Gender and Age-Based Violations in Motorcycle Behaviours: A Case Study in Marrakesh
تقدم هذه الورقة نظاماً يعتمد على التعلم العميق باستخدام نماذج YOLOv11 وCNN للكشف عن مخالفات مرورية محددة للدراجات النارية في مراكش مع تحليل ارتباطها بعمر السائق وجنسه لتعزيز السلامة الطرقية الحضرية وإنفاذ القانون.
المؤلفون الأصليون:Ayoub Charef, Adel EL QASSOUARI, Zahi Jarir
في الشوارع الصاخبة للمدن عبر العالم النامي، تُحدث ثورة هادئة في وسائل النقل تغييرًا في كيفية تنقل الناس. فقد شهدت الدراجات النارية طفرة في شعبيتها، حيث قدمت بديلًا مرنًا ومنخفض التكلفة للسيارات، لا سيالما في الأماكن التي يمثل فيها الازدحام المروري واقعًا يوميًا. وفي مراكش بالمغرب، تشكل هذه المركبات ذات العجلتين الآن أكثر من ستين بالمائة من جميع مستخدمي الطريق. وبينما يجلب هذا التحول الكفاءة، فإنه يستحدث أيضًا شبكة معقدة من تحديات السلامة؛ إذ إن الطريقة الفريدة التي يتسلل بها السائقون عبر المساحات الضيقة ويتنقلون في التقاطعات المزدحمة تخلق مخاطر ليس عليهم فحسب، بل وأيضًا على المشاة وسائقي المركبات الأكبر حجمًا. ولفهم وتحسين السلامة، يتجه الباحثون إلى مجال من العلوم يسمح للآلات برؤية وتفسير العالم تمامًا كما يفعل البشر. فباستخدام الكاميرات والبرمجيات المتقدمة، يمكن للعلماء الآن مراقبة تدفقات حركة المرور، وتحديد سلوكيات معينة، وحتى التعرف على الأشخاص خلف المقاود. ويتجاوز هذا النهج مجرد العد البسيط؛ فهو يسعى لفهم العنصر البشري في حركة المرور، والبحث عن أنماط في كيفية تفاعل مجموعات مختلفة من الناس مع قواعد الطريق.
لقد ذهب فريق من الباحثين من جامعة القاضي عياض بمراكش بهذا المفهوم خطوة أبعد من خلال بناء نظام مصمم لرصد العادات الخطرة بين سائقي الدراجات النارية. ويركز عملهم على أربعة مخالفات محددة تؤدي تكرارًا إلى الحوادث، وهي: القيادة بدون خوذة، واستخدام الهاتف المحمول أثناء القيادة، وتجاوز الإشارات الحمراء، والترنح بشكل عشوائي (الزجزاج) بين المركبات الأخرى. ولدراسة هذه السلوكيات، قام الفريق بتثبيت كاميرا عالية الدقة عند تقاطع مزدحم معروف بحركة المرور الكثيفة للدراجات النارية. وعلى مدار عدة أيام، سجلوا أكثر من سبع ساعات من لقطات الفيديو، حيث رصدوا الإيقاع اليومي للمدينة خلال ساعات الصباح والظهيرة والمساء. وقد أصبحت هذه البيانات المرئية الخام هي الأساس لاستقصائهم، مما سمح لهم بمراقبة عادات القيادة في العالم الحقيقي كما تحدث بالفعل.
يعتمد جوهر منهجهم على نوع متطور من الذكاء الاصطناعي يُعرف بالتعلم العميق. استخدم الباحثون أولاً أداة كشف قوية لمسح إطارات الفيديو وتحديد كل دراجة نارية وسائق. وبمجرد العثور على مركبة، يقوم النظام بالتركيز لتحديد وجه السائق. ومن هناك، حلل البرنامج ملامح وجه محددة لتقدير عمر السائق وتحديد جنسه. ثم تم ربط هذه المعلومات الديموغرافية مباشرة بالأفعال التي يقوم بها السائق. وقد تم تدريب النظام على التعرف على حالات غياب الخوذة، أو وجود يد تمسك هاتفًا بالقرب من الوجه، أو تجاوز خط التوقف عكس إشارة حمراء، أو تحرك الدراجة النارية في مسار متعرج وغير متوقع بين السيارات. ومن خلال ربط هوية السائق بما يفعله، استطاع الباحثون تجاوز الإحصاءات العامة لرؤية ما إذا كانت أنواع معينة من الناس أكثر عرضة لارتكاب قواعد محددة.
كشفت نتائج هذا التحليل عن أنماط واضحة ومتميزة في سلوك السائقين. وأظهرت البيانات أن العمر عامل مهم في مدى احتمالية ارتكاب الشخص لمخالفة ما. فالسائقون الذين تتراوح أعمارهم بين ثمانية عشر وخمسة وعشرين عامًا كانوا الأكثر عرضة لاستخدام الهواتف المحمولة أثناء القيادة، حيث أظهرت هذه الفئة أعلى معدلات التشتت عبر الجنسين. وفي المقابل، ظهرت الفئة العمرية من ستة وعشرين إلى خمسة وثلاثين عامًا بشكل متكرر في البيانات المتعلقة بعدم ارتداء الخوذات. وعندما تعلق الأمر بالجنس، وجدت الدراسة أن السائقين الذكور يرتكبون المخالفات بمعدلات أعلى عمومًا من الإناث في جميع الفئات. وكان هذا واضحًا بشكل خاص في الممارسة الخطيرة المتمثلة في التعرج بين المركبات، حيث شكل الشباب من الذكور في سن ثمانية عشر إلى خمسة وعشرين عامًا ما يقرب من ثلث جميع هذه الحوادث. كما لوحظ أن السائقات الإناث، لا سيما في الفئات العمرية الأكبر سنًا، يرتكبن مخالفات أقل بكثير.
ولفهم هذه النتائج، بنى الباحثون نموذج قرار رسم خارطة لكيفية تفاعل العمر، والسلوك السابق، والجنس للتأثير على خيارات السائق. وأشار التحليل إلى أن العمر هو المتنبئ الأقوى بالسلوك الخطر؛ فالسائقون الأصغر سنًا كانوا أكثر عرضة للمخاطرة، بينما كان السائقون الأكبر سنًا يميلون إلى الامتثال أكثر. كما أشار النموذج إلى أن تاريخ السائق يهم؛ فأولئك الذين خرقوا القواعد في الماضي كانوا أكثر عرضة لفعل ذلك مرة أخرى، مما يشير إلى أن القيادة غير الآمنة غالبًا ما تكون عادة مستمرة وليست خطأً لمرة واحدة. وبينما لعب الجنس دورًا، إلا أن تأثيره لم يكن بقوة تأثير العمر، وكان غالبًا يعتمد على السياق المحدد للمخالفة. فعلى سبيل المثال، بينما كان الشباب من الذكور هم المخالفون الأكثر تكرارًا بشكل عام، كانت هناك مواقف محددة كان فيها الفرق بين سلوك الذكور والإناث أقل وضوحًا.
تخلص الدراسة إلى أن هذه الأنظمة الذكية توفر طريقة واعدة لتعزيز سلامة المرور دون الاعتماد فقط على المراقبة البشرية. فمن خلال الكشف التلقائي عن المخالفات وربطها بالخصائص الديموغرافية للسائقين، يمكن للسلطات الانتقال نحو تنفيذ واستراتيجيات تعليم أكثر استهدافًا. فبدلاً من تطبيق نهج شامل على جميع السائقين، يمكن تخصيص حملات السلامة لمعالجة المخاطر المحددة التي يواجهها الشباب أو التشتت الذي يؤثر بشكل خاص على الفئة العمرية من ثمانية عشر إلى خمسة وعشرين عامًا. ويشير الباحثون إلى أنه بينما عمل نظامهم بشكل جيد مع البيانات التي جمعوها، فإن التحسينات المستقبلية يمكن أن تشمل عوامل مثل الظروف الجوية وكثافة حركة المرور لجعل التنبؤات أكثر دقة. وفي نهاية المطاف، يوضح هذا العمل أنه من خلال فهم الأنماط البشرية وراء مخالفات المرور، يمكن للمدن تطوير طرق أذكى وأكثر فعالية لحماية الجميع على الطريق.
ملخص تقني: الانتهاكات القائمة على النوع الاجتماعي والعمر في سلوكيات ركوب الدراجات النارية
بيان المشكلة أدى التوسع الحضري السريع والتحول نحو استخدام المحركات في الدول النامية، لا سيما في مراكش بالمغرب، إلى جعل الدراجات النارية تشكل أكثر من 60% من مستخدمي الطرق. وبينما توفر الدراجات النارية الكفاءة والفعالية من حيث التكلفة، إلا أن انتشارها أدى إلى ظهور تحديات حرجة تتع لسلامة الطرق. فغالباً ما يمارس السائقون سلوكيات خطرة مثل التعرج بين حركة المرور، وتجاوز الإشارات الحمراء، وإهمال معدات السلامة. تفتقر إدارة المرور الحالية إلى أنظمة شاملة قادرة على تحليل سلوك السائق وربطه في آن واحد بالعوامل الديموغرافية (العمر والنوع الاجتماعي) لتوجيه التدخلات المستهدفة. وتعتمد الأدبيات الحالية غالباً على نماذج التعلم العميق القديمة (مثل YOLOv3/v4)، أو تستخدم بيانات واقعية غير كافية، أو تركز بشكل ضيق على انتهاكات معزولة بدلاً من تقديم رؤية شاملة لسلوك السائق.
المنهجية تقترح الدراسة نظاماً ذكياً يدمج الرؤية الحاسوبية والتعلم العميق للكشف عن انتهاكات المرور وتحليل الارتباطات الديموغرافية. تتبع المنهجية مساراً متعدد المراحل:
جمع البيانات: تم التقاط لقطات فيديو عالية الدقة من تقاطع يشهد كثافة مرورية عالية في مراكش خلال فترات زمنية يومية مدتها ست ساعات (10:00–12:00، 13:00–15:00، 17:00–19:00) لتغطية أنماط حركة المرور المتنوعة. تتضمن مجموعة البيانات أكثر من 7 ساعات من اللقطات التي تتميز بصور وجه واضحة للتحليل الديموغرافي.
كشف الأجسام (الدراجات النارية والركاب): يستخدم النظام نموذج YOLOv11 (الإصدار الحادي عشر من You Only Look Once) للكشف في الوقت الفعلي عن الدراجات النارية، والركاب، والخوذات، والهواتف المحمولة. تعتمد البنية على شبكة عصبية تلافيفية (CNN) مع تقنية "الحد من التكرار الأقصى" (non-max suppression) لضمان الكشف الدقيق في البيئات المعقدة والديناميكية.
تتبع الأجسام: لمراقبة مسارات الركاب وكشف الحركات غير المنتظمة، يدمج النظام مرشحات كالمان (Kalman filters) للتنبؤ بالموقع وخوارزمية التعيين الهنغاري (Hungarian assignment algorithm) لربط الأجسام عبر الإطارات. يسمح هذا بتحديد سلوكيات التعرج (zigzagging) بالنسبة للمركبات الأخرى.
التحليل الديموغرافي:
كشف النوع الاجتماعي: تعالج نموذج يعتمد على الشبكات العصبية التلافيفية (CNN) ملامح الوجه المستخرجة من الفيديو لتصنيف جنس الراكب. تتضمن البنية طبقات تلافيفية، وتطبيع الدفعات (batch normalization)، والتجميع (pooling)، والإسقاط (dropout) لمنع الإفراط في التخصيص (overfitting).
كشف العمر: يتبع نهج CNN مماثلاً لتقدير الفئة العمرية للراكب (18–25، 26–35، 36–45، 46–55، 56+) بناءً على معالم الوجه ومحاذاته.
منطق كشف الانتهاكات: يحدد النظام أربعة مخالفات محددة:
عدم الامتثال لارتداء الخوذة: يتم الكشف عنه من خلال مقارنة عدد الركاب بعدد الخوذات المكتشفة.
استخدام الهاتف المحمول: يتم التعرف عليه عبر التعرف على الوجه لتحديد موقع السائق، يليه تحليل وضعية اليد للكشف عن إمساك الهاتف أو استخدامه بالقرب من الوجه.
انتهاكات الإشارة الحمراء: تتم مراقبتها باستخدام كاميرا إضافية وتقنية OpenCV للكشف عن لون الإشارة الحمراء؛ ويتم تسجيل المخالفات إذا تقدمت دراجة نارية عبر التقاطع. টি التعرج (Zigzagging): يتم الكشف عنه من خلال تحليل مسارات الإحداثيات (x, y) لتحديد التذبذبات الكبيرة أو الحركات غير الخطية بين المركبات.
تخزين البيانات: يتم تخزين جميع الانتهاكات المكتشفة والبيانات الديموغرافية المرتبطة بها في Firebase لإجراء التحليل الإحصائي اللاحق.
المساهمات الرئيسية
تكامل النماذج المتقدمة: تستخدم الدراسة YOLOv11، وهو إصدار أحدث مقارنة بنماذج YOLOv3/v4 المنتشرة في الأدبيات الحالية، لتحسين سرعة ودقة الكشف في السيناريوهات الحضرية الواقعية.
الارتباط الديموغرافي: على عكس العديد من الدراسات السابقة التي تركز فقط على كشف الانتهاكات، تربط هذه الدراسة صراحةً بين الانتهاكات والديموغرافيا من حيث النوع والعمر، مما يوفر فهماً دقيقاً لأنماط سلوك السائقين.
إطار عمل شامل للانتهاكات: يراقب النظام في آن واحد أربعة أنواع مختلفة من الانتهاكات (استخدام الخوذة، استخدام الهاتف، الإشارات الحمراء، والتعرج) بدلاً من عزل المخالفات الفردية.
مجموعة بيانات واقعية: تستند هذه الدراسة إلى مجموعة بيانات تم جمعها من تقاطع حضري محدد وعالي الكثافة في مراكش، مما يعالج الفجوة الناتلة عن نقص البيانات الواقعية في سياقات الدول النامية.
النتائج كشف تحليل البيانات التي تم جمعها عن اتجاهات متميزة فيما يتعلق بالارتباط بين الديموغرافيا والانتهاكات:
اتجاهات العمر: أظهرت الفئة العمرية 18–25 أعلى ميل للانتهاكات في جميع الفئات، بما في ذلك عدم ارتداء الخوذة (22% للذكور) والتعرج (32% للذكور). كما سجلت هذه الفئة أعلى المعدلات في استخدام الهاتف المحمول. بينما أظهرت الفئة العمرية 26–35 طفرة ملحوظة في انتهاكات الإشارة الحمراء (30% للذكور)، لكنها لم تسجل أعلى المعدلات في عدم ارتداء الخوذة.
اتجاهات النوع الاجتماعي: أظهر السائقون الذكور باستمرار معدلات انتهاك أعلى من الإناث في جميع الفئات. وتحديداً، شكل الذكور في الفئة العمرية 18-25 نسبة 32% من انتهاكات التعرج و22% من حالات عدم ارتداء الخوذة. كانت معدلات انتهاك الإناث أقل عموماً، حيث بلغت ذروتها عند 25% لاستخدام الهاتف المحمول في الفئة العمرية 18-25، لكنها انخفضت بشكل كبير في الفئات العمرية الأكبر.
تحليل شجرة القرار: حدد نموذج شجرة القرار العمر كعامل محدد رئيسي لسلوك الانتهاك، يليه تاريخ الانتهاكات السابق. ووجد أن النوع الاجتماعي هو عامل ثانوي يعتمد على السياق. أظهر السائقون الأصغر سناً (18-25) معدل انتهاك بنسبة 51%، مقارنة بـ 47% للفئة العمرية 26-35.
الأهمية والادعاءات يدعي البحث أن النظام المقترح يحقق دقة عالية في تحديد الانتهاكات ويربط بنجاح هذه المخالفات بملفات ديموغرافية محددة. تكمن أهمية هذا البحث في قدرته على:
تعزيز إنفاذ قوانين المرور: من خلال توفير قدرات مراقبة آلية في الوقت الفعلي تقلل من الحاجة إلى التدخل البشري.
توجيه التدخلات المستهدفة: تسمح الرؤى الديموغرافية للسلطات بتطوير استراتيجيات تعليم وإنفاذ قانون خاصة بالعمر والنوع الاجتماعي (على سبيل المثال، التركيز على تشتت الانتباه بسبب الهاتف المحمول والتعرج للشباب الذكور، وعلى الامتثال للإشارة الحمراء لأولئك في أواخر العشرينيات والثلاثينيات من العمر).
تحسين سلامة الطرق الحضرية: من خلال الحد من السلوكيات الخطرة، يساهم النظام في تقليل معدلات الحوادث وتحسين ديناميكيات حركة المرور العامة في البيئات الحضرية.
يخلص المؤلفون إلى أنه بينما يعد النظام فعالاً، يجب أن يستكشف العمل المستقبلي دمج العوامل البيئية (الطقس، كثافة حركة المرور) وتقنيات الذكاء الاصطناعي المتقدمة (التعلم المعزز العميق) لتعزيز القدرات التنبؤية ودعم مبادرات المدن الذكية.