العمليات الضخمة الخفية سر دقة خرائط جوجل

حققت الخرائط التى نستخدمها فى التنقل تقدمًا كبيرًا فى وقت زهيد؛ فقد تحولنا منذ التسعينات من صناديق القفازات المحشوة بالخرائط الورقية إلى الألواح الأرضية المنثورعليها خرائط ماب كويست الورقية MapQuest printouts التى خضعت لتطبيق سيرىSiri  أو لنظيرتها المجهولة من شركة جوجل. تكتظ الخرائط وراء كل تلك الأصوات بكمية من البيانات أكثر بكثير مما يدركه معظم الناس. وفى زيارتى الأخيرة لمدينة ماونتن فيو Mountain View، ألقيت نظرة خاطفة على كيفية قيام فريق خرائط جوجل بجمع خرائطهم وتدعيمها بمجموعة من الخوارزميات والأعمال اليدوية الدقيقة _ وهو جهد يطلقون عليه " الحقيقة الأساسية ". وقد تم إطلاق المشروع عام 2008، ولكن تم الاحتفاظ به طى الكتمان حتى بضعة سنوات مضت. وقد استمر هذا المشروع فى الازدهار حتى أصبح يغطى الآن  51دولة. هذا وتلعب فيه القواعد الرياضية دورًا كبيرًا فى استخراج المعلومات من الأقمار الاصطناعية والصور الملتقطة من الجو وبرنامج تحديد صور الشوارع Street View.

A few of the features that can be extracted algorithmically from Google Street View data.

ويقول براين ماكليندون Brian McClendon نائب رئيس شركة خرائط جوجل Google Maps فى هذا الشأن:" صمّم برنامج Street View الذى تم إطلاقه عام 2007، كوسيلة لتحسين استخدام المستخدم للخرائط، وذلك من خلال مساعدة الأفراد على تصوّر شكل المنطقة المحيطة بمكان تواجدهم". وأضاف ماكليندون قائلاً:"لكننا سرعان ما أدركنا إن أحدى أفضل السبل لرسم الخرائط هو ضرورة توافر سجل بصور شوارع العالم، والرجوع إلى تلك الصور عند الحاجة إلى التصحيح".

كما يقول مانيك غوبتا Manik Gupta مدير مشرف على مدراء منتجات شركة Google Maps:" عندما إزدادت البيانات المجمّعة ببرنامج Street View، رأى الفريق إن فائدة هذا البرنامج أصبحت أكثر من كونه من مجرد مراجعة سريعة لبياناتهم". ويضيف غوبتا قائلاً:" قطعت سيارات Street View أكثر من 7 مليون ميل من ضمنها 99% طرق عامة فى الولايات المتحدة، وهى فى الواقع تتيح لنا بناء طبقات جديدة من البيانات بناءً حسابيًا من المعلومات التى تم استخراجها."

هذا وتقتبس هذه القواعد الرياضية أساليب من الرؤية الحاسوبية Computer Vision والتعلّم الآلى Machine Learning لاستنباط مزايا مثل أرقام الشوارع المرسومة على جوانب الطريق، وأسماء الشركات، وغيرها من النقاط المهمة، بالإضافة إلى حدود السرعة المقررة وإشارات المرور الأخرى. حيث يتابع ماكليندن قائلاً: " إن علامات الوقف بسيطة، وقد تم تصنيعها لتُتبع. أما القيود المفروضة على التحويل Turn Restrictions التى تُظهر الاتجاهات التى يمكنك الانعطاف بواسطتها عند تقاطع طرق معين، فهى بحد ذاتها صفقة كبيرة فى مجال التنقل، إلا إنه يصعب ضبطها مع الخوارزميات؛ فأحيانًا الأسهم التى تخبرك أى المنعطفات مسموح بها تكون مرسومة على الطرقات وأحيانًا ترسم فى لافتات، كما يمكن أن تكون بألوان وأحجام مختلفة. أضف إلى ذلك، إن خطوط فصل حارات المرور Lane Markers أكثر صعوبة لإنها ليست مترابطة. إلا إننا فى طريقنا للتغلب على هذه التحديات."

Invisible to ordinary users, information about turn restrictions are built into Google maps.

كما يضيف ماكليندن قائلاً: " تعد علامات الطريق صفقة كبيرة أيضًا؛ حيث يمكن للسائقين اتباع الإرشادات الشفاهية للتطبيق بسهولة كبيرة إذا توافق ما يسمعونه مع ما يشاهدونه على الطريق، غير إنه فى بعض الأحيان يختلف الاستهجاء أو الاختصار المستخدم على علامات الطريق. لذلك يعد تطابق ما يُكتب على العلامات فى حقيقة الأمر بمثابة مشكلة صعبة شديدة الأهمية."

هناك خوارزميات أخرى تستخرج بصمات المبانى والمرتفعات من القمر الاصطناعىْ والصور الملتقطة من الجو. هذا وتتواجد أغلب المبانى فى الولايات المتحدة الآن على خرائط جوجل. كما تستخرج تقنيات الرؤية الحاسوبية نماذج مفصّلة ثلاثية الأبعاد لمعالم مثل برج سبيس نيدل Space Needle (برج إبرة الفضاء الشهير) فى مدينة سياتل Seattle. وقد ذكرت شركة جوجل أن استحواذها الأخيرعلى شركة Skybox، وهى شركة تصوير تلتقط صور للأرض من الأقمار الصناعية على درجة عالية من الدقة_ على الأقل فى البداية_ هو تحسين لدقة خرائطها المنتجة.

Google uses computer vision techniques to extract 3D models of landmark buildings from satellite and aerial imagery.

إن الأقمار الاصطناعية والقواعد الرياضية رغم ذلك تأخذك فقط لنصف الطريق؛ لذا توظف شركة جوجل جيشًا صغيرًا من مشغلى النظم (لم تذكر بالتحديد كم عددهم) لفحص الخرائط يدويًا وتصحيحها باستخدام برنامج خاص يسمى أطلس Atlas. وهناك عدد قليل من الأفراد خارج الشركة قد شاهدوا هذا البرنامج مستخدمًا بالفعل، إلا إنه هناك مشغل نظم يعد بمثابة أكثر فريق مشغلى الخرائط إنتاجًا وكفاءةً، وهو نيك فولمار Nick Volmar الذى شرح البرنامج أثناء زيارتى للشركة.

هذا ويبدو إن ما يراه مشغل النظام مشابهًا لعرض خرائط الأقمار الصناعية المختلطة Hybrid Satellite Map View فى خرائط قوقل لكنها بخطوط ورموز ملونة بألوان مميزة غير مألوفة؛ فالطرق على سبيل المثال ملونة طبقًا لاتجاه طرق السفر؛ حيث تشير الأسهم الخضراء والحمراء إلى المنعطفات الناشئة من تقاطع طريق معين. كما قام فولمار ببراعة بالنقر فوق مربعات على إحدى جانبى الشاشة للتبديل فيما بين طبقات الخريطة. كما تظهر وتختفى إشارات المرور التى تم إلتقاطها بخدمة Street View imagery.

عرض فولمار كيف يقوم مشغل النظام بإصلاح الطريق الذى خرج عن محاذاة تصوير القمر الصناعى، وذلك بالنقر فوق الطريق وسحبه إلى مكان يظهر لدى القمر الصناعى. قد يبدو الأمر سهلاً، وربما ممتعًا وليس خلافًا لعملية تعديل خريطة الشارع المفتوح Open Street Map. كما راجع فولمار ومشغلين آخرين عشرات الآلاف من المشكلات التى تم الإبلاغ عنها يوميًا من قبل مستخدمى خرائط قوقل وإصلاحها حسب الحاجة.

Operators can highlight a road (top left) and drag it into alignment with satellite imagery.

أظهرت إحدى الخرائط علامات طريق الأولوية فى المعبر الرئيسى لسان فرانسيسكو، مع عرض الخطوط التى تمثل حجم حركة المرور. كما يستخدم جوجل خاصية إشارات تحديد المواقع فى الهواتف المحمولة فى توضيح حالة الحركة المرورية لعدة سنوات، وقد أقّر غوبتا أن إشارات الموقع يمكن أيضًا أن تكون مصدرًا جيدًا لمعلومات أخرى، مثلاً عن القيود المفروضة على التحويل، أو الطرق ذات الاتجاه الواحد. إلا إنه امتنع عن الإدلاء بالتفاصيل قائلاً:" تستخدم جوجل خاصية تحديد المواقع بطرق متعددة، لكن لا يمكننى التحدث عن شئ محدد غير ذلك".

كما تحصل شركة جوجل، بالإضافة إلى فولمار، على مساعدات تختص بالخرائط أيضًا من مواطنين عاديين عن طريق برنامجها رسم الخرائط  MapMaker، الذى تم إطلاقه عام 2011 ويعمل الآن فى أكثر من 220 دولة، وكان الهدف من ذلك هو تحسين مستوى خرائط جوجل فى البلدان النامية وغيرها من المناطق التى لا تتوفر فيها مصادر مفصلة ودقيقة عن الخرائط. وأضاف فولمار قائلاً: " كنا قد عينا مستخدمين لإضافة خريطة بالمعلومات Mapping info تقوم على احتياجات المستخدمين؛ حيث تقوم بتحليل المعلومات وتنظيمها وتقديمها بطريقة تسهل من استيعابها، وتعد هذه الخرائط مهمة بالنسبة للمستخدمين" . كما يتابع غوبتا قائلاً ":قدمنا أيضًا آداةً وصورًا جيدة ملتقطة بالأقمار الصناعية، وبالتالى يستطيع المستخدمين السير على تلك الصور."

كما يمكن للناس تقديم بيانات عن الحدائق مثلاً والممرات وغيرها من الأماكن القريبة من المنازل التى لا تتمكن سيارات Street View من الذهاب إليها. هذا وقد رسم ماكليندن ممرات المشاة فى شارع ويندى هيل على الخريطة وهى منطقة تنزه معروفة مجاورة. وقال فى هذا الصدد:" كنت قد عينت طريقى على ال GPS حتى ذلك التل وأضفت مسارات أكثر دقة."

كان من السهل مع مشاهدة الشاشة التى أشار إليها فولمار خلال عرض أطلس التجريبى، الشعور بما أطلق عليه أتلانتيك " الخريطة العميقة Deep Map" الكامنة وراء ما تراه عند سحب خرائط جوجل ومعاينتها على جهاز اللاب توب أو الهاتف المحمول. وهناك الآن المزيد من البيانات للبحث فيها، فالمعلومات لا تدور فقط حول تصميم الطرق ولكن أيضًا حول فكرة كيفية وصل الأشياء ببعضها. وأيضَا لاتدور المعلومات فقط حول شكل المبانى، ولكن عن ما فى داخلها. وختامًا يبدو أن الخرائط تزداد تعمقًا يومًا بعد يوم فى توضيح المواقع والأماكن.

Street signs captured algorithmically from Street View imagery can be seen inside Atlas. So can information about traffic flow.

التصنيف: 
المصدر: 
http://www.wired.com/2014/12/google-maps-ground-truth/