L'intelligence artificielle donne le feu vert à davantage de conducteurs de Pittsburgh.

Développer et déployer la technologie pour maintenir la fluidité du trafic a nécessité une équipe de chercheurs et de roboticiens de l'Université Carnegie Mellon avec l'aide d'ingénieurs de la ville et le financement de fondations.

Tout a commencé parce que Henry Hillman, le regretté chef d'entreprise et philanthrope de Pittsburgh, était frustré par les feux de circulation qui ne tournaient pas malgré le manque de circulation. En 2009, il a contacté Jerry L. Cohon, alors président de la CMU, pour promouvoir l'idée que Pittsburgh pourrait être utilisé comme banc d'essai pour les systèmes de transport. Non seulement cela pourrait-il aider à rendre le trafic plus fluide, mais la technologie pourrait être développée et dérivée, créant ainsi plus d'emplois à Pittsburgh.

Leur conversation est devenue l'impulsion pour l'Institut Traffic21 de la CMU, un institut de recherche pluridisciplinaire ayant pour objectif de concevoir, test, déployer et évaluer des solutions basées sur les technologies de l'information et des communications pour résoudre les problèmes de transport. Le centre est dirigé par le Heinz College of Information Systems and Public Policy de la CMU.

"Nous n'avons pas de service de transport, mais nous avons regardé autour de nous et avons identifié qu'il y avait des professeurs travaillant à travers l'université dans le domaine des transports, " a déclaré Stan Caldwell, directeur exécutif de l'Institut Traffic21 de la CMU.

Comme l'une de ses premières initiatives, Traffic21 a distribué des subventions pour une douzaine de projets pilotes visant à résoudre des problèmes de transport qui pourraient être résolus avec des partenaires externes. Le capital de départ a été fourni par la Fondation Hillman avec un soutien supplémentaire du projet Breathe de Heinz Endowments et de la Fondation Richard King Mellon.

Surtrac, un système de signalisation routière intelligent, était l'un des pilotes.

Stephen Smith, enseignant-chercheur à l'Institut de Robotique de la CMU, conduit Surtrac. Son groupe étudie les travaux liés à la prise de décision multi-agents.

"Nous nous concentrons sur les problèmes où aucun agent n'est en charge et les décisions se produisent comme une activité collaborative, " Smith a déclaré. "Cela semblait être une application naturelle à appliquer aux feux de circulation."

Le logiciel permet aux signaux de « parler entre eux ». Chaque signal prend ses propres décisions sur le timing en détectant les flux de circulation qui approchent et en générant un plan de synchronisation pour optimiser le mouvement à travers les intersections. Les signaux partagent ensuite des plans avec des signaux voisins pour créer des actions coordonnées.

Le système utilise l'intelligence artificielle pour coordonner les feux de circulation en fonction des conditions de circulation, ce qui améliore la fluidité du trafic et réduit les temps de trajet moyens de 25 %. Et comme les voitures passent moins de temps au ralenti (jusqu'à 40 %), la pollution de l'air par les émissions est également réduite.

Le projet a débuté en 2012 avec neuf intersections dans le quartier East Liberty de Pittsburgh. À l'époque, le quartier le plus ancien connaissait des embouteillages en partie à cause de magasins plus récents tels que Home Depot, Aliments ciblés et complets, et Google venait d'emménager dans Bakery Square à proximité. La zone a été équipée de nouveaux feux de circulation qui comprenaient des caméras avec actionnement et des câbles à fibres optiques qui connectaient les signaux.

« East Liberty Development Inc. était un excellent partenaire qui a dit « Oui, nous aimerions que cela soit démontré dans notre quartier, '", se souvient Caldwell.

Hillman a fait l'éloge du projet lorsque les premières lumières ont été installées en 2012.

"Ce type de rupture technologique est exactement ce que nous espérions pouvoir se produire lorsque Traffic21 a été créé avec un large partenariat communautaire dirigé par CMU, " a déclaré Hillman.

Smith a autorisé la technologie pour créer Rapid Flow Technologies, a déployé commercialement Surtrac dans quatre villes au-delà de Pittsburgh, et installe des signaux dans deux municipalités canadiennes d'ici la fin de l'année.

Localement, 50 carrefours, ou 15 pour cent du total à Pittsburgh, ont été équipés du système intelligent.

"Ce projet incarne la recherche Traffic21, modèle de développement et de déploiement qui relie les partenaires communautaires aux recherches innovantes menées à l'université, " a déclaré Caldwell.

Une nouvelle exposition à l'aéroport international de Pittsburgh présente le partenariat entre Carnegie Mellon et la ville qui explique les avantages des feux de circulation intelligents. Surtrac n'est qu'une des collaborations en cours entre l'université et Pittsburgh.

"Si vous regardez Pittsburgh, ce que vous voyez est un laboratoire urbain, ", a déclaré le maire de Pittsburgh, Bill Peduto. "C'est un endroit où la recherche et le développement se déroulent dans le cadre de nos droits de passage publics."

Caldwell a déclaré que Traffic21 a contribué à améliorer la vie des résidents, transformer l'image de Pittsburgh en tant que ville intelligente et a créé des entreprises avec plus de 200 emplois à Pittsburgh pour alimenter un tout nouvel écosystème d'industries liées au transport intelligent.

Metro21:Smart Cities Institute de la CMU étend le travail accompli par Traffic21 et adopte une approche prospective pour amener les gens, technologie et politique ensemble pour améliorer la qualité de vie des citoyens de la région métropolitaine. Le travail de Metro21 fournit un modèle global pour les futures villes innovantes. Métro21, à son tour, a pris le modèle de recherche Pittsburgh/CMU, développement et déploiement et a fondé le réseau MetroLab, qui a été lancée en 2015 dans le cadre de l'initiative Smart Cities de la Maison Blanche et issue de la CMU en 2018. Aujourd'hui, il existe plus de 45 partenariats ville-université inspirés du succès de la CMU et de la ville de Pittsburgh.

En 2016, Traffic21 a travaillé avec la ville de Pittsburgh sur le Smart City Challenge du département des transports des États-Unis. Pittsburgh a été nommé finaliste et a reçu une subvention de 10,8 millions de dollars pour les technologies avancées de transport et de gestion de la congestion (ATCMTD) du département américain des Transports. La ville cherche à ajouter 150 intersections supplémentaires de feux de circulation intelligents à partir de la fin de 2020. Rapid Flow Technology fera partie des entreprises en lice pour le projet.

« Pittsburgh va avoir un système de signalisation intelligent et connecté à l'échelle de la ville qui le rendra plus efficace, mais beaucoup d'autres choses se sont passées simultanément pour faire de la ville un leader international, " a déclaré Caldwell.

Parmi ces douze premiers programmes pilotes, inclus les débuts de ParkPGH, Tiramsiu et Roadbotics.

Le monde s'en aperçoit. En 2017, Le Monde, un journal basé à Paris, a décerné à Smith un prix Le Monde Smart Cities Global Innovation Award dans la catégorie mobilité. Surtrac était le seul lauréat basé aux États-Unis sélectionné par un jury international d'urbanistes, sociologues, journalistes et experts en innovation.

Un avenir plus connecté

Smith a déclaré que les véhicules s'équipent pour communiquer directement avec les feux de circulation, des données supplémentaires peuvent être partagées avec les feux de circulation pour créer encore plus d'efficacité. Parce que Surtrac modélise et optimise le flux de trafic réel, il peut directement profiter de toutes les informations supplémentaires que les véhicules peuvent fournir. L'infrastructure connectée améliorera la sécurité et la mobilité des véhicules à conduite humaine et autonome.

« Imaginez un avenir où tout est connecté, " Smith a déclaré. "Là où nous examinons la communication directe et continue sur l'emplacement des véhicules, à quelle vitesse ils se déplacent et dans quelle direction ils se dirigent."

Smith a déclaré que cet avenir est encore dans des décennies lorsque tous les véhicules sont équipés. A plus court terme, il y a encore des avantages à tirer de l'utilisation de la technologie des véhicules connectés. Par exemple, les compagnies de fret connaissent leurs itinéraires dans toute la ville. Si les flottes sont équipées de la capacité de communiquer, des feux de circulation intelligents pourraient optimiser leurs itinéraires. Les entreprises de covoiturage pourraient également optimiser leurs itinéraires pour transporter plus de passagers.

"De nombreux voyageurs suivent régulièrement des itinéraires produits par des applications de navigation comme Google Maps ou Waze et si un véhicule est prêt à partager cet itinéraire avec Surtrac, alors nous pouvons les déplacer plus rapidement à travers les intersections le long de cet itinéraire et le faire sans nuire aux véhicules qui ne partagent pas cette information, " Smith a dit. " Cela semble magique au début, mais en réalité, vous nous donnez simplement plus d'informations et réduisez l'incertitude afin que nous puissions faire un meilleur travail pour optimiser les synchronisations des signaux."

L'équipe de Smith s'efforce d'équiper les bus de l'autorité portuaire du comté d'Allegheny de radios qui communiquent avec les signaux Surtrac afin de mieux prévoir les arrivées et de donner la priorité aux bus le cas échéant.

« L'idée est que puisque les bus peuvent obstruer la circulation aux intersections, si nous connaissons leurs itinéraires et heures d'arrivée, alors nous pouvons leur donner la priorité de manière intelligente sans ignorer le reste du trafic aux intersections, " il a dit.

En outre, son équipe travaille avec la Federal Highway Administration sur une application mobile pour aider les piétons handicapés. L'application communique directement avec le système Surtrac et indique le temps dont son utilisateur a besoin pour traverser la rue en toute sécurité. Le système permet également à la personne qui traverse de savoir combien de temps il reste avant le changement de feux.

"Nous venons de terminer une série de tests utilisateurs avec des personnes invitées à venir l'essayer et nous faire part de leurs commentaires, etc. " Smith a déclaré. "C'est vraiment positif. Ils fournissent massivement de bons retours."