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人工智能技術(shù)驅(qū)動 層層遞進創(chuàng)智慧交通
發(fā)布時間：2017-06-16 分類：趨勢研究
隨著人們對交通優(yōu)化的需求越來越高，智慧交通在未來的市場空間巨大。據(jù)GrandViewResearch2016年的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，智慧交通的市場規(guī)模到2020年將達到386.8億美元。隨著我國城市化進程的提速、汽車數(shù)量的爆炸式增長，城市擁堵問題也日益嚴重，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運行效率受到了嚴峻挑戰(zhàn)。因此，各地正在積極構(gòu)建智能交通體系。
美國《福布斯》雜志預(yù)測，2017年是人工智能脫穎而出的一年，計算機將能夠通過深度學(xué)習(xí)與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)真正實現(xiàn)學(xué)習(xí)、預(yù)測、適應(yīng)與理解。我們有理由相信不久的將來，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。人工智能必將推動當今社會經(jīng)濟的再次轉(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、計算機科學(xué)家在美國Dartmouth大學(xué)召開的學(xué)術(shù)會議上首次提出“人工智能”概念。經(jīng)過60多年長足的發(fā)展，人工智能已成為一門廣泛交叉的前沿科學(xué)。事實上，人工智能研究人類智能活動的規(guī)律，構(gòu)造具有一定智能的人工系統(tǒng)，研究如何讓計算機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)用計算機的軟硬件來模擬人類某些智能行為的基本理論、方法和技術(shù)。
自二十世紀七十年代以來，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，人工智能與基因工程、納米科學(xué)也被認為是二十一世紀三大尖端技術(shù)。近四十年來，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)展為一個獨立的分支，無論在理論和實踐上都已自成體系，通過研究使計算機來模擬人的某些思維過程，實現(xiàn)如學(xué)習(xí)、推理、思考、規(guī)劃等智能行為，包括通過計算機實現(xiàn)智能的原理，以及制造類似于人腦智能的計算機，使計算機能實現(xiàn)更高層次的應(yīng)用。因此，人工智能本質(zhì)是對人類思維過程的模擬，是人類智能的物化。
智能原理
人工智能由智能感知、精確性計算、智能反饋控制三個核心環(huán)節(jié)組成，目的是體現(xiàn)感知、思考、行動三個層層遞進的特征。
智能感知需要收集到足夠多的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)來表述場景，這是實現(xiàn)人工智能的第一步，目的是使計算機能“聽”、會“看”；精確性計算是使計算機具備足夠的計算能力模擬人的某些思維過程和行為，并對分析收集到的數(shù)據(jù)信息做出判斷，這是實現(xiàn)人工智能的第二步，目的是對感知的信息進行自我學(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)譯為肢體運動和媒介信息傳輸給人機交互界面或外部設(shè)備，實現(xiàn)人機、機物的信息交流和物理互動，這是實現(xiàn)人工智能的第三步，也是最直觀的表現(xiàn)形式，其表達能力展現(xiàn)了人工智能整體水平。
具體來說，我們可以通過基于邏輯方法的專家系統(tǒng)與知識工程、基于統(tǒng)計方法的機器學(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、語音的智能識別，計算機技術(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)提供了上百萬的訓(xùn)練樣本，從而使語音識別和圖像識別技術(shù)達到90%以上的準確率。
發(fā)展戰(zhàn)略
世界各國政府都高度重視人工智能相關(guān)技術(shù)的研究和應(yīng)用，紛紛加大對人工智能產(chǎn)品的科研投入，其中美國政府主要通過公共投資的方式牽引人工智能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，2013財年美國政府將22億美元的國家預(yù)算投入到了先進制造業(yè)，投入方向之一便是“國家機器人計劃”；同時，在2013年初的國情咨文中，美國總統(tǒng)奧巴馬特別提到為人腦繪圖的計劃，宣布投入30億美元在10年內(nèi)繪制出“人類大腦圖譜”，以了解人腦的運行機理。歐盟委員會也在2013年初宣布，石墨烯和人腦工程兩大科技入選“未來新興旗艦技術(shù)項目”，并為此設(shè)立專項研發(fā)計劃，同時每項計劃都將在未來10年內(nèi)獲得10億歐元的經(jīng)費。美國IBM公司正在研究一種新型的仿生芯片，利用這些芯片，人類可以實現(xiàn)電腦模仿人腦的運算過程，預(yù)計最快到2019年可完全模擬出人類大腦。
2016年4月，我國發(fā)布了《機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2016-2020年)》，旨在推動人工智能相關(guān)產(chǎn)業(yè)的深度發(fā)展。從2017年開始，“十三五”國家重點研發(fā)計劃“公共安全風(fēng)險防控與應(yīng)急技術(shù)裝備”專項也開始部署人工智能技術(shù)的應(yīng)用項目，如“道路交通安全主動防控技術(shù)及系統(tǒng)集成”、“主動防控型警用機器人關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用示范”等。
應(yīng)用探討
機器人和網(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)機器人教授斯蒂芬?史密斯在白宮前沿會議上稱：交通擁堵每年造成美國經(jīng)濟損失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，發(fā)動機空轉(zhuǎn)的時間占40%，其最大原因是目前的交通信號系統(tǒng)太過落后。為此，史密斯教授正在開發(fā)人工智能驅(qū)動的智能交通信號系統(tǒng)，以適應(yīng)不斷變化的交通狀況。在美國匹茲堡的試點測試中，該智能交通信號系統(tǒng)將旅行時間縮短了25%， 發(fā)動機空轉(zhuǎn)時間縮短了40%。研究人員還預(yù)計，該系統(tǒng)將減排21%，還可以通過提高交通吞吐量來節(jié)省城市道路拓寬的成本和消除街道停車。傳統(tǒng)的交通燈使用默認時間轉(zhuǎn)換燈色，雖然轉(zhuǎn)換燈色的時間會根據(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)很快就會過時。而人工智能驅(qū)動的智能交通信號系統(tǒng)則以雷達傳感器和攝像頭監(jiān)控交通狀況，然后利用先進的人工智能算法決定燈色轉(zhuǎn)換時間，通過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控制道路網(wǎng)絡(luò)中的交通：每個交叉點基于實際進入的車輛流獨立地分配其綠燈時間，然后將所計劃的流出傳送到相鄰的交叉口，以增加他們對未來入站流量的可見性。依賴分散的交叉控制確保對實際交通狀況的最大實時響應(yīng)，而預(yù)計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。史密斯教授團隊于2012年在匹茲堡繁忙的East Liberty街區(qū)的9個十字路口實施人工智能的交通控制系統(tǒng)。該網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)在跨越50個十字路口，計劃在全市范圍擴展，并進一步實施交通信號與通行汽車交互技術(shù)。
未來，人工智能的警用機器人將取代交通警察，實現(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。當前，完善公路交通安全防控體系是全國公安交通管理部門的重大科技建設(shè)項目。公路交通安全防控體系實現(xiàn)對公路上車輛通行情況、交通違法情況和道路隱患及時監(jiān)控、發(fā)現(xiàn)、取證、傳遞、處理、反饋、修正，進一步提升公路管控力度與水平，進一步增強勤務(wù)管理科學(xué)性與針對性，及時發(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、交通安全研判、交通風(fēng)險預(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。實現(xiàn)公路交通運行狀態(tài)“看得見”、車輛通行軌跡“摸得透”、重點違法行為“抓得住”、安全隱患事件“消得了”、路面協(xié)作聯(lián)動“響應(yīng)快”、交通信息應(yīng)用“服務(wù)優(yōu)”等目標，都離不開人工智能技術(shù)。
城市暢通和公路安全是當前全國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。
