在城市街道上，你总能看到行人戴着耳机或耳塞，他们的脸紧贴着手机，漫步时对周围环境浑然不觉。这种行为被称为“twalking”，并非没有危险。戴耳机的行人往往听不到预示即将发生伤害的声音提示，如喇叭声、呼喊声或接近的汽车声。因此，过去七年中，美国因twalking导致的伤害和死亡人数增加了三倍。此外，去年美国的行人死亡人数达到了自1990年以来的最高水平。
为了应对这一日益增长的公共安全问题，哥伦比亚数据科学研究所的研究人员正在设计一种智能耳机系统，以警告行人即将发生的危险。这些耳机配备了微型麦克风和智能信号处理功能，能够检测接近车辆的声音。如果附近出现危险，系统会向行人的耳机发送音频警报。研究团队正在开发原型并在哥伦比亚附近的街道上进行测试。一旦开发完成，这种智能可穿戴系统可能有助于减少行人伤害和死亡。
Fred Jiang，哥伦比亚工程学院的电气工程助理教授和数据科学研究所的成员表示：“我们正在探索一种新的领域，开发一种廉价且低功耗的技术，为行人创建音频警报机制。”智能耳机项目于2017年获得了美国国家科学基金会120万美元的资助，自那时起，团队已在IEEE物联网杂志上发表了两篇会议论文和一篇期刊论文。他们还获得了包括ACM会议最佳演示奖和IEEE会议最佳演讲奖在内的多个荣誉。
研究团队包括哥伦比亚电气工程系主任Peter Kinget，北卡罗来纳大学教堂山分校计算机科学教授Shahriar Nirjon，以及巴纳德学院心理学教授Joshua New。哥伦比亚和北卡罗来纳大学的研究生也参与了该项目。
智能耳机的研究和开发非常复杂：它涉及在耳机中嵌入多个微型麦克风，并开发一个低功耗数据管道来处理行人附近的所有声音。它还必须提取出预示即将发生危险的正确提示。
该管道将包含一个超低功耗的定制集成电路，该电路从声音中提取相关特征，同时使用很少的电池电量。研究人员还使用最先进的数据科学技术来设计智能耳机。用户智能手机上的机器学习模型将分类来自城市街道和附近车辆的数百种声学提示，并在用户处于危险时发出警告。该机制将被设计成让人们能够识别警报并迅速响应。团队目前正在实验室和纽约市的街道上测试其设计——纽约市以其拥堵和嘈杂的声音而闻名。
巴纳德的心理学教授New表示，他将进行感知和行为实验，以研究如何有效地向在城市中戴着耳机行走的行人提供警报。
Jiang表示，他的目标是开发出哥伦比亚智能耳机系统的原型，然后将该技术转移给一家商业公司。他说：“我们希望一旦完善，这项技术将被商业化并大规模生产，从而帮助城市减少行人死亡。”