Troglodyte: Driverless vehicles 1

“This is solid engineering but I didn’t get the “hey this is clever” reaction which is a sort of indicator for inventiveness.”

The purpose of Project Troglodyte is to hunt for bad patents and to show what went wrong. For more information, see the  web page.

 

TRAFFIC SIGNAL MAPPING AND DETECTION

I have been interested in driverless vehicles for years and I like to read patents, so why not combine the two and share my thoughts. This is a short analysis of a Google US patent application, you can find the original here.



Figure 1.

 

TIER 1: SUMMARY

Contents in one sentence: mapping of traffic lights to enable real time status detection of those lights by vehicles. The description is not limited to automated vehicles, rather what is described is a general system of collecting location and orientation information of traffic lights and use of the results in the form of a map to enable detection of the state of said lights at a later time. When reading the patent I got the feeling that this is solid engineering but I didn’t get the “hey this is clever” reaction which is a sort of indicator for inventiveness.

The claims are not limited to a large database that all the vehicles would use to get the traffic light location information, it would also cover saving the same information in the cars own systems. I.e. it would not be possible for your car to store information of where the lights are on the routes you often drive, that is unless it had a licence from google to use.

This application seems to be intended to create difficulties for anyone who wishes to create a map of traffic lights for the purpose of guiding automated vehicles. It could give Google an advantage as creating and especially maintaining such a map by other means could pose some difficulties. Secondly there is a possibility that if it is granted in its current form Google might be able to prevent others from using information of traffic light location to help real time detection of the light state. As part of a portfolio of automated driving patents it could have some value, although there are other methods of getting the same information to car systems. The nice thing about the mapping idea is that it requires very little liaison with authorities maintaining the traffic system.

If the world is going to move to fully automated vehicles traffic lights are probably not needed in the sense they are currently used. Thus this patent would only be useful during a transition period, but the transition could easily be longer than the duration of the protection a patent offers

It is a bit scary that the description gives information on known triangulation and image recognition technologies as this might open a lot of trolling opportunities when the claims are widely interpreted.

TIER 2: AVOIDING LICENSING

An alternate to the map described in this document could be to determine when the light changes occur and from several of these time stamps create a state machine with transitions at known times. The timing information could then be distributed from the cloud to vehicles on their way to the same intersection. Knowing which light should be active would make it a bit faster to find the fixtures from larger images that result from not knowing the location of the traffic light. This would not need a map of locations of the traffic lights, it would only be a map of traffic light state machines with much more lax accuracy requirements . Vehicles could also take advantage of this information to optimize speed, thus reducing maximum accelerations and likely speed and therefore also lowering the likelihood of accidents or at least make the results less severe.

In the discussion of background it is mentioned that efforts have been made to develop systems that use radio transmission of traffic light state but the infrastructure investment is seen as an obstacle. Why not use existing radio infra to transmit the information? A scheme where the traffic light state is available on the net and read through a cellular data connection would need less tampering with the infrastructure. This of course only works in places where the traffic lights are centrally controlled.

The obvious bypassing technique is to not have a map of traffic lights and scan for them continually in the same general direction where drivers look for them. The cost of this surely will become lower as more and more computational power becomes available. One way of avoiding the use of a map could be to ask the vehicles in front of you: where did they find the light. Vehicle to vehicle communications is likely going to be ubiquitous before driverless cars, so there is a good chance that at some point only software development is required to implement exchange of the information. Getting the advantage of making the map in good weather and lighting conditions is more difficult to achieve with other methods.

TIER 3: TECHNICAL ANALYSIS

The description offers a fair explanation of the intended system though most of the details must be known technology. Triangulation and related methods are a widely used technology as is identification of objects with roughly known characteristics from images. Saving the location and characteristics of the identified objects in a database that can be called a map is likewise a well known approach for representing data in an accessible format.

At one point there is talk about triangulation and at the same time about using a sphere to determine which labels (i.e. location of traffic light in an image) will be associated with each other. Later it is mentioned that this determination may be part of an analysis of an image sequence, using a template to follow the traffic light in the consecutive images. At some point a first location determination needs to be done to get a center for the uncertainty sphere. A circular logic seems to be in use.

Knowing the location of the traffic lights before detection will likely lower the false interpretation rate especially if the conditions at the time of detection are difficult: for example there is fog, difficult lighting conditions for the cameras or heavy rain. It will also lower the computational intensity and thus lower the cost. This may be a significant advantage.

Several different types of traffic lights are in use around the world but the description is very light on how these could be identified. This is especially a problem in the map creation phase as it is crucial to make correct interpretations. If successful this effort would make the map more valuable as the vehicle would only need to identify the traffic light fixture and could use the map to identify positions of different types of lights (arrows etc.)

Value of the description is lowered by some pretty standard patent speak, for example why draw a flowchart and then say the boxes can be in any order? Is it because the examiners like flow charts and not bullet point lists? In the current form it reduces the value of the flow chart to zero, all of the text it contains is already in the description.

While creating a system that does the mapping is certainly not a trivial undertaking I find it difficult to see what is the inventive step. The mix of patent speak and technical writing in the description could effectively hide it but I would argue that the description is pretty much what most skilled in the art would try after they realise that real time identification takes too much processing power and results in too many errors.

Generally the claims seem to refer to the text in the description part and to the images.

The claims curiously omit other than color based identification of the lights (for example 20), embedded image, shape, frequency etc. could also be used for identification. With LED traffic lights it might even be possible to do a software upgrade to make them blink fast enough to show this in a row read camera sensor. Further, the color identification scheme is lacking in detail. Color is mentioned but not intensity, if the position of each intended signal is known, then it is possible to identify the state from just the relative intensity of the three indicators. Further, depending on the color of the surrounding light being reflected from the traffic light and the color of the light emitted from the traffic light there might not be a large difference in color between the on and off states anyway.

 

Yleinen asevelvollisuus ja säästöt puolustusvoimissa

 

 

Valtiolla rahat ovat taas tiukalla, ja niin tulee ollakin. Tämän seurauksena puolustusvoimissa on tehty säästöpäätöksiä ison julkisuuden ja mekastuksen saattelemana. Vaikka olen seurannut lehdistön kirjoittelua melko tarkkaan, epäselväksi on jäänyt sisältyykö tehtyihin päätöksiin laadullisia muutoksia ja jos niin millaisia. Alla esitän vähän radikaalimman ehdotuksen jossa lähinnä varusmieskoulutuksen rakennetta ehdotetaan hieman toisenlaiseksi.

Ongelman voisi jakaa kolmeen osaan:

  1. Tarpeen määrittely
  2. Koulutuksen järjestäminen
  3. Oppimistuloksen varmistaminen


Tarpeen määrittely

Puolustusvoimat osannee määritellä mitä sotilaan pitää osata, eli määrittelemään tarpeen. Vaikka tämä tuntuu itsestään selvältä niin se voidaan hyvinkin haastaa esimerkiksi tietoverkkoturvallisuuden osalta. Jos tästä kuitenkin lähdetään, niin isoille joukoille opetettavat asiat voitaisiin avata kansalaiskeskustelulle koska niiden salassa pysyminen on epätodennäköistä. Mikä sitten on iso joukko tässä yhteydessä? Arvaisin sadan hengen motivoituneen porukan vielä pystyvän pitämään suunsa pääosin kiinni joten jossain sen yläpuolella raja voisi kulkea. Keskustelulla saataisiin avoin ja elävä dokumentti josta selviää mitä erilaisiin tehtäviin koulutettavien varusmiesten tulisi osata. Avoimessa keskustelussa on mahdollista mennä yksityiskohtiin sillä tarkkuudella kuin keskustelijoiden osaaminen ja motivaatio riittävät.

Koulutuksen järjestäminen

Menemättä liian laajalti yksityiskohtiin, otan muutaman esimerkin opetuksen järjestämisestä. Jos oletetaan useimpien sotilaiden tarvitsevan henkilökohtaisen aseen tulee heidän sitä myös osata käyttää ja huoltaa. Koulutukseen tulijoita on lähes koko palvelukseen astuva ikäluokka, koulutettavassa materiaalissa ei ole mitään salaista eivätkä varusteet ole kalliita. Olenko ainoa jonka korviin tuo kuulostaa toiminnalta jota yksityinen yrittäjä voisi sopivassa ympäristössä harjoittaa?

Toisena esimerkkinä suunnistustaito. Vaikka kyber-sodankäynti ei välttämättä edellytäkään paarmojen syötävänä seisoskelemista niin luultavasti kohtuullisen suuren joukon tulisi osata ilman GPS-signaalia päätyä haluttuun paikkaan haluttuna hetkenä, jopa pimeällä. Ei tämän taidon oppimiseen tarvita kasarmia eikä sen opettamiseen ammattisotilasta tai edes varusmiesaliupseeria.

Joissain tapauksissa suunnistaminen, urheilumielessä, vaatii kohtuullista tai jopa hyvää fyysistä kuntoa. Kunnon puute onkin lehdistössä mainittu yhdeksi palvelukseen astuvien ongelmista. Isompi ongelma on varmasti se ettei iso osa reservistä kolmekymmentä täytettyään jaksa juosta edes bussiin. Kuntovaatimusta ei kannata yhdistää kaikkiin muihin vaatimuksiin vaan mahdollisuuksien mukaan irrottaa se kokonaan muista vaatimuksista kuten suunnistamisesta ja aseen käyttämisestä. Juoksemisen ja suunnistamisen opettelu kannattaa erottaa toisistaan jotta huonokuntoisetkin voivat oppia suunnistamaan, voivat sitten päätyä sinne haluttuun paikkaan vaikka mopolla.

Väitän yllä mainittujen esimerkkien kaltaisia taitoja olevan jonkin verran (kiväärillä ampuminen, talvella telttailu, moottorikelkalla ajeleminen, …). Niiden opiskelu ja opettaminen voitaisiin helposti järjestää koulutettavan ehdoilla, hänen valitsemanaan ajankohtana. Koulutuksen ei tarvitse olla puolustusvoimien järjestämää.

Kuten useimmista toiminnoista, myös varusmiespalveluksesta on haittoja joista järjestäjä ei joudu vastaamaan. Siirtämällä koulutuksen järjestäjän ja ajankohdan valinta koulutettavalle voidaan näistä seikoista koulutettavalle aiheutuvien haittojen määrä minimoida tehokkaasti. Itse olisin esimerkiksi voinut jo 14 ikäisenä antaa paikallisen suunnistusseuran opettaa itseni suunnistamaan.

Mitä sitten jäisi puolustusvoimien opetettavaksi? Jos vaikka haluaa ampua isolla tykillä kovia, niin ehkä sen voisi ajatella olevan toimintaa joka sopisi kivasti sotilaille. En kyllä ihan heti keksi miksi niin tarvitsisi tehdä, puumallilla voi opetella mistä vivusta pitää vetää. Sikäli kun kyse on laitteen asemaan viemisestä kuorma-autoa peruuttamalla, niin sitä voi harjoitella lähimetsässä ilman tykkiä. En väitä etteikö esimerkiksi ison joukon operoimiseen tarvittava logistiikka olisi jonkin verran hankala simuloida, mutta eiköhän siitä aika hyvä saada jos nähdään vähän vaivaa.

Tuloksen varmistaminen

Monesti on nähty ettei julkisissa hankinnoissa aina saada tulosta jota tavoiteltiin. Miten sitten voitaisiin varmistaa, että paloittain yksityisten kouluttamat varusmiehet osaavat tarvittavat taidot? Koska monet kouluttajista haluaisivat varmaankin toiminnastaan rahallisen korvauksen, voitaisiin koulutuksen menestyksellisesti päättäneistä valita satunnaisesti muutama kokeeseen jossa voisivat demonstroida taitonsa ja lopettaa maksaminen jollei tuloksia näytä syntyvän. Esimerkiksi talvitelttailun osalta voitaisiin koulutus auditoida tai pyytää silloin tällöin jotakuta osallistujaa pitämään päiväkirjaa touhusta. Verkon yli tapahtuvan teoriakoulutuksen voisi tenttiä vaikka jossain oppilaitoksessa jotta henkilöllisyys varmistuisi.

Muita seikkoja

Muutama lainaus joita haluan kommentoida.

“Puolustusvoimilla on rooli varusmiesikäluokkien kansalaiskasvatuksessa.”

Jostain syystä pelkkä kansalaiskasvatus sana saa niskakarvat nousemaan pystyyn. Jos kansalaiskasvatusta välttämättä halutaan minä antaisin kasvattajan roolin muille kuin puolustusvoimille, olisko vaikka joku sairaanhoito-oppilaitos parempi??

“Paikallisjoukoissa tarjoutuu nykyistä laajemmat mahdollisuudet myös kokeneemman reservin henkilöstön monipuoliseen käyttöön yksilöllisten edellytysten mukaan.”

Tässä sivutaan oleellista seikkaa. Suomen oloissa puolustusvoimat on vähän kuin pankkiholvi. Tarkoitus ei ole estää, vaan tehdä ottamisesta niin kallista ettei se kannata. Hahmoteltu hajautettu koulutusmalli on helppo yhdistää systeemiin jossa reserviläisillä on nykyistä tiukempi rooli koko reservissä olon ajan. Sillä tavalla taitoja voidaan helposti ja vähän häiriötä aiheuttaen ylläpitää. Jos mukaan tähän yhdistetään muita kerettiläisiä komponentteja kuten esim. rahallinen palkkio reserviläistaitojen ylläpitämisestä niin osa reservistä voisi olla jopa käytettävissä sellaisessa melko lyhyessä aikaikkunassa joka on tarjolla ennen kuin vihulainen tulee massana rajan yli.

“Varusmiesten palvelusaikoja lyhennetään 15 vuorokaudella. Se mahdollistaa kotiutumisen ennen juhannusta ja joulua sekä entistä paremman osallistumisen kesällä pidettäviin oppilaitosten pääsyko-keisiin. Myös syksyllä kotiutuvan saapumiserän opiskelun aloittaminen helpottuu.”

Minä muuttaisin palveluksen pääosin itseopiskeluksi ja kurssien käymiseksi, silloin ne eivät häiritsisi elämää niin paljon kun kukin voisi hajauttaa osan palvelusajastaan useamman vuoden ajalle.

Koulutuksen tulevaisuudesta

 

 

En ole koskaan oikein ymmärtänyt miksi luentoja pidetään. Tai oppitunteja. Tarkoituksena on mitä ilmeisimmin opettaa käsiteltävää asiaa, mutta eikö olisi paljon nopeampaa luetuttaa asiaa käsittelevä kirja?

Minulla on taipumus väsähtää nopeasti ellei esiintyjä ole todella viihdyttävä. Äärimmäisenä esimerkkinä on sarja luentoja jotka käsittelivät erään suihkuharjoituskoneen hydrauliikkajärjestelmää. Aihe oli luennoitavaksi kohtuullisen kuiva eikä luennoitsijan omassa koulutuksessa oltu panostettu pedagogiseen osaamiseen. Suurella osalla kuulijoista oli valtavia vaikeuksia pysyä hereillä huolimatta ankaran rangaistuksen uhasta ja intensiivisestä kiinnostuksesta kyseisen teknisen laitteen toimintaa kohtaan. Törkimme sitten toisiamme jottemme olisi näyttäneet nukkuvilta.

Olen kuullut monenlaisia selityksiä luentointoon. Toiset oppivat helpommin kun kuulevat ja näkevät yhtä aikaa, ilmeinen ratkaisu olisi lukea ääneen. Luennolla voi esittää tarkentavia kysymyksiä. Voi, muttei yleensä esitetä. Sitä paitsi runsas kysymysten esittäminen johtaisi etenemiseen hitaimman nopeudella. Oman kokemukseni mukaan hitain on se joka onnistui edellisen illan bileistä houkuttelemaan jonkun kämppäänsä. Kirjaa lukiessa voi sitä paitsi palata taaksepäin niin monesti kuin haluaa, luennolla voi pudota kelkasta kun ei enää kehtaa kysellä.

Oikeasti luentoja pidetään epämääräisistä sosiaalisista syistä: opiskelijat kuuluu kerätä yhteen ja sitten niille kuuluu kertoa tärkeät asiat. Eikä tule väheksyä luennoitsijoiden simputtamista vanhempien kollegojen taholta. Varsinkin aluksi luennon pitäminen on monelle jonkinmoisen kynnyksen takana. Jos jotain positiivista haluaa hakea, niin harva kehtaa luennoida aihetta josta ei paljoa ymmärrä, ja oman kokemukseni mukaan köykäiseksi osoittautumisen pelko on motivaattorina verrattavissa viime hetken paniikkiin. Ei kai luentojen pitämistä voi kuitenkaan perustella motivoinnilla ja luennoitsijan osaamisen terävöittämisellä?

Ajan tuhlaamista luentojen valmisteluun ja pitämiseen voi vähentää videoimalla luennon. Tästä ei tietysti ole mitään iloa jos sama toistetaan jokaisessa oppilaitoksessa erikseen. Kun samoja asioita opetetaan ympäri maailman kannattaisi käyttää hyväksi valmista materiaalia ja tietotekniikan kykyä kopioida infomaatiota melkein ilmaiseksi. Videolta ei tietysti voi odottaa vastauksia kysymyksiin, mutta kansanviisauksista huolimatta ihmisen typeryys ei ole rajaton; hyvin tehty video pystyy vastaamaan useimpiin kysymyksiin ennalta.

Muutaman minuutin googlaamisella löytyi saitti joka kerää (fysiikan) luento videoita, fysiikan luento demonstraatioita ja avointa kurssimateriaalia. Vaikka en olekaan luento-opetuksen suuri ystävä niin maailmalta löytynee friikkejä joiden luennoilla opiskelijat pysyvät hereillä ilman kemiallisia apuneuvoja, tätä kannattanee hyödyntää. Osa materiaalista on vielä peräisin monien tuntemista hyvin brändätyistä yliopistoista. Brändillä on merkitystä, sillä opiskelijat tekevät käsittääkseni opiskelupaikkavalintoja pitkälti mielikuvien varassa. Sopivan yhteistyöpuljauksen kautta olisi siis mahdollista hyötyä jonkun hyvin rahoitetun laitoksen opetusresursseista ja brändistä. Samalla voitaisiin vapauttaa sekä henkilökunta että opiskelijat luennoinnin tuskasta. Tämä tarjoaisi mahdollisuuden vähentää broadcast tyyppistä opetustyötä tekevien määrää ja samalla parantaisi luentojen laatua todellisista massa luennoista huolimatta.

Jos luentoja ei pidetä, niin voi ihan hyvin kysyä mihin opiskelija esimerkiksi yliopistoja sitten tarvitsee? Saa sieltä ainakin leiman jonkinlaisesta tietämisen tasosta, mutta tentissä menestyminen ja harjoitustöiden tekeminen riittänee osoittamaan osaamisen ilman luentojen kuuntelemistakin. Laiskana miehenä haluaisin jättää vähemmälle samojen hommien tekemisen silloin kun kyseessä ei ole jonkin kädentaidon opettelu. Silloinkin uskon useimmiten olevan mahdollista järjestää harjoitukseksi jotain sellaista joka parantaa maailmaa muutenkin kuin oppimistuloksen kautta.

Haluaisin merkittävästi hämärtää opiskelun ja työnteon välistä rajaa. Käytännössä laittaisin opiskelijat suoraan mukaan tutkimukseen tai tilaustöihin, teoriaopinnot siinä rinnalla pitkälti omatoimisesti. Yliopisto laskuttamaan VTT-tyyliin tilaustutkimuksesta ja sen sijaan, että hallinto vetää välistä niin opiskelijoille prosentit laskutettavasta työstä.

 

 

Feedbacks and bonuses

 

When I try to think through some phenomenon or a policy proposal I like to look for feedback loops. Perhaps this is a result of my background, while I’m not an engineer I have been exposed to so much electronics that I sometimes slip into thinking that the world is like an electronic circuit. This is not as bad as it seems, one just needs to remember that a lot of work has been done to make electronic components behave like their theoretical counterparts. Human behavior is usually quite complex and careful consideration is needed when decisions are made based on a simplified model.

A definition for feedback can be found from wikipedia. As an example: picture a large dam made of sand. As long as the water level stays low enough the water stays in the reservoir, but if even  a small trickle starts, it takes some of the sand with it and makes a better channel for the water. This in turn makes the trickle larger, which takes more sand with it. Pretty soon there is a ravine and the water is rushing out. This is positive feedback, the flow is amplified by the feedback (i.e. erosion of the channel). Reaction of the system to a change is to change the system more to the direction of the change. In negative feedback the feedback signal has an opposite polarity compared to the change. This can result in a system that stays close to a value as it tends to return to it after a disturbance.

Money can act as a feedback mechanism. You get paid, you show up at work and usually do what you are told to do. You are promised a bonus and you work hard to earn it. Sounds fairly simple and foolproof. But is it?

I have been lucky enough to work in organizations filled with experts and as is sometimes the case in such organizations, my boss has usually known much less about what I have been doing than I do. In this situation I find it difficult to put much emphasis on verbal praise, after all my boss didn’t really know how hard it was to achieve my targets. So the one feedback mechanism available has been money. Targets are set, I exceed them and I get a fat bonus. Everybody is happy.

But after a few years I realised that I seldom thought about the extra reward when I was working. When extra money was the sole motivator the value of my contributions were “perhaps” smaller compared to situations where I was internally motivated. The feedback loop didn’t close and in practice the money was wasted. This excellent story and this fine clip seem to explain why. According to the video if a task is difficult money is a bad motivator. Apparently this has been proven by many experiments. I blame someone for not telling me.

Nousuista ja laskuista

 

(Katso myös)

Helsingin Sanomat kirjoittaa ansiokkaasti kiitotieremontin vaikutuksista ruuhkaliikenteeseen. Jutun loppuun on laitettu tiedoksi lentojen määrä: “Helsinki-Vantaalle laskeutuu vuosittain noin 88 500 lentoa. Saman verran on myös nousuja.”. Parhaiden pilkunviilausperinteiden mukaisesti nauroimme ääneen. Viimeinen lausehan on selvästi redundantti. Meillä asioita ei kuitenkaan jätetä puolitiehen, varsinkaan silloin kun ne eivät ole tärkeitä.

Helsingissä ei valmisteta lentokoneita eikä siellä ole lentokonepurkaamoa tai pitkäaikaisvarastointia. Aikataulumuutosten tai myöhästymisten vuoksi mille tahansa satunnaisesti valitulle vuoden jaksolle voi syntyä muutaman koneen vaihtelu.

Vanha sanonta “Mikä lentäen menee se putkessa tulee” on harvinaisen tosi. Purjelentokoneilla matkalentoa harrastettaessa pilotti pyrkii lentämään tietyn reitin, joka usein päättyy lähtökentälle. Melko usein reittivalinta on kuitenkin vaativa ja matkan loppuun suorittaminen osoittautuu mahdottomaksi, pakottaen maastolaskuun. Kone on suunniteltu helposti purettavaksi ja tuodaan takaisin auton perävaunussa, “putkessa”. Tästä syystä esimerkiksi Räyskälässä nousujen ja laskujen määrässä lienee havaittava ero. Purjelentokoneita ei Helsinki-Vantaalla muun toiminnan luonteen vuoksi kuitenkaan operoida.

Entä jos koneita tuhoutuu korjauskelvottomiksi?  Kaikissa lento-onnettomuuksissa kone ei tuhoudu täysin korjauskelvottomaksi, mutta toisaalta joissakin tapauksissa kukaan ei kuole vaikka kone tuhoutuukin, esimerkkinä maassa tapahtuvat tulipalot. Tämän perusteella arvaisin, että jostakin lähteestä löytämäni 117 fataalia onnettomuutta vuonna 2011 kuvastaa hyvin ennakoimatta tapahtuneiden koneen tuhoutumisten määrää. Toisen lähteen mukaan päivässä on noin 70000 kaupallista lentoa. Tästä päättelin että 117/(70000*365)*88500~=0.4 jostain lähtenyttä lentoa jäisi nousematta seuraavalle lennolle. Kuulostaa aika isolta, ilmeisten hiharavistusten lisäksi arvion tarkkuutta rajoittavat ainakin Suomen todennäköisesti keskimääräistä pienempi onnettomuustiheys. Tähän vaikuttavat ainakin paikallisten toimijoiden taso ja varusteet sekä esimerkiksi EU:n musta lista jolla häädetään heikoimmat lenkit.

Huumori meni edellisessä kappaleessa ehkä vähän mauttomaksi, mutta jos luvun 0.4 jakaa vaikka kymmenellä jotta se kuvaisi paremmin Helsinki-Vantaan tilannetta niin voi jo esittää vakavamman kysymyksen: voitaisiinko suuronnettomuuksiin varautumiseen lentokentällä käytetyllä rahalla säästää enemmän ihmishenkiä jossain muualla?

Translate »