16-річний школяр із Львівщини створив «розумний світлофор»
16-річний школяр із Львівщини створив «розумний світлофор»,
який буде автоматично контролювати дорожню ситуацію.
Як працює та коли його чекати в Україні
Богдану Главацькому 16 років. Він народився на Львівщині і, надихнувшись прикладом свого наукового керівника, а також складною дорожньою ситуацією на вулицях Львова, яку він побачив на власні очі, вирішив створити «розумний» світлофор.
Як працює пристрій, скільки коштує та коли він може зʼявитися на вулицях України він розповів dev.ua
З проєктом «Розумний світлофор» Богдан Главацький здобув «золоту медаль» від журі на Міжнародному конкурсі European Exhibition of Creativity and Innivation «Euroinvent – 2023, два спецпризи: золоту медаль від Молдовського технічного університету та золоту медаль від Португальської делегації. А на конкурсі International Innovation Show «E – NNOVATE – 2023 отримав срібну медаль від журі конкурсу та золоту медаль від Румунського технічного університету в Сібіу.
Програмування за книжкою
Зараз Богдан навчається в 11-му класі Львівського технологічного ліцею, куди вступив з 10 класу, а також переїхав зі смт Великий Любінь ЛЬвівського району, маленького передмістя до Львова. Крім того, ще до вступу в ліцей, Богдан потрапив до Малої академії наук.
«Того року навколо мене було дуже багато різних змін», – згадує Богдан.
Богдан Главацький (Фото з особистого архіву)
Його батьки – лікарі, але з 5 класу, коли Богдан почав вивчати програмування за подарованою другом книжечкою «Python для дітей», вони теж зацікавилися технологіями й він розповідає, що потроху показував їм, як користуватись компʼютером. Зараз він знає C++, Python, за власною оцінкою хлопця, «трохи вище середнього», а також освоює базові знання з HTML і CSS.
Натхненний лабораторією
Він зазначив, що натхненником зайнятись розробкою теми став Віктор Петрович Колдун, надалі – науковий керівник хлопця.
«Ми зустрілися з ним (ред. – Віктором Петровичем) 1 вересня, він познайомив мене зі своєю лабораторією, а з наступного дня ми вже почали роботу над проєктом для МАН», — говорить Богдан.
Хлопець каже, що проєкти для МАН — це реалізація його амбіцій і теж свого роду хобі, але з друзями в ліцеї вони ще роблять матчі з настільного тенісу на великих перервах, а також він не відмовляє собі в задоволенні кататися на велосипеді, грати в Mass Effect та досліджувати галактики в XBox.
«Є дні, коли просто треба сконцентруватися і свою енергію направити на потрібні та корисні речі, а є дні, коли можна просто відпочити», — говорить він.
Ідея з центру Львова
Розпочавши роботу над ідеями, які б послужили основою для нової роботи, Богдан розповів, що згадав дорожню ситуацію, безпосереднім учасником якої став він сам.
«На жаль, у нас у Львові, особливо в історичному центрі чи навколо нього, є багато вулиць, де будинки дуже щільно прибудовані один до одного, і кут огляду водіїв обмежений практично на кожній із них», — говорить він.
Коли хлопець прямував до ліцею громадським транспортом, на одному з перехресть вузьких вуличок Львова трапилась дорожньо-транспортна пригода. Постраждалих на той момент не було, але подія фактично паралізувала рух по всій вулиці.
«Того ж дня я прийшов в лабораторію до Віктора Петровича і розказав йому про думку, що було б непогано додати в цей процес трохи автоматики», — згадує хлопець. Бо, як він каже, знаки можна понаставляти, але людський чинник ще ніхто не скасовував, і водії можуть просто проігнорувати вимоги правил вуличного руху.
Безпека руху
Перш за все був проведений аналіз наявних пристроїв, що забезпечують безпеку руху. Виявилося, що є величезна кількість засобів відеоконтролю, котрі дають змогу швидко і точно визначити хто з водіїв порушує правила руху. Крім того, забезпеченню безпосередньої безпеки на дорогах ці пристрої допомагають мало, або не допомагають зовсім.
Макет «розумного світлофора» (Фото з особистого архіву Богдана Главацького)
З прикладів, які навів Богдан: перехрестя, загоряється зелене світло, основний потік автомобілів, разом із зустрічним почали рух, а перпендикулярні потоки зупинились. У всякому випадку так має бути. Та раптом, один з автомобілів перпендикулярного потоку виїхав з загального потоку і помчав через перехрестя. Зрозуміло, що водії основного потоку маневру не бачили і не могли бачити, тому помітять порушника вже безпосередньо на перехресті, коли буде вирішуватись питання хто кого буде таранити. А водночас камера вуличного відеоспостереження все помітила, а її відеопроцесор визначив порушника ще в момент виїзду до загального потоку.
Чим це допоможе?
Головним завданням проєкту хлопця, за його словами, став пошук способу як максимально швидко донести інформацію про небезпеку всім без винятку учасникам руху.
«Я довго перебирав варіанти електронних пристроїв, які вмонтовуються в автомобіль, чи світлових інформативних табло над перехрестям, але все це вимагало у випадку реалізації величезних капіталовкладень та внесення змін до Правил вуличного руху, при чому по всьому світу одночасно», — згадує Богдан.
І ось після довгих пошуків виникла ідея використати світлофор. Просто у випадку, коли якась з електронних систем помічає імовірну небезпеку — всім учасникам руху вмикається червоне світло, щоб вони могли загальмувати й просто не в'їхати в зону ймовірного зіткнення. Ну, а далі, за хвилину-другу, коли все вгамується, світлофор знову перейде в штатний режим роботи.
«Серце» «розумного світлофора»
Свій пристрій Богдан реалізував за допомогою Arduino. «Оскільки ще з уроків інформатики я пам’ятаю, що мова програмування C++ як і всі мови, вони заточена під математичні алгоритми, то вони добре працюють, коли потрібно не лише запустити процес, а й отримати фідбек від програми», — пояснює хлопець вибір інструменту.
За його словами, він по суті модифікував алгоритм, закладений в наявних системах контролю трафіку додавши до нього буквально кілька стрічок коду. Але ці стрічки розміщені в правильному місці й виконують дуже корисну опцію.
«Треба, звісно, довіряти своєму пристрою, але добре мати якийсь додатковий механізм впливу на нього, якщо щось піде не так», — говорить він.
Full customization
Софт, дописаний хлопцем для камери, надавав також аналіз отриманих показників швидкості та руху автомобілів, а також розмітку та наявні дорожні знаки. Крім того, Богдан говорить, що вважає свій пристрій full customization, тобто повністю імплементованим до вже наявної техніки. Як він каже, що навчився ще в ліцеї не критикувати й ламати, а доповнювати, щоб працювало.
Тобто, звичайна коробка світлофора з трьома сигналами буде попереджати учасників руху про будь-яку небезпеку, вмикаючи в цей момент червоний сигнал. «Щоб не було ніяких грізних надбудов, на які треба буде обертатися чи якісь інші дії робити», — пояснює він.
Що він може
Звісно, розробка була перевірена на спеціально сконструйованому робочому макеті, приблизно 0,5*0,5 метра розмірами. «Я брав звичайні машинки дитячі, Hot Wheels, і показував, як та система буде працювати, якщо моделювати справді будь-які реальні ситуації та дорожні приклади», — говорить він.
Через брак бюджету, розробник замінив відеокамеру на ультразвуковий давач відстані, що ніяк не вплинуло на працездатність системи, але дало змогу перевірити алгоритм її роботи у всіх мислимих варіантах. Мікроконтролер Arduino Uno, який працює з локатором, дає можливість швидко міняти попередження тадоставляти додаткові параметри, якщо в них буде потреба.
На рахунок таймінгів, як розповідає Богдан, прописаний у світлофорі софт, аналізує дорожню ситуацію кожних 20 мілісекунд, та відповідно змінює показники, орієнтуючись також на глобальний комп’ютерний час в системі, до якої підʼєднані всі світлофори міста. «Тобто, навіть якщо порушення зайняло 30 секунд, за який червоне світло на одній частині вже закінчилось, а на другій має початися, то через систему глобального часу, фактично перехрестя буде просто синхронізуватися, так, як воно працювало і до того», — пояснює хлопець.
За словами Богдана, водії, які їздять «не зовсім за правилами» не будуть каменем спотикання для його системи, оскільки вона рахує фізичні параметри. Система може легко передбачити, чи цей автомобіль в перспективі зупиниться до початку руху на перехресті чи ні.
«Відповідно, якщо це є якесь дрібне порушення, то це чисто задача для камери його зафіксувати й передати в загальну базу, яка кооперується з МВС, наприклад», — пояснює розробник. За словами хлопця, найефективніше система буде працювати, коли на кожному перехресті будуть встановлені світлофори, оснащені цією програмою.
Ціна питання
За підрахунками, які вивели Богдан разом зі своїм науковим керівником на основі дослідження, переобладнання одного світлофора обійдеться приблизно у $100.
У цю суму увійде камера з необхідним процесором, фактично мінікомп’ютер, інтерфейс та інтегрована до процесора відеокарта разом зі всіма додатковими підключеннями. Живитися пристрій буде від електромережі, якою живиться сам світлофор. Розроблена система в вигляді імплементації, за словами Богдана, дуже подібна до whitebox для інтернету. Усі інші обрахунки буде здійснювати напряму процесор пристрою.
«Така маленька коробочка, де будуть зберігатись дані, яка буде стояти на цих платформах» — пояснює хлопець.
Що в перспективі
Як каже Богдан, він має наміри цього літа отримати консультації від людей, дотичних до системи безпеки на дорогах, щоб сформувати можливі плани впровадження розробки на міському рівні. Також розробник буде брати участь у бізнес-інкубаторі, яку виграв у МАН, та отримати там також допомогу у реалізації свого проєкту.
Хлопець зазначив, що вже мав розмову на конференції «Євроінвент» з очільником делегації й з доктором технічного університету в Сібіу, що в Румунії, Аурелем Міхаїлом Тіту (Aurel Mihail Titu), який розповів про досвід країни, яка вже впровадила схожу систему.
За його рекомендацією, Богдан сподівається, що йому вдасться за допомогою урядовців організувати закритий експеримент для перевірки системи на дорожній ситуації реальної вулиці, який повинен буде проходити під суворим контролем поліції. Також Богдан зазначає, що влітку хоче створити сайт в рамках проєкту програми для реабілітації людей після травм і для відновлення дрібної моторики рук.
Хлопець поділився, що він мріє побачити Америку десь через 5 років, через 10 стати фахівцем software engineering, а в далекій перспективі — відкрити свій проєкт, який самому профінансувати.
«Я ловлю себе на думці, в яке все-таки правильне середовище я потрапив. Ідеї свого стартапу в мене ще не має, але згодом я обовʼязково придумаю щось цікаве», — говорить він.
https://dev.ua/news/rozumnyi-svitlofor
