吉戴大学邀请南乌拉尔国立大学的科学家们一同参与一项国际赠款，以最终确定和实施一个监测十字路口污染物运输排放的系统。
南乌拉尔国立大学开发的AIMS生态系统不仅仅是红绿灯的添加剂。这是一个使用网络方法基于大数据聚合对车辆污染物排放进行动态监测的设备。
城市中的街道监控摄像头可让您监控街道和道路网络的面积高达40千平方米。在人工智能的帮助下，可以通过它跟踪和识别什么？首先，道路交通的参数。每单位时间内有多少辆汽车通过十字路口，它们是什么类型的车辆，它们的平均速度和轨迹，在十字路口损失的时间以及拥堵程度。还有一个全球公认的参数LOS——服务水平，用从A到F的拉丁字母表示——从自由交通到混乱的交通拥堵。
然而，如果任务更复杂——准确估计排放水平，包括碳和氮氧化物、碳氢化合物、烟尘、甲醛、二氧化硫、苯并芘、煤油、汽油，以及PM2.5和PM10中最小的部分，分别不超过2.5纳米和10纳米？
若只通过摄像机来观测，只能从这个列表中识别出一丝烟灰。
顺便说一句，汽车开走了，羽流中的“云”一直存在，直到它消散。如何看待和评估它？
当然，您必须求助于数学模型的帮助。同时，不要忘记考虑许多参数，主要是大气参数——气温、湿度、压力、风速。城市发展的密度也很重要。
例如，存在这样的模型，使用“干线”程序实施的计算方法——是在圣彼得堡开发的，2019年相应的方法得到了 全苏国家标准的批准。在西方世界，COPERT4和OSPM方法和模型被积极用于估计机动车辆的排放量及其扩散。它们基于收集的统计数据，羽流的再循环部分（剩余的“云”）表示为矩形。这样的模型并不总是给出可靠的结果。
由弗拉基米尔•谢佩列夫领导的南乌拉尔国立大学汽车运输系的一组科学家选择了一种困难但可靠的方法——使用纳维-斯托克斯方程对羽流的表面部分进行建模。来自数学和计算机建模系的亚历山大•格鲁施科夫副教授和南乌拉尔国立大学数字产业研究与教育中心的首席研究员伊娜•耶柳希娜也参与了计算过程中。
纳维-斯托克斯微分方程组描述了一个非常复杂但至关重要的物理过程——考虑到湍流的液体或气体的运动。顺便说一句，亨利•纳维尔和乔治•斯托克斯生活在19世纪，他们还没有学会如何以一般的方式求解他们的方程。解决方案的存在以及从中获取导数的能力是七个著名的千禧年数学问题之一，克莱研究所在2000年承诺为此提供百万美元的奖励。
当然，在特定情况下，是的，通过使用人工智能，可以求解这样的方程。南乌拉尔国立大学的科学家们继续“风暴”其变种。结果是AIMS生态系统进行计算的基础。
AIMS生态系统由几个模块组成。第一个计算十字路口的交通量（并且能够“在一个摄像机上”工作）。第二个计算排放量，第三个确定运输基础设施的使用效率（完全相同的LoS）。第四个模块在线调节交通信号灯的相位。最后，第五个是分析模块，研究交通流量，确定排放水平，并为前一个模块，即交通控制器提供有关如何设置交通信号灯的数据，以免造成交通拥堵，车辆不会在十字路口停留太久，污染空气。
AIMS生态系统已经在几个城市安装。在南乌拉尔国立大学网站上，您可以使用它来监测彼尔姆三个十字路口和车里雅宾斯克两个十字路口的交通和运输排放。这是一个演示版本。在我们的城市，它监测南乌拉尔国立大学主楼附近广场以及伏罗希洛夫街和共青团大街交叉口的空气质量。
南乌拉尔国立大学副教授弗拉基米尔•谢佩列夫根据4个城市的数据，设法获得了一些有趣的事实。例如，公共汽车在排放量中占有很大份额，占总质量的 40%。弗拉基米尔•谢佩列夫解释说：“原因之一是，与其他类型的车辆相比，公共交通在受管制的十字路口的速度最低，延误最多。使用人工智能提取、解释和聚合大量异构数据，为交通工程师提供了额外的工具，以确保公共交通的‘优先次序’和可持续智能交通系统的形成”。
最后，在任何数字技术的应用中，总是会出现一个问题——是否有可能在模拟技术的帮助下做同样的事情？使用熟悉的物理和化学方法检测排放的“普通”传感器？
弗拉基米尔•谢佩列夫和他的同事使用移动环境柱进行了这样的比较，该移动环境柱是一种配备有“模拟”设备的车辆，用于确定天气条件和大气污染。南乌拉尔国立大学的生态学家中就存在着这样一个带轮子的实验室。
基于计算机视觉的排放浓度与实验室测量同时计算结果的重合率为75-82%。这是一个很好的指标。
同时，一个AIMS生态系统虚拟柱的部署和维护比使用模拟传感器便宜3-5 倍，并且比功能高出许多倍！
虽然南乌拉尔国立大学的科学家在《数学》杂志和其他国际科学期刊上发表文章，但由于马格尼托哥尔斯克钢铁厂的支持，该系统已经在马格尼托哥尔斯克实施。城市形成企业，照顾居民的健康，在城市中引入生态边界。在第一阶段，12个哨所已经在城市的主要十字路口运作，在下一阶段，计划覆盖城市的整个街道和道路网络。该工厂已准备好评估运输排放数据，以便在防止最大允许浓度的任务中调节工厂本身的排放。
在当地自然管理委员会的协助下，在彼尔姆设立了三个数字环境监测站。车里雅宾斯克也有帖子，AIMS生态系统创建者的合作伙伴是电信公司Intersvyaz 和Rostelecom。
同时，该系统引起了圣彼得堡，阿拉伯联合酋长国和沙特阿拉伯的兴趣。国际合作伙伴可能会用他们的国家拨款来支持环境职位的实施。这意味着南乌拉尔国立大学AIMS生态系统排放数字监测项目将迎来一个美好的未来，不仅在俄罗斯，而且可能在全世界！