Du ser dem över stadens gator:fotgängare med hörlurar eller öronsnäckor - deras ansikten limmade på sina telefoner när de promenerar längs medvetna om sin omgivning.

Känd som "twalking, "beteendet är inte utan faror. Hörlurar som bär fotgängare kan ofta inte höra hörseln-horn, ropar, eller ljudet av bilar som närmar sig - som signalerar överhängande skada. Som ett resultat, antalet skadade och dödsfall orsakade av twalking i USA har tredubblats under de senaste sju åren. Förra året, dessutom, dödsfallet för fotgängare i USA var på sin högsta nivå sedan 1990.

För att motverka denna växande oro för allmän säkerhet, forskare vid Data Science Institute, Columbia, håller på att designa ett intelligent hörlurssystem som varnar fotgängare för överhängande faror. Hörlurarna har miniatyrmikrofoner och intelligent signalbehandling som detekterar ljud från fordon som närmar sig. Om en fara uppstår nära, systemet skickar en ljudvarning till fotgängarens hörlurar. Forskargruppen utvecklar prototyper och testar dem på gator nära Columbia. När den väl utvecklats, det intelligenta bärbara systemet kan hjälpa till att minska fotgängare och dödade.

"Vi utforskar ett nytt område för att utveckla en billig och lågeffektiv teknik som skapar en ljudvarningsmekanism för fotgängare, "säger Fred Jiang, medlem i Data Science Institute och biträdande professor i elektroteknik vid Columbia Engineering.

Projektet för smarta hörlurar fick ett bidrag på 1,2 miljoner dollar från National Science Foundation 2017, och teamet har sedan publicerat två konferenspapper samt en tidskrift i IEEE Internet of Things Journal på deras forskning. De har också fått flera utmärkelser, inklusive ett bästa demopris från en ACM -konferens och ett bästa presentationspris från en IEEE -konferens. I forskargruppen ingår Peter Kinget, ordförande för avdelningen för elektroteknik i Columbia och ett dotterbolag till Data Science Institute; Shahriar Nirjon, en professor i datavetenskap vid University of North Carolina i Chapel Hill; och Joshua New, psykologiprofessor från Barnard College. Doktorander från både Columbia och UNC arbetar också med projektet.

Forskningen och utvecklingen av de smarta hörlurarna är komplex:Det handlar om att bädda in flera miniatyrmikrofoner i headsetet samt att utveckla en datapipeline med låg effekt för att bearbeta alla ljud nära fotgängaren. Det måste också extrahera de korrekta ledtrådarna som signalerar överhängande fara. Rörledningen kommer att innehålla en extremt låg effekt, anpassad integrerad krets som extraherar relevanta funktioner från ljuden medan den använder lite batterikraft.

Forskarna använder också de mest avancerade datavetenskapsteknikerna för att designa det smarta headsetet. Maskininlärningsmodeller på användarens smartphone klassificerar hundratals akustiska signaler från stadsgator och närliggande fordon och varnar användare när de är i fara. Mekanismen kommer att utformas så att människor känner igen varningen och svarar snabbt. Teamet testar nu dess design både i labbet och på New Yorks gator - en stad känd för sin trängsel och sin kakofoni av ljud. Ny, psykologiprofessorn från Barnard, säger att han kommer att genomföra perceptuella och beteendeexperiment med människor för att se hur varningarna effektivt kan tillhandahållas fotgängare som går i städer med hörlurar.

Jiang sa att hans mål är att utveckla en prototyp av det smarta hörlurssystemet i Columbia och sedan överföra tekniken till ett kommersiellt företag.

"Vi hoppas att det en gång förfinades, " han säger, "tekniken kommer att kommersialiseras och massproduceras på ett sätt som hjälper städer att minska dödsfallen för fotgängare."