений, объединяющих различные сенсоры. В Университете Мессины в рамках данной концепции реализованы такие проекты, как умная парковка, интеллектуальное управление дорожным освещением, анализ дорожного покрытия, интеллектуальный контроль промышленного оборудования, интеллектуальная видеоаналитика и множество других. Мы нашли достаточно хорошие точки для взаимодействия – как в научной, так и в образовательной части.

Также мы встретились с проректором по интернационализации и программе «Горизонт 2020» Университета Мессины профессором Антонио Германа (Antonino Germanà) и обсудили возможные направления сотрудничества в области академических обменов и двойных дипломов. Есть большая заинтересованность в том, чтобы создать программу академических обменов с КАИ с выдачей двойных дипломов.