ถุงพลาสติก

การแยกแยะระหว่างเหตุการณ์เสียงที่เป็นอันตราย เช่น เสียงปืนกับเหตุการณ์ที่ไม่เป็นอันตรายถึงชีวิต เช่น ถุงพลาสติกแตก อาจหมายถึงความแตกต่างระหว่างความเป็นกับความตาย นอกจากนี้ยังสามารถกำหนดว่าจะปรับใช้เจ้าหน้าที่ความปลอดภัยสาธารณะหรือไม่ มนุษย์และคอมพิวเตอร์มักสับสนระหว่างเสียงถุงพลาสติกแตกกับเสียงกระสุนจริง ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา มีความลังเลในระดับหนึ่งเกี่ยวกับการนำระบบตรวจจับกระสุนปืนแบบอะคูสติกที่เป็นที่รู้จักกันดีมาใช้ เนื่องจากอาจมีราคาสูงและมักไม่น่าเชื่อถือ ในการศึกษาเชิงทดลอง นักวิจัยจากวิทยาลัยวิศวกรรมศาสตร์และการศึกษาคอมพิวเตอร์แห่งมหาวิทยาลัยฟลอริดาแอตแลนติก มุ่งเน้นไปที่การจัดการความน่าเชื่อถือของระบบตรวจจับเหล่านี้เนื่องจากเกี่ยวข้องกับอัตราผลบวกลวง ความสามารถของตัวแบบในการแยกแยะเสียงได้อย่างถูกต้อง แม้ในสถานการณ์ที่ละเอียดอ่อนที่สุด จะแยกความแตกต่างของรูปแบบที่ได้รับการฝึกฝนมาเป็นอย่างดีจากรูปแบบที่ไม่มีประสิทธิภาพมากนัก ด้วยภารกิจอันน่าหวาดหวั่นในการนับเสียงทั้งหมดที่คล้ายกับเสียงกระสุนปืน นักวิจัยได้สร้างชุดข้อมูลใหม่ซึ่งประกอบด้วยการบันทึกเสียงของการระเบิดของถุงพลาสติกที่เก็บรวบรวมจากสภาพแวดล้อมและเงื่อนไขต่างๆ เช่น ขนาดถุงพลาสติกและระยะห่างจากการบันทึก ไมโครโฟน การบันทึกจากคลิปเสียงมีระยะเวลาตั้งแต่ 400 ถึง 600 มิลลิวินาที นักวิจัยยังได้พัฒนาอัลกอริทึมการจำแนกประเภทโดยใช้เครือข่ายประสาทเทียม (CNN) เป็นพื้นฐาน เพื่อแสดงให้เห็นถึงความเกี่ยวข้องของความพยายามรวบรวมข้อมูลนี้ จากนั้นจึงใช้ข้อมูลร่วมกับชุดข้อมูลเสียงกระสุนปืนเพื่อฝึกโมเดลการจำแนกประเภทตาม CNN เพื่อแยกแยะเหตุการณ์กระสุนปืนที่คุกคามชีวิตออกจากเหตุการณ์การระเบิดของถุงพลาสติกที่ไม่คุกคามชีวิต ผลการศึกษาซึ่งตีพิมพ์ในวารสารSensorsแสดงให้เห็นว่าเสียงกระสุนปืนปลอมสามารถสร้างความสับสนให้กับระบบตรวจจับเสียงกระสุนปืนได้อย่างไร ร้อยละเจ็ดสิบห้าของเสียงถุงพลาสติกถูกจัดประเภทผิดว่าเป็นเสียงกระสุนปืน แบบจำลองการจำแนกประเภทตามการเรียนรู้เชิงลึกซึ่งฝึกฝนด้วยชุดข้อมูลเสียงในเมืองยอดนิยมที่มีเสียงกระสุนปืนไม่สามารถแยกความแตกต่างของเสียง ถุงพลาสติก จากเสียงกระสุนปืนได้ อย่างไรก็ตาม เมื่อใส่เสียงถุงพลาสติกเข้าไปในการฝึกแบบจำลอง นักวิจัยค้นพบว่าแบบจำลองการจัดหมวดหมู่ของ CNN ทำงานได้ดีในการแยกแยะเสียงกระสุนจริงจากเสียงถุงพลาสติก Hanqi Zhuang, Ph.D., ผู้เขียนอาวุโสกล่าวว่า "ในฐานะมนุษย์ เราใช้ประสาทสัมผัสเพิ่มเติมและประสบการณ์ที่ผ่านมาในการระบุเสียง ในทางกลับกัน คอมพิวเตอร์ได้รับการฝึกฝนให้ถอดรหัสข้อมูลที่มักไม่เกี่ยวข้องหรือมองไม่เห็นด้วยหูของมนุษย์" Hanqi Zhuang, Ph.D., ผู้เขียนอาวุโสกล่าว อาจารย์และประธานภาควิชาวิศวกรรมไฟฟ้าและวิทยาการคอมพิวเตอร์ วิทยาลัยวิศวกรรมศาสตร์และวิทยาการคอมพิวเตอร์ "คล้ายกับการที่ค้างคาวโฉบไปรอบๆ วัตถุต่างๆ ขณะที่พวกมันส่งคลื่นเสียงความถี่สูงที่จะสะท้อนกลับมาหาพวกมันในช่วงเวลาต่างๆ กัน เราใช้สภาพแวดล้อมที่แตกต่างกันเพื่อให้อัลกอริทึมการเรียนรู้ของเครื่องมีการรับรู้ที่ดีขึ้นเกี่ยวกับความแตกต่างของเสียงที่เกี่ยวข้องกัน " สำหรับการศึกษานี้ เสียงที่คล้ายกระสุนปืนถูกบันทึกในสถานที่ที่มีความเป็นไปได้ว่าจะมีการยิงปืน ซึ่งรวมถึงสถานที่ในร่มและกลางแจ้งทั้งหมดแปดแห่ง กระบวนการเก็บข้อมูลเริ่มจากการทดลองถุงประเภทต่างๆ โดยเลือก ถังขยะที่มีความเหมาะสมที่สุด คลิปเสียงส่วนใหญ่ถูกจับโดยใช้อุปกรณ์บันทึกหกเครื่อง เพื่อตรวจสอบขอบเขตที่โมเดลการจำแนกเสียงอาจสับสนโดยกระสุนปืนปลอม นักวิจัยได้ฝึกโมเดลโดยไม่ให้โมเดลสัมผัสกับเสียงถุงพลาสติก มีตัวอย่างกระสุนปืน 374 ตัวอย่างที่ใช้ในการฝึกโมเดล ซึ่งได้มาจากฐานข้อมูลเสียงในเมือง นักวิจัยใช้ 10 คลาสจากฐานข้อมูล (ยิงปืน สุนัขเห่า เด็กเล่น แตรรถ เครื่องปรับอากาศ เพลงข้างถนน ไซเรน เครื่องยนต์เดินเบา ค้อนทุบ และเจาะ) หลังจากการฝึกอบรม หุ่นจำลองก็ถูกนำมาใช้เพื่อทดสอบความสามารถในการปฏิเสธเสียงถุงพลาสติกให้เป็นเสียงกระสุนจริง