Você os vê por todas as ruas da cidade:pedestres usando fones de ouvido - seus rostos grudados nos telefones enquanto caminham alheios ao ambiente.

Conhecido como "twalking, "o comportamento tem seus perigos. Os pedestres que usam fones de ouvido muitas vezes não conseguem ouvir as pistas auditivas - buzinas, gritos, ou o som de carros se aproximando - que sinalizam perigo iminente. Como resultado, o número de ferimentos e mortes causados ​​por twalking nos EUA triplicou nos últimos sete anos. Ano passado, além disso, mortes de pedestres nos EUA atingiram seu nível mais alto desde 1990.

Para combater essa crescente preocupação com a segurança pública, pesquisadores do Data Science Institute, Columbia, estão projetando um sistema de fone de ouvido inteligente que avisa os pedestres sobre perigos iminentes. Os fones de ouvido possuem microfones em miniatura e processamento de sinal inteligente que detecta sons de veículos se aproximando. Se um perigo aparecer próximo, o sistema envia um alerta sonoro para os fones de ouvido do pedestre. A equipe de pesquisa está desenvolvendo protótipos e testando-os nas ruas próximas a Columbia. Uma vez desenvolvido, o sistema vestível inteligente pode ajudar a reduzir ferimentos e mortes em pedestres.

"Estamos explorando uma nova área no desenvolvimento de uma tecnologia barata e de baixo consumo de energia que cria um mecanismo de alerta sonoro para pedestres, "diz Fred Jiang, membro do Data Science Institute e professor assistente de engenharia elétrica na Columbia Engineering.

O projeto do fone de ouvido inteligente recebeu uma concessão de US $ 1,2 milhão da National Science Foundation em 2017, e a equipe já publicou dois artigos de conferência, bem como um artigo de jornal em IEEE Internet of Things Journal em suas pesquisas. Eles também receberam várias homenagens, incluindo um prêmio de melhor demonstração de uma conferência ACM e um prêmio de melhor apresentação de uma conferência IEEE. A equipe de pesquisa inclui Peter Kinget, presidente do Departamento de Engenharia Elétrica da Columbia e afiliada do Data Science Institute; Shahriar Nirjon, professor de Ciência da Computação da Universidade da Carolina do Norte em Chapel Hill; e Joshua New, um professor de psicologia do Barnard College. Estudantes de graduação de Columbia e UNC também trabalham no projeto.

A pesquisa e o desenvolvimento dos fones de ouvido inteligentes são complexos:envolve a incorporação de vários microfones em miniatura no fone de ouvido, bem como o desenvolvimento de um canal de dados de baixa potência para processar todos os sons próximos ao pedestre. Ele também deve extrair as pistas corretas que sinalizam perigo iminente. O pipeline conterá uma potência ultrabaixa, circuito integrado personalizado que extrai os recursos relevantes dos sons enquanto usa pouca energia da bateria.

Os pesquisadores também estão usando as técnicas de ciência de dados mais avançadas para projetar o fone de ouvido inteligente. Modelos de aprendizado de máquina no smartphone do usuário classificarão centenas de sinais acústicos de ruas da cidade e veículos próximos e alertarão os usuários quando eles estiverem em perigo. O mecanismo será projetado para que as pessoas reconheçam o alerta e respondam rapidamente. A equipe agora está testando seu design no laboratório e nas ruas de Nova York - uma cidade conhecida por seu congestionamento e sua cacofonia de sons. Novo, o professor de psicologia de Barnard, diz que fará experimentos perceptivos e comportamentais com as pessoas para ver como os alertas podem ser fornecidos de forma eficaz aos pedestres que andam nas cidades usando fones de ouvido.

Jiang disse que seu objetivo é desenvolver um protótipo do sistema de fone de ouvido inteligente na Columbia e, em seguida, transferir a tecnologia para uma empresa comercial.

"Esperamos que, uma vez refinado, " ele diz, "a tecnologia será comercializada e produzida em massa de uma forma que ajudará as cidades a reduzir a mortalidade de pedestres."