Как аудиоаналитика может помочь городам уменьшить проблему шума

Распространенные источники шумового загрязнения

Звук - естественная часть нашего окружения. Но когда звуки становятся нежелательными и громкими, они могут превратиться в шумовое загрязнение. Шумовым загрязнением считается любой нежелательный или беспокоящий звук, влияющий на здоровье и благополучие людей и других организмов.

Звук измеряется в децибелах. Шум считается приемлемым, если он составляет от 40 до 60 децибел или соответствует фоновому шуму окружающей среды - в зависимости от того, что выше. Любой звук выше допустимого уровня обычно считается шумовым загрязнением, а звуки, достигающие 85 децибел или выше, могут нанести вред ушам человека.

Примеры типичных шумов: городской транспорт (70 децибел), газонокосилки (90 децибел), поезда метро (от 90 до 115 децибел) и автомобильные гудки (110 децибел). Среди других основных источников городского шума - громкая музыка и строительство городских улиц и зданий.

Шумовое загрязнение опаснее, чем мы думаем

Шумовое загрязнение считается одной из основных экологических угроз здоровью населения. ВОЗ определяет шум как недооцененную угрозу, которая может вызвать ряд краткосрочных и долгосрочных проблем со здоровьем. Самая распространенная проблема со здоровьем - потеря слуха, вызванная шумом (NIHL). Громкий шум также может вызвать высокое кровяное давление, сердечные заболевания, нарушения сна и стресс. Эти проблемы со здоровьем могут затронуть все возрастные группы, особенно детей.

Было обнаружено, что многие дети, живущие вблизи шумных аэропортов или улиц, страдают от стресса и других проблем, таких как ухудшение памяти, уровня внимания и навыков чтения.

Только в Европейском союзе более 100 миллионов человек подвержены опасным уровням шума от движения транспортных средств и самолетов. В свете всех данных о взаимосвязи между шумом в окружающей среде и конкретными последствиями для здоровья Европейская комиссия в мае 2021 года представила план действий по сокращению загрязнения у источника, который включает цель по снижению шумового загрязнения.

Как тогда проверить источник шума?

Несмотря на то, что директивные органы и власти осознавали всю серьезность этой проблемы, снижение уровня шума было нелегким делом из-за проблем, связанных с методами мониторинга шума.

Типичная потребность в измерениях заключается в мониторинге шума, вызванного источником шума (например, аэропортом или промышленным предприятием) в жилом районе. Однако существуют и другие источники шума, и уровень захваченного шума обычно является результатом комбинации цели и источников мешающего звука: например, генерируемые ветром, автомобили и птицы.

Затем возникает проблема валидации: большинство устройств мониторинга шума регистрируют только уровни шума, что делает валидацию невозможной. Как узнать, исходит ли запись 100 децибел от лая собаки возле устройства наблюдения или от самолета на расстоянии 100 футов? Один из распространенных способов убедиться, что шум был вызван исходным источником, - это прослушивание всех выборок впоследствии, что требует неоправданного количества ресурсов.

При отсутствии доказательств нарушения ответственность не ясна, и правоохранительные органы, естественно, становятся непрактичными.

Интеллектуальный мониторинг шума с помощью машинного обучения

Значительный объем ручной работы можно сэкономить за счет автоматической проверки источников звука с помощью Идентификации звука, задачи машинного обучения, при которой вы вводите некоторый звук в модель машинного обучения, чтобы отнести его к заранее определенным категориям, таким как лай собаки, автомобильный гудок и так далее.

В Cochl мы разрабатываем алгоритмы, способные обучать сложный классификатор источников шума для произвольного сценария, просто используя соответствующие аннотированные записи в качестве учебного материала. Благодаря сети датчиков, развернутых по всему городу, интегрированных в камеры, сетевое аудио или устройства под уличными фонарями, решение Cochl постоянно отслеживает и анализирует шум вашей цели.

Кроме того, для решения проблем конфиденциальности, связанных с непрерывным захватом и хранением звука, все вычисления для анализа и обработки выполняются на устройстве, и передается только проанализированный результат.

Какие меры можно предпринять на уровне города

На основе количественной оценки шума окружающей среды лица, определяющие политику, могут материализовать планы по реализации мер по смягчению воздействия. Меры по смягчению, включая перепроектирование городских улиц, чтобы отвести их от жилых домов, или установка железнодорожных амортизаторов и шумозащитных экранов, могут иметь прямое влияние на качество жизни жителей в долгосрочной перспективе.

Некоторые страны, например Швейцария, разработали национальный план действий по снижению шума. Стратегические приоритеты включают усиление мер по снижению уровня шума у ​​источника, создание тихих и рекреационных зон в застройках поселений, а также улучшение мониторинга шума и осведомленности общественности.

Мониторинг шума также может очень помочь в усилиях правоохранительных органов, обнаруживая и удерживая лиц, подозреваемых в нарушении закона. Например, он может помочь выявить незаконное превышение скорости транспортного средства, которое издает шум заноса или врум на городских дорогах, или людей, играющих музыку через громкоговорители.

Сейчас мы наблюдаем, что все большее число городов внедряют звуковой мониторинг в целях общественной безопасности для обнаружения чрезвычайных ситуаций, таких как выстрелы, крики и разбитие стекла. Мы полагаем, что вскоре мы станем свидетелями более широкого применения машинного обучения в умных городах - от обнаружения аварийных ситуаций до снижения уровня шума и обеспечения соблюдения законов.