New York, New York! 

 A gateway to knowledge: the entrance to the New York Public

located at the corner of Fifth Avenue and Forty-second Street in Manhattan

 

  

Editor: Amitava Dutta‐Roy *********************** 

Publications Committee Chair: Benjamin Schall **************************************** 

 The Monitor  is  a monthly  publication  of  the  NY  Section  of  the  IEEE,  the  leading  not‐for‐profit technical and professional association  in the world dedicated to advancement of technology  in the service of humanity. This association of mainly electrical and electronics engineers promotes  free exchange  of  ideas  on  technology  breakthroughs,  innovations  using  existing  ideas,  research  and development between  the members who work  in academia,  industry and government.  It has  can boast  of  having  more  than  407,000  members  around  the  globe  organized  in  ten  regions  for administrative purposes. By the New Year of this year, almost 167,000 of them either joined for the first time or resumed their membership after a period of lapse! That is impressive by any standard. That  is why we say that the  IEEE  is the  largest association of professionals  in the world. Six of the IEEE’s administrative regions cover the United States and Region 7 covers Canada. Europe falls under Region 8. This region also includes the African countries, the republics of the former USSR and many countries in the middle and near East (all west of Pakistan and Afghanistan).  The Caribbean, Mexico and South America a are grouped under Region 9.  The Region 10   comprises of Asia, Australia and New Zealand. The New York Section in Region 1 is one of the largest in  the  IEEE  community  and  has  more  than  4,100  members.  It  presently  has  local  chapters 

 

corresponding to nine of the main technical Societies of the  IEEE and three affinity groups. The NY chapters and the affinity groups regularly invite IEEE members and guest speakers with multifarious expertise to give presentations on the latest in technologies. In keeping with the IEEE’s philosophy of serving the humanity these presentations are usually open to the members of the community where we  live and work. Usually, most of the presentations also carry continuing education credits (CEU) certified by the IEEE. Please visit http://ieee.org  for more information on the history of the IEEE and on how you could join the IEEE. The Monitor  serves  to disseminate opinions and knowledge not only  from  the members but also from  those who  are  interested  in  advancement of  technology  for our  common  good.  It  contains articles, reviews, tales of experiences and calendar of interesting events in the IEEE community and all around the world. New York  is  located at an  important crossroad of the world and  the Section members are fortunate to be able to interact with people from many countries and many disciplines who in one way or the other influence the march of technology. We thank you for visiting our site. We hope that it will be  informative to you and whet your appetite to join us  in one or more of our presentation where you will meet some Section officers and they will welcome you as a member of the IEEE. Perhaps, you will also feel inspired to write for the Monitor. Good reading!  

_________________________________________________________________ 

The following officers of NY Section were elected for the  

continuation of the activities of  IEEE NY Section  in 2011* 

We hope that it will be  informative to you and whet your appetite to join us  in one or more of our presentation where  you will meet  some  Section  officers  and where  they will welcome  you  as  a member of the IEEE. 

Section Chair   Darlene Rivera Section Vice Chair ‐ Chapter operations   Balvinder Blah Section Vice Chair – Section activities  Shu‐Ping Chang Treasurer  Kai T. Chen Secretary  Amitava Dutta‐Roy Senior past Chair  Warner W. Johnston Junior past Chair  David Horn  

 

 

*The executive  committee of  the  IEEE New York Section meets nine  times a year, on  the  second Wednesday of  every month  excepting  in  the months of  February,  July  and August  at Con  Edison building on  Irving Place x West 14th Street. Unless otherwise notified,  the meetings  start at 12.30 

 

p.m.  and  adjourn  at  2.30 p.m. All members of  the  Section  are welcome  to  attend  the meetings. However, if you plan to attend a meeting please write in advance to the Section chair Darlene Rivera (dcaprio983@yahoo.com). Please also notify Paul Sartori  (p.sartori@ieee.org)  for  inclusion of your name in the security list of the building. 

__________________________________________________________ 

A personal message from the Editor

I  feel much honored by the decision of the executive committee of the  IEEE‐NY Section to entrust me with the Monitor. Thank you. We will give a facelift to the Monitor and we will do it together. I always wanted to see a Monitor more interesting from technical, informational and social points of view that would be palatable to our readers. However, if we tried to progress in that direction even a tiny bit the Monitor would need more space than what was available  in  its older 16‐page printed format. Furthermore, the rising cost of printing hard copies and mailing them has been a drain on the Section’s meager budget. Thus,  it  led to a proposal that the Monitor goes  fully online and the Section gives the responsibility to an editor who could spend considerable time making sure of the smooth running of this operation. The executive committee unanimously accepted this proposal. We know  that  some of  the  IEEE members will  feel  inconvenienced by  the decision  to go only online. However,  we  do  not  see  any  other  alternative. Many  of  the  other  IEEE  publications  have  also migrated to online editions instead of printing and mailing hard copies; it costs more to subscribers wishing  to  receive print versions  (see your  renewal notice). Given  the  scarcity of physical  storage space and the convenience of reading online majority of the IEEE members agrees with the strategy.  

We would very much like to make the publication a unique forum of news and ideas truly useful to our members. This calls for an expansion of the scope of the publication. After all, engineers are not isolated  individuals but  live  in communities and  interact with  their members all the  time. My goal will be to make the Monitor more readable and utilitarian by all around us. Certainly, we shall give priority to the calendar of events and news of our Section followed by other news on technology and original articles. However, that should not prevent us from publishing the review of a book, a Web site, a show or a concert that one or more of members living in the tri‐state area may find enjoyable. We would welcome advertisements (e.g., products, courses, events and employment opportunities) from both nonprofit and  for‐profit entities, especially  from companies who would  like  to offer  job opportunities to engineers. If you run a company yourself or have contacts with the marketing and HR departments of prospective advertisers please spread the news around. As an online publication, space for the contents should not be a problem as long it is well architected and easily navigable. We should also be able to lower the time gap between submission of contents and their publication. It is also our desire to start a Monitor blog so that the members can voice their concerns and opinions and we can post last‐minute “stop press” messages. It will certainly take some months to get up to full speed. Until then please be patient with me. 

 

To achieve  these  lofty goals  I will certainly need your cooperation, continuous vigilance, criticisms and suggestions. I will keep my eyes and ears always open to your feedback. 

It  is not usual  for an editor  to show gratitude  in  the pages of a publication. However,  I  feel  that  I would morally  fail  in my  task  if  I did not  thank Mano Mohan Maheshwari and Mohammed Khalid Raza  for  the  encouragement  and  help.  Raza  and  I  talked many  times  over  the  Joomla  project.  I express my thanks to his family who let me intrude upon their privacy at odd times of day and night. Lastly,  this  first  issue  of  the Monitor  would  not  be  up  today  without  the  encouragement  and patience of my wife Maria Cristina while I worked on the project until wee hours of the morning, day after day.   

Thank you all for reading my personal message. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                              

   Electric power? It all started with Thomas A. Edison.  

Read about the funny side of Edison’s business  acumen recorded in the archives of a now‐defunct  

museum that Mel Olken discovered  

 

Curt Harler writes about how computer  Security systems can detect odd human  behavior: Experiments at Ohio State University,  Columbus  

 

 

 

 

 

 

 

 

EDITORIAL

New York, January 2011 

The Editor, Monitor 

Happy New  Year  to  all of our  readers! According  to  the  records  at  the  IEEE headquarters,  1,485 engineers until the end of last year joined the folds of the NY Section. We would like to give a special welcome to the new members  joining our Section  in 2011 and the members upgraded to become Senior Members, Life Members, Life Senior Members, Fellows and Life Fellows. A Please accept our congratulations  for your  loyalty to the  IEEE and professional contributions to the society. We urge you to participate  in our activities and  thus make yourself known  to other members. You will  find many of the meetings of our Section listed in the Monitor calendar of events. You will also find much information,  brochures  and  posters  by  visiting  our  Section  Web  site  by  logging  on  to http://ewh.ieee.org/r1/new_york/  maintained  so  well  by  our  Webmaster  Harold  Ruchelman. Neither user’s name nor password is required to visit this site. 

Furthermore, you will find most IEEE meetings posted at the IEEE vTools Meeting system by logging on  to http://meetings.vtools.ieee.org. This site  is also open  to anybody  to view. You do not need user’s  name  and  passwords  unless  you  want  to  list  your  own  Chapter  or  Section meeting. We encourage all of you to get familiar with the two sites. 

This  is  the  first  issue of  the Monitor under  the new editorship. We have  tried our best  to post a reasonable appearance. We will still need to work hard on a few more  issues of the publication to make it better.  

In this activities section, you can read the news of our Section and Chapter activities. We hope that in the months to come all of you will some way or the other will be participating our meetings.  

On October 13, 2010, the 2011 officers of the Section were elected by secret ballots. You may find the  names  of  all  2011  elected  officers  of  the  Section  and  the  chairs  of  its  Chapters  and  Affinity Groups  in  the pages “About Us.” We congratulate Darlene Rivera  for being elected as the chair of the Section. She has been most active in the Women in Engineering Affinity Group and last year she was the vice chair of the Section. We have every hope that the Section will prosper under her able stewardship.  

On the same October 13, 2010, the Life Members Affinity Group also held  its election of the 2011 officers.  In this activities section we will publish the  results of the elections of other Chapters and Affinity Groups as everybody  recovers  from a  festive season of eats and drinks and gives us more information.  

 

This section for activities  in this  issue also contains a report by Michael Miller, former Section chair and a former editor of the Monitor on the annual award ceremony and dinner of the joint Chapters of  the  IEEE Power & Energy Society  (PES) and  Industrial Applications Society  (IAS). The event  took place on October 13, 2010 at Pete’s Tavern, a landmark eatery on Irving Place, New York. 

 The  credit  for  the  current  issue’s  cover  story  goes  to  Mel  Olken,  the  Section  historian  who discovered a mine of stories on Thomas Alva Edison, the father of electrical  industries, as we know them today, by searching through the archives of a now‐defunct  library at Schenectady  in up‐state New York. The brief  stories contributed by our Olken,  the NY Section’s historian are hilarious and show the cunning business acumen of Edison. 

We were  able  to  persuade  Curt  Harler  of  Strongsville,  OH,  a  scientist, mountain  climber,  “cave crawler,” and a veteran technology journalist to write about his favorite topic of computer‐assisted security  system.  His  story  concerns  the  system  installed  inside  the  campus  of  the  Ohio  State University. Harler’s  article  goes  to  show  how  far we  have  come with  the  computer  science  and optical technology in less than thirty years. It is simply amazing. 

David Weiss, our former Section chair, reviews a book on the Future of Civil Engineering published by the American Society of Civil Engineers (ASCE) in 2009. Weiss questions some of the assumptions made  in  the  book.  However,  he  writes  that  the  book  should  open  the  eyes  of  all  professional engineering societies such as the IEEE. 

We also cite  two  interesting Web sites you can visit. We  thank Ken Vought, a  former chair of  the Section  for  contributing one of  them.  This  editor while prowling  at  a  computer  fair  in New  York discovered the second site. 

There  will  be  many  exciting  stories  in  the  next  issue  as  well.  We  will  continue  to  search  for interesting items. Matthew Nissan who held many positions in our Section writes about his feelings when his work took him from the hustle and bustle of Manhattan to the relative tranquility of Long Island. He thinks he is an expat. We too miss Matthew. Ken Vought reviews “The Field: The Quest for the Secret Force in the Universe” of Lynne McTaggart, a controversial figure for the scientists. Do not miss the next issue. 

In the meantime, browse through our calendar of events page, print and send the attached form to William Perlman with your check  to secure your place at our Annual Dinner and Dance, Saturday, February 12. The event will take place in the Hilton Hotel and Towers, Avenue of the Americas x 53 rd Street in Manhattan, New York. Judging by his experience, this editor can assure you that it will be an excellent value  for money. Our colleagues at the Section, William Perlman and Ralph Tapino go out of  their way  to make  the annual event,  the  food,  the drinks and  the ambiance enjoyable and palatable.  Bring  your  spouse  or  partner.  Coincidentally,  it  will  be  a  couple  of  days  before  the Valentine’s Day. Our event may even be a good present. What are you waiting for?  

 

CONTENTS

 

NY SECTION ACTIVITIES 

PES / IAS Annual Awards Function, October 13, 2010 

Reported by Michael Miller* 

Every year the PES / IAS New York Joint Chapter honors those awarded Outstanding Engineer, by the Society and the NY Chapter, and to those who have given unstintingly of their time to the Chapter work.  Each member accumulated amazing 10, 20, 30 or 40 years of service.   

 

These awards are an indication of the dedication of our members. In 2010 the awards went to: 

 

William Coyne – 40 years of service. 

Harold Ruchelman – 40 years of service. 

Thomas Hui – 10 years of service. 

William McGarrigle – 10 years of service. 

 

The  purpose  of  the  Outstanding  Engineer  Award  Program  is  the  public  recognition  of  the professional and technical excellence, major accomplishments, and contributions made by PES/IAS members.  Five important criteria characterize two Outstanding Engineer Awards: 

1.Outstanding technical contributions to the power engineering profession.   

2.Outstanding professional and leadership contributions to the power engineering profession.   

3.Significant contributions to the local community representing the power engineering profession. 

4.Outstanding contributions in the area of power engineering education.   

5.Service to the PES/IAS and/or IEEE. 

 

Dominic Francone received the Outstanding Society Engineering Award and Arnold Wong received the PES Outstanding Chapter Engineering Award. 

 

Sometime  in  the  past  the Chapter  noted  the  lack  of Power  Engineering  Courses that  were  being  offered  in the Colleges within our area.  Thus,  for  the  first  time  in 2006,  to  promote  Power Engineering  Courses,  the  Chapter  initiated  a program  to  award  a  scholarship  to  anyone  in the NY Metropolitan  Area  taking  a  accredited Power  Engineering  Course.  The  candidate required  to  be  recommended  by  the Dean  of the  college and  / or his/her academic advisor.  Our  first  recipient  was  Ms.  Patricia  Murphy, 

from Brooklyn Polytechnic. This year, as in the past years, the Chapter had the pleasure of awarding of the $1,000 scholarship to promote power engineering, we hope that this will also be an annual event at the Chapter.   

The Award Dinner was held on October 13, 2010 at Pete’s Tavern, Irving Place, New York. 

At this event we thanked our past Chair, Ajoy K. Das, and our incoming Chair, Neil Wiesenthal with an appropriate plaque and a pin respectively.   

We  remembered  the  passing  of  our  past  Chair,  John Michelsen,  and  our  Outstanding  Engineer Dominic Francone and honored then with a minute of silence.  Dominic left us on August 28, 2010. 

 

Our  keynote  speaker was Matthew  T.  Brown,  P.E.,  Project Director  at URS and  IEEE Senior Member. He has  thirty years of experience  in  the management, engineering and construction of power delivery and power generation projects worldwide. He  spoke eloquently on  the need  for a “clear and concise process one that supports the  transformation of our nation’s  energy  industry  and  encourages  long‐tern  investment  in  our power infrastructure with specific focus on the T&D infrastructure.” 

  

 

 

Matthew Brown indicated the challenges we face: 

• Better utilization of our power grid. • Development of clean coal technology. • Smart Grid Technology – HVDC • Wind power • Better distribution of gas for power. • Plan for an energy infrastructure. • Creation of the next generation of engineers. 

 

He characterized the current market as: 

• Grid reliability concerns, aging infrastructure. • Lack of a U.S. energy bill.  • Growth of the renewables that can drive power investments. • Politics and fear. • 2003 blackout issues and their aftermath. • Rising security concerns. 

 

Brown ended on a positive note: “A number of technological  initiatives have begun.   They provide significant  cause  for optimism. However  they need  to be matched by equivalent and  coordinated regulatory  and  social  initiatives  that would  promote  and  finance  project  that  are  of  ‘substantial 

regional or national significance’”. 

 

The talk of Ajoy Das that followed Matthew Brown’s speech highlighted some recent activities in the HVDC arena. 

 

 

“With advent of high power semiconductor device and rising demand for green power technology, HVDC plays an important role when long transmission is required,” said Das. 

 

Ajoy Das emphasized the key points: 

Market drivers for HVDC 

• Anticipated offshore wind power. • AC and DC Comparison Stability. • HVDC system Configurations. • Multi‐converter series and parallel connection. • Conventional AC breakers  in parallel with a resonance circuit 

and metal oxide varister can isolate the faulty lines.  • Solid state breakers comprising a bidirectional switch. • Multi terminal HVDC.  • DC ring bus. 

 

It was a most  informative session and appreciated by all who attended.   Ajoy Das, who  is also the Chair  of  the  PES/IAS Awards Committee  organized  this  event  and we  are  grateful  to him  for his efforts to make it both enjoyable and educational. 

 

 

*This report was contributed by Michael Miller, Life Senior Member represents the NY Section at the Metro Engineering Society Council (MESC). Miller, now an  independent consultant, has been active at the IEEE for many years and was a chair of the Section. 

**********************************************************************************

 

COVER STORY

On the Human Side...  

SOMETIMES A LITTLE LYING HELPS

Mel Olken*

Handling of all  things electrical was considered sort of a new art  in the  late 1880s and only a  few knew how  to practice  it. Those who did were  looked upon by  the general public almost as mystics who possessed knowledge that reached far beyond the daily experiences of "common folk." On not a few occasions the electricians of the day, even the more respected ones, used their mystical  image and  pushed  the  truth  to  their  advantage. We  get  a  glimpse  of  some  of  the  amusing  incidents associated with the  implementations of early generating plants and distribution circuits as collected and archived by one John Anderson at the now defunct GE Museum, Schenectady, NY. (Most of the text below  is quoted verbatim from the original collection of Anderson.)   One such  incident may be traced back to the installation of Edison's three‐wire central power station at Sunbury, PA.  

But before we  get  to  Sunbury  a bit of background history would perhaps help us  to  identify  the “mystics” and visualize the circumstances that led to the hilarious incidents. Think of the Pearl Street generating  station,  installed  in  NYC's  Wall  Street  district  by  Edison  that  began  operation  on September 4, 1882.    It was a two‐wire system, that  is to say  electricity  "went"  on  one  wire  and  "returned"  on another.      A  drawback  of  this  approach  was  the  large amount of expensive copper needed at the low voltage of 110  Volts.  It  was  quickly  realized  by  Edison,,  and simultaneously  by  Dr.  John  Hopkinson  in  England,  that usage of  three wires  for  the conduction of electricity, so that there was 110V between the center wire and each of the  other  two,  could  lead  to  saving  of  copper.  The neutral wire carried little current if lamps were balanced on the two 110V circuits. Exactly this "Edison connection" is used until today, over 100 years later, in all homes. Initial tests by Edison's coworker, William S. Andrews, of this scheme were successful and a new installation at Sunbury, PA was planned by Edison for the spring of 1883. 

 

 

 

 

Andrews and Frank J. Sprague, of the electric trolley fame, were in charge of setting up the dynamos and wiring the town of Sunbury. Edison made occasional visits  just to give advice.   During one visit, "Andrews told him that people around the town and prespective [sic] customers were asking him a   

lot of questions that he couldn't answer.  Edison said: 'This  is a new business, Andrews. You've just got to lie like thunder!' "[1].  Upon reading the transcript of his recollections at a later date, Andrews commented  that,  "lie  like  thunder  was  perhaps  a  little  too  blunt  for  publication.    Better  say 'prevaricate.’ ”  

The station started operation on the 4th of July, 1883, amidst the usual fireworks. With the exception of only a few glitches it performed well initially, as well as for the next 20 years. However, a week or so after its initiation there was a thunderstorm, during which "a boy rushed into the station and cried out that the city hotel was on fire. Andrews jumped into his coat and hurried down there. He found a large crowd assembled in the rain... When he got inside the building Mr. Andrews saw at once what had happened. The wires  that brought  the  current  to  the  lamps were  twisted  around  the metal [gas]  fixture,  and...  static  induced  by  the  electrical  storm..  .produced  snappy  sparks  and  flashes greatly alarming  the proprietor and  the house guests. The trouble  passed  after  a  little,  and  after  assuring  the customer, Mr. Andrews went back to the station. 

"The next day the proprietor of the hotel called upon him to take out all the wires.  'I couldn't have an occurrence like that of yesterday  repeated.' He  said.  'Take out  the wires.'  'Just a minute,' replied Mr. Andrews, 'let me have a serious word or two with 

you.    That was  a  very  serious  electrical  storm  yesterday.  You do not realize  it perhaps, but the  lightning struck this building, and  if  it had not been for those electric wires in here, you would have nothing left this morning but a heap of ashes. Those sparks you saw were the lightning passing off to (the) ground, and the wires carried it away.' He was very much impressed.  'Do you really believe so? Well, if that's so we'll let the wires stay in a little longer.' And stay in they did." Edison's instructions to lie paid off. Prevarication saved the day. 

On  another  occasion,  also  in  the  1880s, William  Potter,  an  "expert" with  the  Thomson‐Houston Company, was sent to troubleshoot a power generating plant in Durham, SC. The trouble was quickly detected and one evening when Potter and the station operator were in the station,"….in  walked the president of the local gas company. He announced his identity, and then, with scarcely a warning, he pulled a pistol out of his hip pocket and began flourishing it toward the dynamo, which was running steadily, emitting a  few blue sparks and spits of blue  flame as was often  the way with dynamos  in those early days.  'I've  come here  to  see  the machine  that's going  to put me out of business,' he declared, 'and I'm going to do something to stop it.' Then he seemed about to fire his pistol at the dynamo. Mr. Potter, astonished for a moment, instantly exclaimed; 'Have a care there!  If you want to shoot up that electric dynamo, you can do it, but your first bullet will cause a streak of lightning to 

 

come out of  that machine and  strike you on  the  spot.    If you even point  that gun with  its metal, toward the dynamo, you may make  it spit  lightning.  Don't go near  it with your gun. You can't fool like  that  around  an  electrical machine.'  The  gas  president  looked  bewildered,  but  just  at  that moment  the dynamo  gave  forth  a bigger blue  spark  than usual,  and  it was quite enough  for  the visitor. He hastily jammed the pistol back in his pocket and got out the door."[2] 

Sigmund Bergmann was not above the Edison tactic of pushing the truth a little. He had worked for Edison in Newark in the early 1870s, making telegraph instruments.  In 1880 he set up his own shop to make  electrical  equipment  at  108 Wooster  Street  in  NYC,  and  eventually made  the  bulk  of Edison's electric  lamp sockets, switches, meters, etc. during  the 1880s. Bergmann's shop was  in a building with  other  renters,  all  supplied  (generated?)  power  by  common  shafting  from  a  central steam engine. Edison provided Bergmann with a dynamo to test  the  fixtures and this dynamo was connected to the common shaft.   Soon after the dynamo's  installation, "some of the other tenants complained that their power was falling off, so the owner of the building, suspecting that the dynamo might be the cause, called on Bergmann and told him that he would raise his bill for steam power on account of  the extra  load entailed on his  [steam] engine by  the new electrical machine. Bergmann offered strenuous opposition to this, and told the owner that he could show him how little power the machine absorbed. Having thrown off the belt, he pointed out that the armature ran in air touching nothing and adding, 'Try it yourself, you can turn it easily with one hand!' The owner did so, and was unwillingly  convinced  that  he must  look  elsewhere  for  the  leak  in  his  power!"  [2]  As  a word  of explanation, it can be pointed out that a dynamo must be up to speed and have electrical current in its field winding before  it will extract power from the steam engine. This was a  fact well known to Bergmann but not to the uninitiated. Again, prevarication saved the day. 

Bergmann and Co. grew rapidly and moved to a large building on the northwest corner of 17lh street and  Avenue  B  during  October  of  1882,".  .  .and Mr.  Edison  reserved  the  entire  top  floor  for  his personal  use  as  a  private  laboratory...  The  business  of  Bergmann  Company  was  carried  on successfully and profitably for many years..." until he "finally sold out to the Edison General Electrical Company  in  1889,  and  about  1896 Mr.  Bergmann  went  to  Germany,  where  he  established  the Bergmann Elektricitats Werke  in Berlin."[3] He was also  involved with  the  formation of  the Union Electricitats Gesellschaft (Electrical Society). Being a good mechanic and especially a good business man, all his endeavors flourished.  Bergmann died in Berlin at 76 years of age on July 7, 1927. 

 

[1]  Interview with W.S. Andrews, Hammond  File C‐135, Hall  of  Electrical History,  Schenectady Museum Association, Schenectady, NY.  [2] Hammond File  J‐454, HOEH.  [3] Hammond File E‐18, HOEH. 

*Mel Olken is a Life Fellow of the IEEE, the Editor-in-Chief of Power and Energy (a publication of the IEEE PES). He has been associated with the IEEE in various capacities is now the Historian of the IEEE NY Section.

 

COMPUTER SECURITY

COMPUTER SECURITY DETECTS ODD HUMAN BEHAVIOR* SYSTEM SEES TROUBLESOME PATTERNS BEFORE THEY BECOME PROBLEMS By Curt Harler**  Researchers at The Ohio State University, Columbus, have developed a campus security system that actually views and analyzes the way people move around the campus. It “remembers” typical traffic patterns  in  certain  areas  of  campus  and  it  spots  anomalies.  It  will  flash  on  a  person  weaving erratically:  is  that person having a stroke, drunk, or  lost? Why did another person  stop and stand behind a tree that most walkers move quickly past?  Although the system  is deployed today – and has been since Fall 2009 – when  it  is fully functional, the Ohio State application promises to give campus security the control and global view that most central security stations can only dream about. It will work in most locations: corporate office parks, college campuses, or public areas.  Security officers demand a high‐resolution security camera that works quickly and accurately. They add on niceties…a big, wide‐angle view that makes  it easy for security to know exactly where they are  located on the screen and helps them  identify problems before they become crises. To top the wish list, add fast, accurate cameras that pan to a particular trouble spot.  Ohio State’s smart system does that and more. The system – a mature version that actually works but  still  is  being  improved —  scans  views  of  thousands  of  people  and  identifies  potential problems – people who may be intruders or intoxicated or just lost. Since most have a habit of  doing  the  same  thing  at  the  same  time  –  say  enter  a  building  at  8  a.m.,  or  move purposefully toward a parking deck at 5 p.m. – the computer looks for unusual behavior.  “The system uses activity analysis and behavior analysis,” says James W. Davis, Ohio State professor  of  computer  science  and  engineering.  He  developed  the  system  and  now  is expanding its capabilities.  “If I am interested in a particular individual or aggregation I can push that individual into the program and get a value of how typical their activity pattern is,” Davis explains. The longer the 

 

system runs, the more astute it becomes. The system does not know what problem the person presents – only that they are acting abnormally. “We care what you do, not who you are,” Davis says.  “We are not trying to replace the human at the desk. But for a security guard trying to follow 100 cameras, this detects the onset of abnormal behavior and allows security to intervene,” Davis says.  GETTING THE BIG PICTURE  Security cameras pan, tilt, and zoom (PTZ) and rotate 90 degrees up/down. However, when security looks through these cameras, they get only a tiny "soda straw" view of the world. And as they move the camera around, they can easily lose a sense of where they are looking within a larger context. In OSU's system, cameras take snapshots from every direction. The result is a seamless panorama, used to create a 360‐degree, high‐resolution view.  Cameras choose the closest view to the incident. “For this we have to know the height of the building (to the camera mounting station) as well as the latitude and longitude,” Davis says. They build a “3‐D” line from the camera to the spot of the incident.  “Originally, we used an X‐Y grid on the ground. But we found that often more than one camera can view a location and there is a difference between a camera on an eight‐story building versus a three‐story building,” Davis explains. “On the ground, there is nothing to tell you the zoom level needed.” That pushed them to develop the 3‐D view analysis.  There are many situations – say a mall or a plaza ‐‐ where multiple cameras cover the same area. “Security simply has to click on the ground near a door or building and the system will find the nearest camera. All it takes is one mouse click and the system does the rest,” Davis says. Where multiple cameras have views of an area, it will offer views from all. Perhaps one camera aims at a suspect running away; a second camera on the opposite side of the quad is likely to get a full‐frontal view of the suspect and maybe a face shot.  Once a computer screen displays a particular view, operators can click a mouse anywhere within that view, and the camera will PTZ to that location for a live shot. Or, security could draw a line on the screen to track a particular route‐‐a certain street, for instance.  The system view is similar to Google Earth. The operator uses the standard joystick to point and zoom in on an image. Using ortho‐photographs (for explanation see the author’s note below), the operator can get close to the action. In many cases, the operator might not know where the image is – or, might want to access a camera that gives a particular view. With the OSU system there is no delay. Software drives the camera over the entire image, stitching together a series of images in a seamless panorama. The view is not the typical rectangular image but a fish‐eye view.  

“This detects the onset of abnormal behavior and allows security to intervene.” – James Davis, Ohio State University

 

 “Usually, a new security operator has to figure out the scene and stitch it together in his head,” Davis notes. “This gives one, single image.”  Conversely, the operator might know which building has a problem – but not recall which of the dozens of cameras in the array will give the best view. A simple click on the map’s panoramic image – say on a doorway – will drive the program to the camera that covers exactly that spot. These are not fuzzy images – the computer provides 1000x1000‐pixel high‐resolution output.    EXPANDING THE VIEW  Currently, there are seven such cameras on OSU’s Columbus campus. They are standard Pelco Spectra III Series Domes and Spectra IV PTZ units. The cameras are compact and need little space for housing them.  There  are  more  than  500  cameras  currently  serving  the campus.  Davis  hopes  to  continue  to  incorporate  all  of  his research cameras into the main security network. The camera stations have a mix of Pelco and Bosch devices. Davis’s system can work with Sony cameras as well. The software is Windows XP‐based and runs on Dell computers. Davis chose to go with a hardwired,  rather  than  wireless,  interface  for  two  reasons. First,  on  the  busy  campus,  interference  could  be  an  issue. Second, all the cameras in the buildings already are networked.  While Davis’s initial system is analog, they digitize all of the analog video and put it on their IP server. A DVR records images from all of their cameras so security can pull the DVR shots for review. All video moves via a USB video connection.  Working with Davis in his laboratory are one doctoral student Karthik Sankaranarayanan, whose studies are funded by the National Science Foundation, and a pair of grad students, Matt Nedrich and Kevin Streib.   Davis says they have fairly good algorithms for normal behavior of people when they are in a specific area. The Davis team is still working on the algorithms for abnormal behavior.   “We have models of common pathways,” he says. Once they have worked out the abnormal behavior patterns, they will move to the next level, group behavior.  MOVING AHEAD  Analysis of group behavior – the interaction of individuals or groups of people – will be the next big challenge. “We are trying to fit groups versus non‐groups into the algorithm,” Davis says.  If the system detects a single individual walking alone at night, it should flag it as a problem. Most people walk in groups of threes or fours at night, given that option. A single person could be heading 

 

for trouble. Or, that single person could pose a threat to others. The system can spot that situation and follow it to a resolution. While the system does not “know” what the situation might be, it does know that something unusual merits watching. “If the system sees a group of three people and an individual moving in the same area, the system should set an alert. If they come together, it will automatically track the scene,” Davis says.  While it still has a long way to go, the system is up and working in sections of the Ohio State campus. “The State of Ohio is encouraging the development of the system,” Davis says. A grant from the State has allowed them to do further work. In addition, the Air Force Research Lab also supports Davis’s work.  The next challenge Davis sees is tracking in a dense crowd. “That’s not yet ready for prime time,” he says, noting the difficulty of tracking a person who goes behind a truck to reappear elsewhere in the scene; or, when the camera sees a person from the front at one moment and from behind – where the view is quite different – the next.  Still, the Ohio State system has solved a number of the basic problems to answer the growing concerns many parents and students have for campus safety. The system gives law enforcement a chance not only to corral the bad guys but also to help good people who are having medical emergencies or appear lost on campus.  Author’s Note

An orthophoto is an accurate, uniform-scale representation of the Earth's surface, having been adjusted for PTZ and topography, etc. In short, it has no distortion the way most photos or images do. In this case, it is as "real" a view as one can get without any distortion due to the lens or any other mechanism of the device that a distant view can give to an image.  

Editor’s note

An extended version of this article was published in ACUTA eNEWS, Vol. 39, No. 11, November 2010(http://www.acuta.org/wcm/acuta/pdf/new1110.pdf. Founded in 1972 ACUTA or the Association of College and University Administrators (ACUTA), the organization has broadened its scope and is now known as the Association for Communications Technology Professionals in Higher Education. It has maintained the earlier acronym ACUTA. A related article can be found in New York Times: Computers That See You, Read You and Even Tell You to Wash, Steve Lohr, Sunday, January 11, 2011.

________________________________________________________________   *The author of this article Curt Harler is a Cleveland, OH-based freelance writer with extensive background in security, telecommunications and computer networking. Harler earned his B.A. in journalism and B.S. in science from Penn State University, and M.S. from Ohio State University. Formerly, he was the editor of Communications News. His hobby is climbing and cave trekking between writing assignments. Curt Harler can be reached at curt@curtharler.com or 440-238-4556.   

 

  

BOOK REVIEW – MISSING FILE ??

WEBSITES YOU WOULD LOVE TO VISIT

 By Amitava Dutta‐Roy 

 

 

The  Internet  is  fascinating. We wish we had the time to see and know everything that  is available free online. But  family members,  colleagues,  friends and  friends of  friends  send  links  that  can be annoying,  entertaining  and  informative. Our  colleague Ken Vought,  a  former  chair of  the  Section sent a link that shows a video clip of a technician climbing up a transmission tower some 1768 feet high. Even just looking at the clip, I feel giddy. (If you suffer from vertigo do not look at it.) I wonder how many of us,  the  engineers,  especially  those who deal with broadcast  technology  know how dangerous the job of a technician is. The link is: http://www.liveleak.com/e/07b_1284580365. 

Computing search engine

Many of you may have used  the math program known as Mathematica.  It  is  the brainchild of Dr. Stephen Wolfram,  professor  of  physics, mathematics  and  computer  science  at  the  University  of Illinois. He developed this extraordinary software to solve mathematical and statistical problems and it is sold commercially. What a business acumen this scientist has! The venture made Dr. Wolfram a rich man.  Now  he  offers  (free)  the  services  of  a  search  engine  that  not  only  searches  but  also computes before presenting  the  results  to you. You  can  frame all  sorts of questions on: orbits of 

 

geostationary satellites, happenings  in the world on a certain date or ratio of GDP of Norway over that of  the U.S.A. Try  it out at: www.wolframalpha.com. There are many visual examples  that will whet your appetite.  

 

 

 

GUIDELINES FOR AUTHORS

The Monitor welcomes articles, reviews and stories of experiences from both members of the IEEE and  nonmembers  alike.    Generally,  the  authors,  both  young  persons  and  the  experienced,  are encouraged  to write  on  themes  that  generally  touch  technological  innovation,  breakthroughs  in basic  scientific  and  technical  research  and  applications.  The  articles may  also  include  balanced assessments of technological, economic, social and business impact of new products or ideas on our society. We expect the articles to be sufficiently general and concise  in nature so that our readers, who tend to be non‐homogeneous, will appreciate them. The purpose of publishing the articles is to inform our readers, who may or may not be experts in any particular field, about recent happenings in technology. 

If you have read a book or article or tried your hands on a tangible product that may be useful for others please write about  it and send  this  review  to us. We want  to know about your experience with the product. Is the product useful to a potential buyer? Does it have any hidden shortcoming? Is the price affordable  to an average user?  If you want  to publish a  review of a hardware device or software, please  include all available details:  its compatibility with Mac or Windows platforms, the version  of  OS,  the  minimum  CPU  speed  and  the  capacity  of  RAM  needed  to  operate  it,  the manufacturer, manufacturer’s suggested and discounted prices, and a Web site where one can get more  information. Do not hesitate to write about the headaches that the product might give, e.g., frequent crashes or  incompatibility with other software. The same guideline applies to the reviews and recommendations of Web sites as well.  If you review a book, please give us  its exact title, the name(s) of the author(s) and the publisher, year of publication, edition, number of pages, the ISBN and  the  price,  say  at  Amazon.com.  If  you  consider  your  hobby  (e.g.,  cooking,  hiking  and  bird watching) may be of interest to other readers do write about that as well. Reading the Monitor and writing for it should be interesting and fun. 

The  doors  of  the  Monitor  will  always  be  open  for  authors.  However,  to  maintain  a  sense  of professionalism it is obviously necessary to adhere to some ground rules for acceptance of material for publication that are usually found in other similar publications. These rules are elaborated below.   

In general, feature articles should not be more than 1500 words long. The reviews could be around 500 words. If you wish to include photographs, make sure that they are no more than100kB each in size. We will generally accept a maximum of three photographs. Drawings are welcome though the author should discuss in advance about the size and the number of drawings with the editor. 

All material  intended  for publication  in the Monitor should reach the editor by the seventh day of each  month  for  inclusion  in  the  issue  of  the  following  month.  To  maintain  a  high  degree  of professionalism  and  impartiality  all  material  submitted  for  publication  may  be  subject  to 

 

independent double‐blind reviews. The authors will be informed of the results of the reviews so that suggested modifications  (if any) can be put  into place before the  item  is  finally edited and posted. The Monitor  reserves  the  right  to  check  all  facts  and  figures  that  appear  in  the  articles,  reviews, reports and photographs as well as the right to edit all submitted material to suit the available space and the style of the publication. In these editorial matters, the editor’s decision will be final.    

Finally,  before  the  publication  of  any material  all  authors may  be  required  to  sign  a  copyright declaration  form  as  approved  by  the  IEEE.  This  document will  give  the  IEEE  the  copyright  of  all material published in the Monitor. Furthermore, the Monitor will not be responsible for the personal opinions of the authors. 

Amitava Dutta‐Roy, Editor    Benjamin Schall, Chair, Publications Committee 

CONTACT US

The Monitor will soon move to a new platform. For this reason, we want to keep minimum features in this issue. Hopefully, during the next two months we will be able to give the readers the opportunity and space to leave comments and thread those comments in a chronological manner. We will be able to make the Monitor a practical forum for our members and our communities. In the meantime, if you should need to contact the editor for leaving comments or desiring to contribute an article, a review or a photograph please write to a.dutta‐roy@ieee.org. Thank you!