قام الباحثون بفحص ما يحدث تحت أسفلت المدينة دون توقف - وما هي الهزات الزلزالية التي تسببها السيارات والمشاة وراكبي الدراجات
تل أبيب مدينة يبلغ عدد سكانها حوالي نصف مليون نسمة وعدة مئات الآلاف الآخرين الذين يأتون إليها كل يوم للعمل والترفيه والتجارة. لذلك يمكنك القول أن الأسفلت لدينا مزدحم في معظم الأوقات. ولكن ماذا يحدث تحت الأرصفة ومسارات الدراجات والطرق؟ ولماذا يجب أن نهتم به؟ وهذا بالضبط ما يحقق فيه الفريق من مدرسة بورتر للبيئة وعلوم الأرض وكلية الهندسة الكهربائية في كلية آيفي وألدر فليشمان للهندسة لقد جاءوا ليشرحوا لنا.
WAZE الزلزالية
دكتور آرييل لولوش من قسم الجيوفيزياء في كلية البيئة وعلوم الأرض، عادة ما تتعامل مع أبحاث الزلازل والتصوير تحت السطح. في بحثه في إسرائيل وفي أنحاء العالم، يستمع إلى الاهتزازات التي تنشأ في أعماق سطح الأرض، من خلال موجات زلزالية تنتشر في الوسط الجوفي وتلتقطها أجهزة استشعار خاصة. لكن في البحث الذي قاده مع تشن كوهين، طالب الدكتوراه في الهندسة الكهربائية من كلية الهندسة، والمتخصص في عوالم البصريات والتعلم الآلي، وروي مازوز وأوز تاموكي، الطلاب الجامعيين في الهندسة الكهربائية والفيزياء، لقد سعى في الواقع إلى اختبار مدى إمكانية الحصول على بيانات دقيقة حول ما يحدث على طرقات وأرصفة تل أبيب بطريقة بسيطة ورخيصة، لتحسين طريقة تخطيط المدينة وربما حتى منع وقوع الحوادث وتقليل الأضرار المحتملة الناجمة عن ذلك. الزلازل. يعتمد البحث على التعلم الآلي والاستشعار الزلزالي باستخدام الألياف الضوئية المدفونة تحت الأرض والتي تلتقط، من بين أمور أخرى، حركة المركبات والمشاة فوقها. اتضح أنه من الممكن بل ويجعل من الممكن تتبع حركة مرور المركبات في جميع أنحاء المدينة ومراقبة المناطق المعرضة للكوارث في حالة وقوع زلزال.
وبالتعاون مع شركائه في المشروع، اتصل أريئيل بمدير قسم تنفيذ أنظمة الكمبيوتر في بلدية تل أبيب، السيد آفي حداد، وشرح له ما يريد القيام به: منح البلدية أداة للتخطيط الحضري الذكي. كانت جميع الأضواء مضاءة في قاعة المدينة. تمت الموافقة على الطيار مع طلب: يرجى إنشاء WAZE لنا لمساعدتنا، قدر الإمكان، في الحصول على صورة كاملة عن الوضع المروري في المدينة.
استكشاف تل أبيب من الأسفل. من اليمين: أوز مامتوكي، تشين كوهين، د. أرييل ليلوش، وروي مازوز
معلومات مجهولة ورخيصة
ومن خلال غرفة الاتصالات في البلدية، تم توصيل الباحثون بألياف طولها حوالي كيلومتر، تم دفنها على عمق حوالي متر تحت الأرض. ولحسن الحظ بالنسبة لهم، لم يضطروا إلى الاتساخ ووضع الألياف بأنفسهم - لقد "استقلوا" الألياف الموجودة في الحقل والتي لا يتم استخدامها حاليًا. يوضح أوز: "عندما نقول "الاتصال بالألياف"، فإننا ببساطة نحتاج إلى نهايتها، أي أنه إذا كانت هناك غرفة تحكم تخرج منها جميع الألياف، فيكفي أن نكون هناك".
وباستخدام نموذج بصري خاص، تم توصيله بكابينة الاتصالات، يتم إرسال نبضات الليزر بطريقة مخططة إلى الألياف. يعرف النموذج كيفية تحليل انعكاسات الليزر وترجمتها إلى الطريقة التي تهتز بها الألياف.
لكن لماذا تحتاجها أصلاً؟ بعد كل شيء، هناك كاميرات وWaze. يقول الدكتور لولوش: "الإجابة معقدة". "إن الأهمية الكبرى لاستخدام بياناتنا هي أن الألياف توفر معلومات كاملة ومجهولة المصدر. أي أننا لا نحتاج إلى كاميرا تكشف لوحة ترخيص السيارة ووجه السائق، ولا نحتاج إلى مشاركة موقعنا مع Google وWaze. ومن ناحية أخرى، يمكنك دائما رؤية موقع السيارة. إذا كنت أقود السيارة، على سبيل المثال، دون تشغيل Waze - فلن يعرف أحد أنني قدت السيارة، ومن ثم قد تكون هناك معلومات يتم تجاهلها، بينما يسمح لي استخدام الألياف بالوصول إلى اكتمال المعلومات. سنكون قادرين على معرفة أن سيارة خاصة وشاحنة ودراجة نارية كانت تسافر الآن، ولكن لن نضطر إلى الكشف عن المعلومات الشخصية للسائقين الذين مروا للتو بمتجر الأطعمة المعلبة في إيبين جفيرول في الطريق.
ويضيف روي: "نريد إصدار معلومات إحصائية عن أشياء بسيطة تهم البلدية، مثل عدد المرات التي تسير فيها المركبات بسرعة زائدة أو في أي حارات".
بالإضافة إلى ذلك، تحدث الدكتور لولوش عن الموضوع المالي. "تصل تكلفة وضع الكاميرات في جميع أنحاء المدينة إلى مئات الآلاف من الشواكل للكاميرا الواحدة. وعادة ما يتم وضعها بشكل رئيسي عندما يكون هناك مبرر اقتصادي، ولهذا السبب فإن عدد الكاميرات محدود ولا يغطي المدينة بأكملها. أعتقد أنه في عالم يوجد فيه بالفعل الكثير من الألياف، من الممكن رسم خرائط أكثر اكتمالًا لحركة المرور، وربما أيضًا للشوارع الصغيرة في تل أبيب، وهي على وجه التحديد حيث توجد دائمًا اختناقات مرورية بسبب الانعطاف أو إشارات المرور لكن لم يتم تصويرهم".
المستشعر الذي يرى قاب قوسين أو أدنى
ومع الكم الهائل من المعلومات التي يتم تلقيها، يمكن القيام بالكثير. "على مستوى التخطيط الحضري، يمكنك الحصول على رؤى أكثر اكتمالا. على سبيل المثال، كيف يمكن تفريق الازدحام بشكل صحيح على الطرق، ومكان تمهيد المزيد من ممرات الدراجات أو ممرات المشاة لمتعة الجمهور، والمزيد. ويقول الدكتور لولوش: "وهناك أيضًا قضية الزلازل". "ربما لا يرتبط الأمر بشكل مباشر بالمركبات، ولكن من الممكن تحديد المناطق التي يوجد فيها خطر متزايد في حالة وقوع زلزال، وذلك بسبب البنية المحددة للتربة. أي أنه إذا وصلت الطاقة الزلزالية بالفعل، فإنها تكون أقل تقييدًا أو حتى تضخيمًا، لذلك قد تكون منطقة أو شارع أو حتى مبنى معين أكثر عرضة للكوارث.
ووفقا له، اعتبارا من اليوم، فإن الخرائط التي تحدد مستوى البناء في دولة إسرائيل تقسمه إلى عدد من المناطق الفردية وفقا لدرجة الخطر من الزلازل، والتي تؤخذ في الاعتبار بشكل رئيسي على مقربة من المناطق الزلزالية على طول خطأ البحر الميت. ومع ذلك، لا يوجد مثل هذا التقسيم عالي الدقة الذي يمكن أن توفره المعلومات الواردة من الألياف الضوئية.
ويعرض الدكتور لولوش وجهًا آخر لأهمية المعلومات الجديدة التي يمكن أن تساعدنا في المستقبل البعيد: "أعتقد أنه في عصر المركبات ذاتية القيادة، ستكون المعلومات المستمدة من الألياف الضوئية قادرة على إخبار السيارة "كن حذرًا، هناك شخص ما على وشك الدخول إلى تقاطعك ولم تتمكن كاميرتك من رؤيته بعد.' التحديات التي نواجهها كبيرة جدًا - معالجة كمية هائلة من المعلومات ونقلها. ولكن في الأساس، إذا كنت مركبة تسير على الطريق، فليس لديك طريقة للهروب من حقيقة أن لديك وزنًا، ونعم، فأنت تشوه الأرض، وبالتالي فإن الألياف الضوئية "ستسمعها".
"انتبه، هناك شخص ما على وشك الدخول إلى تقاطعك ولم تتمكن كاميرتك من رؤيته بعد"
غابة من الاضطرابات
واستغرقت التجربة حوالي أسبوع، تم خلالها جمع المعلومات بشكل مستمر. وقام الفريق ببناء نموذج يدرس الأنماط الزلزالية التي تلتقطها الألياف ويعرف كيفية معرفة ما يحدث من حيث حركة المركبات وحتى المشاة، والحصول على تصنيف أولي حسب نوع المركبة. هناك أيضًا نتائج أولية في سياق تحديد مسار السفر، وهو أمر مهم بشكل خاص لرصد حركة المرور غير المرغوب فيها على طرق النقل العام. ويعمل الباحثون الآن على "تنظيف وتصفية" المعلومات من أجل تحسين أداء النموذج.
"عندما تقوم بإجراء تجربة للمرة الأولى، فإنك تجمع المعلومات الأكثر كثافة وأعلى دقة ممكنة. الآن نفهم أن توقيع المركبات والمشاة بسيط نسبيًا، وسنتمكن في المستقبل من تغييره لتقليل العبء في جمع المعلومات ومعالجتها، كما يقول الدكتور لولوش. ويضيف تشين: "إن التحدي الكبير هو تعليم الكمبيوتر كيفية تحليل الأشياء وفصلها، وهو يتحسن يومًا بعد يوم".
الحل الحصري
إذا استمر المشروع التجريبي، فستتمكن البلدية من اختبار العديد من التأثيرات المختلفة في سياق التخطيط الحضري. على سبيل المثال، لمعرفة ما إذا كانت مسارات الدراجات العديدة التي تم رصفها في جميع أنحاء المدينة يستخدمها السكان بالفعل، وما هي الشوارع التي يفضل المشاة المشي عليها، ثم تطوير مسارات إضافية مفتوحة للمشي لمواصلة جعل المدينة أكثر جاذبية للمشاة أو غيرهم - حركة مرور آلية.
"إذا بدا أن النتائج الأولية لهذا البحث ناجحة، ولدي شعور بأنها كذلك، فسنخطط في المستقبل لطريق ألياف يمر عبر الشوارع ومن المهم أن تحصل البلدية على مزيد من المعلومات حوله". لهم،" يخلص الدكتور لولوش. يبحث الفريق الآن عن طلاب إضافيين وطلاب دكتوراه مهتمين بالمشاركة في المشروع. إذا كنت تبحث عن موضوع لرسالة الماجستير أو الدكتوراه، تواصل مع آرييل.
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
