麻省理工学院教授的物联网传感器使道路更安全

麻省理工学院教授的物联网传感器使道路更安全，移动远程信息处理平台可测量超速和手机分心情况

早在 2005 年，智能手机尚未普及之前，麻省理工学院教授Hari Balakrishnan就厌倦了波士顿的通勤延误，因此建立了一个移动系统来监控路况。

他和麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室的研究团队开发了 CarTel，即汽车远程信息处理的缩写。他们的车辆传感设备利用信号处理和机器学习，通过 GPS 和加速度计测量的交通流量变化来推断坑洼和其他障碍物的存在。他们的研究赢得了多项奖项，该系统还被《波士顿环球报》报道。

2010 年，Balakrishnan 和两位联合创始人推出Cambridge Mobile Telematics ，将 CarTel 商业化。如今，这家马萨诸塞州公司是世界上最大的远程信息处理服务提供商。保险公司、汽车制造商、拼车服务和公共机构使用 CMT 数据来评估驾驶员行为、鼓励更安全的驾驶、调度路边援助等。

Balakrishnan 是 IEEE 院士，因其“在移动传感、网络和分布式系统方面的基本发现”而获得了 今年的马可尼奖。该奖项由马可尼协会颁发，被认为是通信领域的最高荣誉。

“表面上这个奖项是对我的荣誉，但它实际上是对我 30 多个博士学位的认可。学生、博士后、合作者和 CMT 团队以创造性的方式努力工作，以获取研究想法并让它们真正影响世界，”他说。“它向移动传感和网络系统领域致敬。”

利用数据让驾驶更安全

Balakrishnan 在与麻省理工学院教授塞缪尔·马登 (Samuel Madden) 交谈时提出了 CarTel 的想法。塞缪尔·马登是该大学数据系统和人工智能实验室的主任，也是数据管理和传感器计算方面的专家。

“我告诉他，我们应该启动一个研究项目，将我们都非常了解的传感器安装到汽车上，测量发生的情况，然后尝试理解数据，”巴拉克里希南回忆道。“这是在iPhone、Android和Google 地图出现之前。”

他们后来创立了 CMT，麦登担任首席科学家。

“CarTel 是移动传感领域的首批项目之一，”Balakrishnan 说道。“我们证明它可以大规模发挥作用。

“我试图弄清楚如何利用移动传感的概念将其商业化，以实现社会公益。”

2009 年，威廉·V·鲍尔斯 (William V. Powers) 提供了帮助，他是一位经验丰富的销售主管，后来成为巴拉克里希南的业务合作伙伴。他也是 CMT 联合创始人兼公司首席执行官。

Balakrishnan 表示，虽然这家初创公司拥有技术，但没有商业模式。在阅读了有关保险公司如何使用昂贵的硬件来衡量人们设定保费和揭露欺诈性索赔的动机的文章后，他们找到了自己的模型。

“我们的使命是让世界道路和驾驶员更安全。”

“我突然意识到，我们原则上已经展示了如何使用消费者手机和廉价的物联网 [IoT] 设备来做到这一点，这些设备可以安装到汽车中，无需专业安装人员，”他说。

该早期系统演变为DriveWell，这是一个人工智能驱动的平台，可从智能手机、行车记录仪和 IoT 设备（例如 DriveWell Tag）中的加速度计、陀螺仪和位置传感器等监视器收集数据。

Balakrishnan 表示，该平台将信息与上下文数据相结合，创建驾驶员如何操作车辆的图片，测量紧急制动、超速和电话分心等因素。

“我们的使命是让世界道路和驾驶员更安全，”他说。

迄今为止，DriveWell 已为超过 3000 万辆汽车提供服务。Admiral、Discovery、HUK-Coburg、MS&AD和USAA等保险公司都使用 CMT 的计划为更好的驾驶员提供折扣。CMT 最近与现代汽车合作，为其客户提供实时道路救援和维修服务。还有DriveWell、FuelStar和Openroad移动应用程序，供想要获得驾驶反馈的驾驶者使用。

第一个室内定位系统

Balakrishnan 还创建了其他将传感器用于实际目的的系统。1999 年至 2004 年间，他负责监督Cricket室内定位系统的开发。它结合了射频和超声波技术。安装在墙壁和天花板上的信标在射频通道上发布信息，该通道发出啁啾信号。然后信标发出相应的超声波脉冲。连接到移动设备的接收器监听射频信号和超声波脉冲。Cricket 使用不同的声速和射频速度来计算接收器和信标之间的距离。

该系统提供了空间标识符、位置坐标和方向。Cricket 提供 3 至 5 厘米的测距和定位精度。它用于 GPS 效果不佳的区域，例如医院、办公楼和研究中心。

“GPS 只能在户外使用，”Balakrishnan 说。“即使在今天，你也无法在里面接收到 GPS 信号。当您的应用程序向您显示内部位置时，它正在使用其他技术。”

研究团队开源了硬件和软件，并构建和部署了超过 100 万台。

“这种方法并不能扩展到世界上的所有设备，”Balakrishnan 说，“因为为每个设备添加超声波硬件是不切实际的。然而，随着现代智能手机能够在扬声器和麦克风上发送和接收超声波信号，Cricket 中开发的方法将来可能会变得有用。事实上，最近一些针对 COVID-19 接触者追踪的提案就使用了这种方法。”

 

对研究和学术界的热爱

Balakrishnan 于 1993 年在印度理工学院马德拉斯分校 获得计算机科学学士学位。他说，他选择这个领域是因为他认为这能让他实际运用数学。

“我对计算机科学一无所知，”他说。“我以前从未对计算机编程过。但我知道我对本质上数学的东西感兴趣，而且我非常喜欢数学和物理。大约一年半后，我觉得我明白了这个领域的含义。当我完成本科学位时，我非常喜欢它。”

在攻读博士学位时。他说，在获得加州大学伯克利分校计算机科学博士学位后，他开始热衷于进行研究。他说，他非常喜欢它，以至于他想以此为职业。

他还因其关于如何改进无线网络的早期研究而闻名，该研究可在IEEE Xplore 数字图书馆中找到，并荣获 1998 年计算机协会博士论文奖。

1998 年，在他博士学位的最后一年，他决定从事学术生涯。他说，他面试了麻省理工学院的教职职位，并立即知道这就是他想工作的地方。那年大学聘用了他，从那时起他就一直在那里工作。

“我觉得这里是人们与我志同道合的地方，”他说。“去一个人们欣赏你所做的事情的地方总是好的。”

尽管巴拉克里希南在创业上取得了成功，但他仍然继续教学。

“我真的很喜欢与学生一起工作，并且热爱研究，”他说。“我喜欢教学生，坦率地说，他们教我的和我教他们的一样多。”

IEEE 社区

Balakrishnan 表示，他最初以学生身份加入 IEEE，以获得会员资格和会议注册折扣。但开始工作后，他意识到成为“专业社区的一部分，这个社区拥有志同道合的人，他们关心我关心的领域”，这一点很重要，他说。“IEEE 使我的职业生涯受益匪浅，因为我参加了一些会议和活动，在这些会议和活动中我建立了终生难忘的专业联系。”

他还是美国国家工程院和美国艺术与科学院 院士。

IEEE 于 2021 年授予他Koji Kobayashi 计算机和通信奖，以表彰他“对计算机网络以及移动和无线系统的广泛贡献”。