إذا كنت تقود، فقد تكون قد مررت بتجربة رؤية علامة على الطريق السريع تقول "13 كم، 100 دقيقة زحمة أمامك" في طريق عودتك من رحلة، مما يجعلك تشعر بالتعب فجأة أكثر. من ناحية أخرى، قليل من الناس يعرفون كيف يكتشف مشغلو الطرق السريعة الحوادث والأجسام الساقطة التي تسبب هذه التأخيرات والازدحام. في الواقع، حتى الآن، كان اكتشاف الحالات غير الطبيعية يتم أساساً من خلال تقارير "الإنسان"، مثل تلك المقدمة من قبل السائقين والشرطة. تُقدَّم تقنية NEC الحديثة الآن لاكتشاف مثل هذه الحالات غير الطبيعية على الطرق في الوقت الحقيقي. تُعرف هذه التقنية بـ "استشعار الألياف البصرية" للطرق السريعة، وتُعتبر ثورية في هندسة المرور. اليوم، سنخبرك كيف تُسهم هذه التقنية في سلامة وأمان الطرق.
من الاعتماد على تقارير الناس إلى الاستشعار الدقيق باستخدام الذكاء الاصطناعي
"يحدث حوالي 10 حوادث و60 حادثة سقوط كائنات يوميًا على امتداد امتداد 600 كم من الطرق السريعة تحت ولاية مكتب الإدارة الإقليمية في طوكيو. من أجل سلامة مستخدمينا، يجب أن نرد على هذه الحوادث بأسرع وقت ممكن،" يقول مانابو أوتاني، نائب رئيس قسم المرافق في قسم أعمال الصيانة والخدمة في مكتب الإدارة الإقليمية في طوكيو للـ Central Nippon Expressway (NEXCO Central Japan).
تقليديًا، تم تركيب المستشعرات على فواصل كل كيلومترين، لكن ظروف الازدحام على الطرق يمكن اكتشافها فقط في نقاط وجود المستشعرات. "على الرغم من أننا نصبنا حوالي 1,000 كاميرا مراقبة، لا يُعد من الواقعي مراقبة جميع الصور من تلك الكاميرات يدويًا 24 ساعة في اليوم," يقول أوتاني، متألمًا صعوبة مراقبة طول الطرق بالكامل في الوقت الحقيقي.
نظام استشعار الألياف البصرية الذي طوّرته NEC يتيح مراقبة الوقت الحقيقي للـ "خطوط" المتصلة بدلاً من النقاط الموزعة على الطريق. كيف يعمل هذا النظام؟
يُعد استشعار الألياف البصرية تقنية لقياس التغيرات في ظروف الطريق عن طريق قراءة التغيرات في الاستجابات التي تسببها الاهتزازات الخارجية وتذبذبات الحرارة على الألياف البصرية. ميزة مميزة لهذه التقنية هي قدرتها على رقمنة طول الطريق بالكامل بدقة بحيث تكون البيانات تقريبًا مستمرة. على سبيل المثال، مقارنةً بالمستشعرات المثبتة على فواصل كل كيلومتر، يمكن للألياف البصرية إجراء الاستشعار بوحدات 10 أمتار، مما يؤدي إلى زيادة الدقة بمقدار 100 مرة.
تمكنت NEC من تطبيق هذه التقنية عملياً بفضل تنفيذ إزالة الضوضاء باستخدام الذكاء الاصطناعي. بالإضافة إلى اهتزازات المركبات، تُضيف أنواع مختلفة من الضوضاء مثل تلك الناتجة عن الظواهر الطبيعية إلى ظروف الطريق الفعلية. إزالة هذه الضوضاء باستخدام قوة الذكاء الاصطناعي لـ NEC تجعل بيانات المستشعر قابلة للاستخدام، مما يتيح مراقبة حالة السيارات على طول الطريق السريع بأكمله. يقول تومويكي هينو من مختبر تطوير التكنولوجيا الرقمية في NEC بثقة: "التكامل بين تكنولوجيا الاتصالات البصرية لـ NEC والذكاء الاصطناعي أسفر عن حل مفيد للمجتمع."
أول استخدام تجاري في العالم: الأداء التكلفة الذي يتيح استغلال البنية التحتية للاتصالات الحالية للمستشعرات هو أيضًا نقطة رئيسية
نجحت NEC في تحقيق أول استخدام تجاري للقياس عبر الألياف البصرية باستخدام الألياف البصرية للاتصالات على الطرق العامة. بالتعاون مع NEXCO Central Japan، أجرت NEC أبحاثًا باستخدام بيانات اهتزاز المركبات الفعلية. تم تقدير نتائج البحث دوليًا، بما في ذلك اختيارها كـ "أفضل ورقة تقنية" في مؤتمر أنظمة النقل الذكي (ITS) العالمي 2022 الذي أقيم في لوس أنجلوس.
أحد أسباب نجاح أول استخدام تجاري عالمي لهذه التقنية الثورية في هندسة المرور هو ميزتها الرائدة التي تمكّن من استخدام الألياف البصرية الموجودة كأجهزة استشعار كما هي. تُستخدم الألياف البصرية في مجالات مختلفة، مثل الاتصالات المتنقلة والإنترنت، وهناك ألياف بصرية للاتصالات مُثبتة بالفعل على الطرق السريعة. كان فكرة NEC هي استخدام هذه الألياف البصرية الموجودة كأجهزة استشعار لمراقبة حالة الطرق. نظرًا لأن النظام يستخدم الألياف البصرية الموجودة، لا حاجة لتعطيل المرور وإجراء بناء جديد على الطرق، مما يجعل من الممكن إدخال النظام دون تحميل المستخدمين وتكلفة منخفضة.
علاوة على ذلك، بينما تحتاج المستشعرات العادية إلى استبدالها لإضافة وظائف مستقبلية أو تحسين الدقة، فإن ميزة رئيسية أخرى لاستشعار الألياف البصرية هي القدرة على إضافة وظائف وتحسين الدقة ببساطة عن طريق تحديث نظام البرمجيات.
السعي للمساهمة في المجتمع من البحث والتطوير إلى الاستخدام العملي والعصر القادم للسيارات ذاتية القيادة
سبب آخر وراء تحقيق أول نجاح في العالم هو موقف نيكسو سنترال جابان التقدمي عندما يتعلق الأمر بالتكنولوجيا. وفقًا لأوتاني من نيكسو سنترال جابان، "عندما بحثنا عن تقنيات الاستشعار مع أولوية أمان العملاء، توصلنا إلى أن استشعار الألياف البصرية يمكن أن يكون خيارًا فعالًا ومنخفض التكلفة."
بدأت NEC تسليم حل استشعار الألياف البصرية إلى نيكسو سنترال جابان في ربيع 2022. بحلول ربيع 2023، تم اتخاذ قرار تقديمه إلى جميع المناطق تحت ولاية مكتب المنطقة الإقليمي في طوكيو. شارك أوتاني معنا رؤيته للمستقبل، قائلاً: "بينما نستعد لعصر سيزداد فيه عدد المركبات ذاتية القيادة، نخطط لتنفيذ تدابير أمان إضافية لتوفير معلومات أمان أكثر دقة من خلال استخدام استشعار الألياف البصرية من NEC وغيرها من التقنيات."
قدمت NEC أيضًا حلول التحكم في حركة المرور المتعلقة بالطرق لسنوات عديدة، ويقول هيتوشي ساكورا، قسم تطوير أعمال المدينة الذكية، قسم مبيعات النقل، الذي كان مسؤولًا عن تقديم هذه التقنية إلى NEXCO Central Japan من الناحية التقنية والبيعية، "لقد أدت فهمنا العميق للمشكلات التي تواجه NEXCO Central Japan إلى اقتراح sound ودمج سلس." أجرى تجارب ميدانية مشتركة مع NEXCO Central Japan باستخدام الطرق السريعة الحقيقية، مما جعل من الممكن تطوير والتحقق من خوارزميات الذكاء الاصطناعي، مما يمهد الطريق لتطبيق هذه التقنية الثورية في هندسة المرور على أرض الواقع.
بالإضافة إلى أن نتائج أبحاثها تحظى بإشادة كبيرة في الخارج، تجذب NEC أيضًا اهتمامًا يركز على الاستخدام التجاري لهذه التقنية. مع وجود مشاكل متعلقة بالطرق تواجه NEXCO Central Japan وهي مماثلة للمشاكل التي تواجهها في جميع أنحاء اليابان والعالم، يسعى ساكوراوي وزملاؤه إلى التوسع في الخارج مع التركيز على سلامة وأمان الطرق ليس فقط في اليابان ولكن أيضًا حول العالم.
مستهدفًا تحقيق هدفه “خلق قيم اجتماعية من السلامة والأمان والعدالة والكفاءة لتعزيز عالم أكثر استدامة حيث يملك الجميع فرصة للوصول إلى إمكاناتهم الكاملة”، ستستمر NEC في مواجهة التحديات أمامها وتوسيع جهودها إلى بقية العالم.