Как искусственный интеллект управляет городами

Что такое «умный город»? Сегодня это словосочетание используется, когда речь заходит об управлении сложным урбанизированным пространством с помощью современных технологий. Когда в начале века искусственный интеллект только начали подключать к решению этой задачи, все ограничивалось лишь базовым анализом данных и простыми алгоритмами. Но минуло меньше 20 лет, и к концу 2010-х годов произошел качественный скачок — нейросети стали способны одновременно собирать и анализировать информацию из множества источников, что значительно повысило качество управления городскими процессами. 

Впрочем, это не решило всех проблем — наоборот, создало новые вызовы, объясняет технический директор по развитию и научной работе компании «Видеофор-Юг» Василий Земский. Десять лет назад он был в числе тех, кто начал внедрять в России проект «Безопасный город». 

«Тогда были комплексы видеонаблюдения, но практически не было видеоаналитики. Просто шла запись в архив, поэтому не получалось, например, быстро реагировать на какие-то правонарушения. Нужны были новые решения, и они пришли с развитием компьютерного зрения», — говорит он.

Василий Земский Фото: © Юрий Славин / Пресс-служба Сириуса

Благодаря внедрению этой и других технологий, связанных с машинным обучением, ИИ теперь способен оптимизировать разные аспекты городской жизни. Покажем, как и где это работает. 

Дорожное движение

Ханчжоу называют технологической столицей Китая. Там проживают более 12 млн человек и базируются многие инновационные компании и стартапы. Их разработки нередко внедряют прямо на улицах мегаполиса. Один из ярких примеров — система на базе искусственного интеллекта Hangzhou City Brain, запущенная в 2016 году. Сначала она собирала данные, которые поступали с дорожных камер и светофоров, чтобы оптимизировать управление потоками транспорта и создавать зеленые коридоры для машин экстренных служб.

А спустя два года City Brain связали с системой смартфонов 200 сотрудников дорожной полиции. Эта интеграция позволила оперативно отправлять их на места происшествий. В 2020 году систему обновили, чтобы научить ее реагировать на чрезвычайные ситуации природного характера. «Городской мозг» теперь способен предсказать и отследить путь тайфуна по территории города, активируя при необходимости соответствующие системы реагирования.

Распределение туристов и реагирование на наводнения

Главные проблемы Венеции — наводнения и туристы. Для решения первой разработан проект MOSE. Он объединяет подвижные барьеры, которые автоматически поднимаются при угрозе повышения уровня моря, блокируя проникновение воды в лагуну. Искусственный интеллект играет ключевую роль в этом процессе, анализируя текущие данные и принимая решения в реальном времени.

А чтобы справляться с наплывами туристов, которых Венеция ежегодно принимает до 20 млн человек, в 2020 году городская администрация запустила проект MindICity — своеобразную ИИ-диспетчерскую. Эта система активно использует технологии искусственного интеллекта: компьютерное зрение и обработку естественного языка (NLP). Она собирает данные с камер видеонаблюдения и цифровой инфраструктуры города, чтобы с их помощью анализировать ситуацию в Венеции и прогнозировать, как она будет развиваться.

В цифровую диспетчерскую стекается информация о движении транспорта, загруженности мостов и каналов, пешеходных потоках, приливных условиях, качестве воздуха. Кроме того, установленные по всей Венеции датчики отслеживают физическое состояние дорог, зданий и других архитектурных объектов. Благодаря этим данным ИИ делает вывод о необходимости ремонта или замены каких-то элементов.

Самый умный город

Цюрих занял первое место в недавнем рейтинге умных городов, основанном на данных соцопросов по всему миру. При планировании строительства в этом швейцарском городе используют цифровой двойник. Это точная модель города, включающая такие детали, как рельеф, здания, мосты. Это позволяет подрядчикам визуализировать новые строительные проекты в цифровом формате до их реализации. А очки дополненной реальности (AR) позволяют прогуляться по этажам будущих зданий и проверить места, где будут проложены коммуникации.

Кроме того, искусственный интеллект помогает делать Цюрих безопаснее. Местная полиция использует его для прогнозирования криминогенности. Алгоритм анализирует полицейские отчеты о кражах со взломом, выявляя скрытые закономерности. Программа предполагает, что если ворам улыбнулась удача, они могут вернуться в тот же район, чтобы попытать ее еще раз. На основе этой информации ИИ определяет кварталы с повышенным риском краж, а полиция усиливает там патрулирование.

Искусственный интеллект помогает полиции Цюриха в раскрытии преступлений Фото: © Michael Derrer Fuchs / Shutterstock / FOTODOM

Энергоэффективность зданий и ЖКХ

В некоторых французских городах установлены системы умного учета электроэнергии на базе ИИ. Они автоматически регулируют потребление электроэнергии в зданиях, уменьшая расходы и снижая экологический след. Например, в больничном комплексе Суассона, состоящем из восьми корпусов, для сокращения затрат на электричество и поддержания комфортного климата для пациентов установили умные термостаты, автоматические регуляторы, а также датчики температуры и влажности. Все эти устройства объединены цифровой платформой Smart Watteo, которая позволяет точно управлять температурой в каждом помещении. Например, в административных зданиях и столовых отопление включается только тогда, когда это необходимо, что значительно сократило расходы. Функция обнаружения открытых окон тоже помогла сэкономить, предотвратив утечку тепла. В итоге уже в первый отопительный сезон экономия составила целых 30 %.

В России тоже повсеместно применяют искусственный интеллект. Процент внедрения в отдельных отраслях доходит до 20. Например цифровые двойники на базе ИИ используют в жилищно-коммунальном хозяйстве. Для повышения эффективности и надежности работы разных объектов ЖКХ интеллектуальные системы анализируют и подбирают оптимальные параметры тепло- и водоснабжения, а также энергообеспечения.

Искусственный интеллект впервые в России внедрен в энергосистему и систему контроля климата в новой школе в Красногорске Фото: © RIAновости

Такая умная система, например, применяется в одной из школ Красногорска в Московской области. Нейросеть «Дроид-энергоменеджер» контролирует и оптимизирует работу инженерных систем учебного заведения. Она оснащена цифровым двойником, который ежеминутно собирает данные с сотен датчиков, отслеживающих параметры температуры, уровня СО₂, влажности, освещенности и потребления энергии. Анализируя полученные данные, ИИ корректирует работу вентиляционной системы, обеспечивая оптимальный микроклимат в классах и коридорах школы. О важности отслеживания этих параметров рассказал директор по проектированию социально-культурных объектов группы компаний «Самолет» Михаил Никитин.

«При пребывании в течение нескольких часов в помещении с концентрацией СО₂ выше 0,06–0,08 % у школьников может расти утомляемость и снижаться концентрация внимания, поэтому комфортный микроклимат здания напрямую влияет на самочувствие и успеваемость», — пояснил он.

Фиксация правонарушений

Одно из самых перспективных направлений применения ИИ — наружное наблюдение. Около 40 крупных российских компаний работают в этом направлении, а количество видеокамер на улицах и в зданиях по всей стране оценивается в районе 20 миллионов. Они успешно снимают правонарушения, но реагируют на них обычно люди. Хотя это под силу и нейросети. 

Сейчас на федеральной территории Сириус тестируют комплекс интеллектуального видеомониторинга и превентивного реагирования от российской компании «Видеофор-Юг». Камеры установлены на улицах и фиксируют правонарушения — к примеру, переход дороги на красный свет. Причем цель — не карать, а предупреждать. Для этого есть динамик-громкоговоритель.

Инновационный научно-технологический центр Сириус (ИНТЦ) объединяет более 50 передовых компаний-лидеров в своих сферах. Его главная цель — развитие российской научно-технологической отрасли.

«Я наблюдал реакцию людей — они действительно начинают соблюдать правила дорожного движения. Наша задача — воспитание. Сириус — это среда доброты, и у нас такая концепция, что люди по своей природе хорошие, но они могут быть плохо информированы. Просто нужно им рассказывать о границах и правилах дозволенного. Как и строгий, но любящий родитель не должен попустительствовать всем нарушениям, но при этом должен четко эти границы определять. Большая часть противоправных действий — это не хулиганство, а непонимание. Особенно когда это касается подростков и детей. Искусственный интеллект никогда не устает и гораздо меньше ошибается, чем человек. Поэтому можно его использовать как инструмент для мониторинга за ситуацией. Главное, чтобы его настраивал тот, кто обладает правильными этическими нормами», — считает технический директор компании Василий Земский.

Умный светофор у Президентского лицея «Сириус» Фото: © Алена Енченко / Пресс-служба Сириуса

Разработка компании «Видеофор-Юг» используется не только в Сириусе. Например, в Ямало-Ненецком автономном округе реализуют масштабный проект по обеспечению правового порядка — на теплых остановках, рядом со школами, на мемориалах и площадках по вывозу мусора. Там предусмотрены меры реагирования: умная камера фиксирует агрессивное поведение, на пульт диспетчера поступает соответствующая информация, через динамик оператор предупреждает об административной ответственности, если реакции нет — следует вызов правоохранителей.

А для ночных нарушителей придумали интересное решение вместе с другим резидентом Сириуса — компанией «Волновые технологии», которая занимается беспроводной передачей электричества. Камеры видеонаблюдения оснастили не только динамиками, но и специальными светильниками. Когда в темное время суток ИИ фиксирует чье-то неадекватное поведение, зажигается умный прожектор, освещая нарушителей. По статистике, в таком случае 90 % людей прекращают неправомерные действия.

Контроль над маломерными судами

В Санкт-Петербурге умное видеонаблюдение используют для обеспечения безопасности движения маломерных судов в акватории города. Они идентифицируют их по регистрационным номерам — аналогично тому, как это делается с автомобилями на дорогах. Каждое судно относится к определенному классу, и ему предписано следовать соответствующим правилам, включая стоянку в специально отведенных местах. Система наружного наблюдения помогает отслеживать нарушения.

Что умеет умное видеонаблюдение?

Для программ наружного наблюдения можно создать множество сценариев, и в зависимости от каждого из них последует определенное реагирование. В компании «Видеофор-Юг» разработали уже несколько десятков таковых.

Сценарии и действия ИИ

• Распознает наличие в кадре огня. Можно использовать для фиксации возгорания.
• Распознает пересечение человеком (пловцом) границы размеченного периметра. Можно использовать на воде или там, где опасно находиться людям. 
• Считывает количество людей в определенной области с заданной периодичностью времени. Можно использовать для организации массовых мероприятий, планирования городской инфраструктуры, анализа работы транспортных линий.
• Фиксирует человека, находящегося без движения в течение заданного времени, передает видео полиции.
• Фиксирует движение рукой, типичное для нанесения граффити или курения.
• Фиксирует бродячих собак, автоматически включает полицейскую сирену для отпугивания их в случае агрессивного поведения.
• Контролирует состояние мусорных контейнеров и урн, измеряет степень их наполненности, уведомляет ответственные службы.

Узнать больше о разработках в области ИИ, внедряемых в нашей стране, можно будет на масштабной ИТ-конференции Tech Week, которая пройдет 26–28 ноября в Москве. На ней соберутся представители 120 компаний, в числе которых будут и резиденты ИНТЦ «Сириус»: «Волновые технологии» и «Видеофор-Юг». Они представят свои решения, а все желающие смогут лично оценить систему компьютерного зрения и получить голосовую обратную связь от ИИ.