В течение следующего года или двух люди смогут получить такую ??диагностическую информацию всего за несколько минут в своих машинах или в любой машине, в которой они оказались. Им не нужно было бы ничего знать об истории автомобиля или подключиться к нему любым способом; информация будет получена путем анализа звуков и вибраций автомобиля, измеренных микрофоном и акселерометрами телефона.Исследование Массачусетского технологического института, лежащее в основе этой идеи, было опубликовано в серии статей, последняя из которых была опубликована в ноябрьском номере журнала Engineering Applications of Artificial Intelligence. Соавторы новой статьи: ученый-исследователь Джошуа Сигел, доктор философии ’16; Санджай Сарма, профессор машиностроения и вице-президент по открытому обучению Массачусетского технологического института; и два других.
По словам Сигеля, приложение для смартфона, объединяющее различные диагностические системы, разработанное командой, могло бы сэкономить среднему водителю 125 долларов в год и сократить его общий расход топлива на несколько процентных пунктов. Для грузовиков экономия может составить до 600 долларов в год, не считая преимуществ предотвращения поломок, которые могут привести к потере дохода.
Сигель объясняет, что с современными смартфонами «чувствительность настолько высока, что вы можете хорошо выполнять работу [по обнаружению соответствующих сигналов] без необходимости какого-либо специального подключения». Однако для некоторой диагностики установка телефона на держателе приборной панели повысит уровень точности. По его словам, точность результатов разработанных ими диагностических систем уже «превышает 90 процентов».
И тесты на обнаружение пропусков зажигания не дали ложных срабатываний, когда проблема была идентифицирована неправильно.Основная идея состоит в том, чтобы предоставить диагностическую информацию, которая может предупредить водителя о предстоящих проблемах или необходимом плановом обслуживании, прежде чем эти условия приведут к поломкам или авариям.Возьмем, к примеру, воздушный фильтр — тема последних исследований команды. Звуки двигателя могут выявить явные признаки того, насколько засорен воздушный фильтр и когда его менять.
И, в отличие от многих рутинных работ по техническому обслуживанию, менять воздушные фильтры слишком рано так же плохо, как и слишком долго ждать, говорит Сигель.Это связано с тем, что новые воздушные фильтры пропускают больше частиц, пока они в конечном итоге не образуют достаточно покрытия из частиц, чтобы размеры пор стали меньше и достигли оптимального уровня фильтрации. «С возрастом они лучше фильтруют», — говорит он. Затем, по мере продолжения накопления, поры становятся настолько маленькими, что ограничивают поток воздуха к двигателю, снижая его производительность.
Знание правильного времени для замены фильтра может существенно повлиять на производительность двигателя и эксплуатационные расходы.Как телефон может определить засорение фильтра? «Мы прислушиваемся к дыханию машины и прислушиваемся к тому, когда она начинает храпеть», — говорит Сигел. «Когда он начинает засоряться, он издает свистящий звук при всасывании воздуха.
Слушая его, вы не можете отличить его от шума другого двигателя, но ваш телефон может».Чтобы разработать и протестировать различные диагностические системы, которые также включают в себя обнаружение пропусков зажигания в двигателе, которые сигнализируют о неисправной свече зажигания или необходимости настройки, Сигель и его коллеги проверили данные для различных автомобилей, в том числе некоторых, которые работали безупречно, а другие — на которых одна из этих проблем, от засорения фильтра до пропусков зажигания, была вызвана намеренно. Часто для тестирования различных моделей исследователи арендовали автомобили, создавали условия, которые они хотели диагностировать, а затем восстанавливали автомобиль до нормального состояния.
«По нашим данным, мы вызвали сбои [после аренды] совершенно хорошего автомобиля», а затем исправили его и «вернули машину лучше, чем когда мы ее забрали. Я арендовал машины и дал им новые воздушные фильтры, сбалансировал их «перед тем, как забрать их обратно», — вспоминает он.Некоторые виды диагностики требуют сложного многоэтапного процесса.
Например, чтобы определить, облысели ли покрышки автомобиля и скоро их нужно будет заменить, или что они перекачаны и могут выйти из строя, исследователи используют комбинацию сбора и анализа данных. Во-первых, система использует встроенную в телефон систему GPS для отслеживания фактической скорости автомобиля.
Затем данные о вибрации можно использовать для определения скорости вращения колес. Это, в свою очередь, можно использовать для получения диаметра колеса, который можно сравнить с диаметром, который можно было бы ожидать, если бы шина была новой и должным образом накачана.Многие диагностические данные основаны на использовании процессов машинного обучения для сравнения множества записей звука и вибрации от хорошо настроенных автомобилей с аналогичными записями, имеющими конкретную проблему.
После этого системы машинного обучения могут выявить даже очень незначительные различия. Например, алгоритмы, предназначенные для обнаружения проблем с балансировкой колес, лучше справляются с обнаружением дисбаланса, чем опытные водители из крупной автомобильной компании, говорит Сигел.
По словам Сигеля, прототип приложения для смартфона, который включает в себя все эти диагностические инструменты, должен быть готов к полевым испытаниям примерно через шесть месяцев, а коммерческая версия должна быть доступна примерно через год после этого. Система будет коммерциализирована начинающей компанией, основанной Сигелем, под названием Data Driven.