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人工智能技術(shù)驅(qū)動(dòng) 層層遞進(jìn)創(chuàng)智慧交通
發(fā)布時(shí)間：2017-06-16 分類：趨勢(shì)研究
隨著人們對(duì)交通優(yōu)化的需求越來(lái)越高，智慧交通在未來(lái)的市場(chǎng)空間巨大。據(jù)GrandViewResearch2016年的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，智慧交通的市場(chǎng)規(guī)模到2020年將達(dá)到386.8億美元。隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的提速、汽車數(shù)量的爆炸式增長(zhǎng)，城市擁堵問(wèn)題也日益嚴(yán)重，與此相伴的是頻繁的交通事故、噪聲污染和空氣污染，使城市承載能力與社會(huì)運(yùn)行效率受到了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。因此，各地正在積極構(gòu)建智能交通體系。
美國(guó)《福布斯》雜志預(yù)測(cè)，2017年是人工智能脫穎而出的一年，計(jì)算機(jī)將能夠通過(guò)深度學(xué)習(xí)與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)真正實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)、預(yù)測(cè)、適應(yīng)與理解。我們有理由相信不久的將來(lái)，人工智能將直接影響公眾的日常工作與生活，也必然改變公眾的思維方式和工作模式。人工智能必將推動(dòng)當(dāng)今社會(huì)經(jīng)濟(jì)的再次轉(zhuǎn)型與創(chuàng)新發(fā)展，在道路交通管理中的應(yīng)用前景亦已明晰。
概念內(nèi)涵
1956年，由McCarthy及一批數(shù)學(xué)家、信息學(xué)家、心理學(xué)家、神經(jīng)生理學(xué)家、計(jì)算機(jī)科學(xué)家在美國(guó)Dartmouth大學(xué)召開(kāi)的學(xué)術(shù)會(huì)議上首次提出“人工智能”概念。經(jīng)過(guò)60多年長(zhǎng)足的發(fā)展，人工智能已成為一門廣泛交叉的前沿科學(xué)。事實(shí)上，人工智能研究人類智能活動(dòng)的規(guī)律，構(gòu)造具有一定智能的人工系統(tǒng)，研究如何讓計(jì)算機(jī)去完成以往需要人的智力才能勝任的工作，也就是研究如何應(yīng)用計(jì)算機(jī)的軟硬件來(lái)模擬人類某些智能行為的基本理論、方法和技術(shù)。
自二十世紀(jì)七十年代以來(lái)，人工智能與空間技術(shù)、能源技術(shù)被稱為世界三大尖端技術(shù)；同時(shí)，人工智能與基因工程、納米科學(xué)也被認(rèn)為是二十一世紀(jì)三大尖端技術(shù)。近四十年來(lái)，人工智能已獲得了快速發(fā)展，在很多學(xué)科領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用，并取得了豐碩的成果。人工智能已逐步發(fā)展為一個(gè)獨(dú)立的分支，無(wú)論在理論和實(shí)踐上都已自成體系，通過(guò)研究使計(jì)算機(jī)來(lái)模擬人的某些思維過(guò)程，實(shí)現(xiàn)如學(xué)習(xí)、推理、思考、規(guī)劃等智能行為，包括通過(guò)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)智能的原理，以及制造類似于人腦智能的計(jì)算機(jī)，使計(jì)算機(jī)能實(shí)現(xiàn)更高層次的應(yīng)用。因此，人工智能本質(zhì)是對(duì)人類思維過(guò)程的模擬，是人類智能的物化。
智能原理
人工智能由智能感知、精確性計(jì)算、智能反饋控制三個(gè)核心環(huán)節(jié)組成，目的是體現(xiàn)感知、思考、行動(dòng)三個(gè)層層遞進(jìn)的特征。
智能感知需要收集到足夠多的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)來(lái)表述場(chǎng)景，這是實(shí)現(xiàn)人工智能的第一步，目的是使計(jì)算機(jī)能“聽(tīng)”、會(huì)“看”；精確性計(jì)算是使計(jì)算機(jī)具備足夠的計(jì)算能力模擬人的某些思維過(guò)程和行為，并對(duì)分析收集到的數(shù)據(jù)信息做出判斷，這是實(shí)現(xiàn)人工智能的第二步，目的是對(duì)感知的信息進(jìn)行自我學(xué)習(xí)、信息檢索、邏輯判斷、高效決策；智能反饋控制是將前期處理和判斷結(jié)果轉(zhuǎn)譯為肢體運(yùn)動(dòng)和媒介信息傳輸給人機(jī)交互界面或外部設(shè)備，實(shí)現(xiàn)人機(jī)、機(jī)物的信息交流和物理互動(dòng)，這是實(shí)現(xiàn)人工智能的第三步，也是最直觀的表現(xiàn)形式，其表達(dá)能力展現(xiàn)了人工智能整體水平。
具體來(lái)說(shuō)，我們可以通過(guò)基于邏輯方法的專家系統(tǒng)與知識(shí)工程、基于統(tǒng)計(jì)方法的機(jī)器學(xué)習(xí)與人腦仿生、基于智能控制系統(tǒng)的擬人控制行為等途徑實(shí)現(xiàn)人工智能。如以基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的深度學(xué)習(xí)技術(shù)已被Google、Facebook、IBM、百度等公司廣泛用于圖像、語(yǔ)音的智能識(shí)別，計(jì)算機(jī)技術(shù)快速提升和GPU普及應(yīng)用，使模擬超大型的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)成為可能，互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的快速發(fā)展又為深度學(xué)習(xí)提供了上百萬(wàn)的訓(xùn)練樣本，從而使語(yǔ)音識(shí)別和圖像識(shí)別技術(shù)達(dá)到90%以上的準(zhǔn)確率。
發(fā)展戰(zhàn)略
世界各國(guó)政府都高度重視人工智能相關(guān)技術(shù)的研究和應(yīng)用，紛紛加大對(duì)人工智能產(chǎn)品的科研投入，其中美國(guó)政府主要通過(guò)公共投資的方式牽引人工智能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，2013財(cái)年美國(guó)政府將22億美元的國(guó)家預(yù)算投入到了先進(jìn)制造業(yè)，投入方向之一便是“國(guó)家機(jī)器人計(jì)劃”；同時(shí)，在2013年初的國(guó)情咨文中，美國(guó)總統(tǒng)奧巴馬特別提到為人腦繪圖的計(jì)劃，宣布投入30億美元在10年內(nèi)繪制出“人類大腦圖譜”，以了解人腦的運(yùn)行機(jī)理。歐盟委員會(huì)也在2013年初宣布，石墨烯和人腦工程兩大科技入選“未來(lái)新興旗艦技術(shù)項(xiàng)目”，并為此設(shè)立專項(xiàng)研發(fā)計(jì)劃，同時(shí)每項(xiàng)計(jì)劃都將在未來(lái)10年內(nèi)獲得10億歐元的經(jīng)費(fèi)。美國(guó)IBM公司正在研究一種新型的仿生芯片，利用這些芯片，人類可以實(shí)現(xiàn)電腦模仿人腦的運(yùn)算過(guò)程，預(yù)計(jì)最快到2019年可完全模擬出人類大腦。
2016年4月，我國(guó)發(fā)布了《機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2016-2020年)》，旨在推動(dòng)人工智能相關(guān)產(chǎn)業(yè)的深度發(fā)展。從2017年開(kāi)始，“十三五”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“公共安全風(fēng)險(xiǎn)防控與應(yīng)急技術(shù)裝備”專項(xiàng)也開(kāi)始部署人工智能技術(shù)的應(yīng)用項(xiàng)目，如“道路交通安全主動(dòng)防控技術(shù)及系統(tǒng)集成”、“主動(dòng)防控型警用機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用示范”等。
應(yīng)用探討
機(jī)器人和網(wǎng)聯(lián)汽車都是人工智能的應(yīng)用典范，人工智能在道路交通管理中已有成熟的應(yīng)用案例。
人工智能在城市交通擁堵治理工作中將發(fā)揮重要支撐作用。2016年10月，卡耐基梅隆大學(xué)機(jī)器人教授斯蒂芬?史密斯在白宮前沿會(huì)議上稱：交通擁堵每年造成美國(guó)經(jīng)濟(jì)損失1210億美元，并產(chǎn)生大約250億公斤二氧化碳排放，特別是汽車在市區(qū)行駛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)的時(shí)間占40%，其最大原因是目前的交通信號(hào)系統(tǒng)太過(guò)落后。為此，史密斯教授正在開(kāi)發(fā)人工智能驅(qū)動(dòng)的智能交通信號(hào)系統(tǒng)，以適應(yīng)不斷變化的交通狀況。在美國(guó)匹茲堡的試點(diǎn)測(cè)試中，該智能交通信號(hào)系統(tǒng)將旅行時(shí)間縮短了25%， 發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)時(shí)間縮短了40%。研究人員還預(yù)計(jì)，該系統(tǒng)將減排21%，還可以通過(guò)提高交通吞吐量來(lái)節(jié)省城市道路拓寬的成本和消除街道停車。傳統(tǒng)的交通燈使用默認(rèn)時(shí)間轉(zhuǎn)換燈色，雖然轉(zhuǎn)換燈色的時(shí)間會(huì)根據(jù)數(shù)據(jù)每幾年更新一次，但是隨著交通模式發(fā)展，傳統(tǒng)系統(tǒng)很快就會(huì)過(guò)時(shí)。而人工智能驅(qū)動(dòng)的智能交通信號(hào)系統(tǒng)則以雷達(dá)傳感器和攝像頭監(jiān)控交通狀況，然后利用先進(jìn)的人工智能算法決定燈色轉(zhuǎn)換時(shí)間，通過(guò)人工智能和交通控制理論融合應(yīng)用，優(yōu)化了城市道路網(wǎng)絡(luò)中的交通流量。
與大多數(shù)商業(yè)自適應(yīng)交通控制系統(tǒng)相反，該系統(tǒng)采用完全分散的方法來(lái)控制道路網(wǎng)絡(luò)中的交通：每個(gè)交叉點(diǎn)基于實(shí)際進(jìn)入的車輛流獨(dú)立地分配其綠燈時(shí)間，然后將所計(jì)劃的流出傳送到相鄰的交叉口，以增加他們對(duì)未來(lái)入站流量的可見(jiàn)性。依賴分散的交叉控制確保對(duì)實(shí)際交通狀況的最大實(shí)時(shí)響應(yīng)，而預(yù)計(jì)流出到相鄰交叉口的流量使得協(xié)調(diào)控制和創(chuàng)建綠波帶成為可能。史密斯教授團(tuán)隊(duì)于2012年在匹茲堡繁忙的East Liberty街區(qū)的9個(gè)十字路口實(shí)施人工智能的交通控制系統(tǒng)。該網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)在跨越50個(gè)十字路口，計(jì)劃在全市范圍擴(kuò)展，并進(jìn)一步實(shí)施交通信號(hào)與通行汽車交互技術(shù)。
未來(lái)，人工智能的警用機(jī)器人將取代交通警察，實(shí)現(xiàn)公路交通安全的全方位監(jiān)控、全天候巡邏、立體化監(jiān)管。當(dāng)前，完善公路交通安全防控體系是全國(guó)公安交通管理部門的重大科技建設(shè)項(xiàng)目。公路交通安全防控體系實(shí)現(xiàn)對(duì)公路上車輛通行情況、交通違法情況和道路隱患及時(shí)監(jiān)控、發(fā)現(xiàn)、取證、傳遞、處理、反饋、修正，進(jìn)一步提升公路管控力度與水平，進(jìn)一步增強(qiáng)勤務(wù)管理科學(xué)性與針對(duì)性，及時(shí)發(fā)現(xiàn)查糾各類交通違法行為，明顯改善了道路通行秩序，有效遏制了重特大交通事故。公路交通安全防控體系涉及的核心技術(shù)是交通行為監(jiān)測(cè)、交通安全研判、交通風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警、交通違法執(zhí)法，而這些技術(shù)現(xiàn)已與人工智能融為一體。實(shí)現(xiàn)公路交通運(yùn)行狀態(tài)“看得見(jiàn)”、車輛通行軌跡“摸得透”、重點(diǎn)違法行為“抓得住”、安全隱患事件“消得了”、路面協(xié)作聯(lián)動(dòng)“響應(yīng)快”、交通信息應(yīng)用“服務(wù)優(yōu)”等目標(biāo)，都離不開(kāi)人工智能技術(shù)。
城市暢通和公路安全是當(dāng)前全國(guó)公安交通管理部門的兩大任務(wù)，“互聯(lián)網(wǎng)+”提升了公安交通管理服務(wù)能力，人工智能則將引領(lǐng)公安交通管理事業(yè)的再次騰飛。
