雷鋒網(wǎng)新智駕按： 2019 第四屆全球人工智能與機(jī)器人峰會(huì)（CCF-GAIR 2019）于深圳正式召開。峰會(huì)由中國計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)（CCF）主辦，雷鋒網(wǎng)、香港中文大學(xué)（深圳）承辦，深圳市人工智能與機(jī)器人研究院協(xié)辦，得到了深圳市政府的大力指導(dǎo)，是國內(nèi)人工智能和機(jī)器人學(xué)術(shù)界、工業(yè)界及投資界三大領(lǐng)域的頂級(jí)交流博覽盛會(huì)，旨在打造國內(nèi)人工智能領(lǐng)域極具實(shí)力的跨界交流合作平臺(tái)。  

無論是單車智能還是車路協(xié)同，抑或通過城市大腦聯(lián)結(jié)所有交通數(shù)據(jù)，均離不開建立在網(wǎng)聯(lián)化基礎(chǔ)上的大交通系統(tǒng)。

同濟(jì)大學(xué)教授、同濟(jì)大學(xué)交通運(yùn)輸工程副院長馬萬經(jīng)在近期分享的《網(wǎng)聯(lián)環(huán)境下的智能交通管控》的主題演講中預(yù)測了交通系統(tǒng)發(fā)展的四個(gè)趨勢，分別是從假設(shè)走向真實(shí)、從局部走向整體、從單目標(biāo)走向多目標(biāo)和從均質(zhì)化走向個(gè)性化。

在馬萬經(jīng)看來，現(xiàn)有的交通管控存在“測不準(zhǔn)”、“算不準(zhǔn)”和“評不準(zhǔn)”三個(gè)難題，但隨著網(wǎng)聯(lián)化和人工智能技術(shù)的介入，人們在掌握大量出行數(shù)據(jù)后將可以解決這些問題。屆時(shí)，人的出行需求將被提前知曉并被進(jìn)行統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，這將有效提高現(xiàn)有出行效率。

從汽車行業(yè)發(fā)展看，網(wǎng)聯(lián)化也正為汽車廠商和電信運(yùn)營商所接受。隨著5G技術(shù)在中國的興起，智能汽車或?qū)⒙氏仍趪鴥?nèi)大面積出現(xiàn)。

*同濟(jì)大學(xué)教授、同濟(jì)大學(xué)交通運(yùn)輸工程副院長馬萬經(jīng)

以下是馬萬經(jīng)的演講全文，雷鋒網(wǎng)新智駕進(jìn)行了不改變原意的編輯：

我從學(xué)術(shù)角度以及人工智能應(yīng)用到的技術(shù)角度分享一些思考。

從背景上看，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展給我們帶來了很多的空間，有50%的人口生活在城市，到2030年可能會(huì)變成60%，這對交通出行帶來很大的挑戰(zhàn)。車輛技術(shù)在進(jìn)步，從普通車輛變成自動(dòng)駕駛車輛甚至變成移動(dòng)的生活空間，這可能會(huì)對交通產(chǎn)生顛覆性影響，同時(shí)，當(dāng)數(shù)據(jù)成為技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施，我們開始可以獲得多種多樣的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

交通工具的利用率如何，決定了我們投放資源的有效使用程度。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)，小汽車有80%的時(shí)間是空閑的，95%的時(shí)間是靜止的。高峰時(shí)，公交的滿載率可能達(dá)到120%，但在很多情況下，它的能力是不能被充分利用的。如何解決這些問題成為需要去思考的要點(diǎn)。于是，共享交通模式在全世界內(nèi)發(fā)展，我們有共享汽車、共享自行車，有多樣化的出行模式。為什么交通領(lǐng)域有很多層出不窮的技術(shù)出現(xiàn)？因?yàn)檫@和我們每個(gè)人的生活息息相關(guān)。

交通本身還是一個(gè)國民經(jīng)濟(jì)中非常重要的領(lǐng)域，這也是為什么有這么多資本涌入這個(gè)行業(yè)。在特朗普上任之前，白宮的辦公室專門對人工智能的發(fā)展寫了一份報(bào)告，提到了人工智能可能帶來經(jīng)濟(jì)、人口等各方面的變化。麥肯錫說，現(xiàn)在的交通正經(jīng)歷著巨大的變革。在一百多年前，人們一直在研討馬車帶來的一系列問題，可是現(xiàn)在看這個(gè)問題不見了，因?yàn)槠嚦霈F(xiàn)了，交通的信號(hào)控制已經(jīng)獲得飛速發(fā)展。

從交通管控的技術(shù)發(fā)展角度看，大概在60年代以前，人們更多在研究如何做一些管控方案，后來，隨著檢測、計(jì)算和控制技術(shù)的發(fā)展，人們開始調(diào)整管控策略，以實(shí)現(xiàn)更好的管控交通效果?，F(xiàn)在，城市還會(huì)有各種各樣的交通問題，我們反思這些問題是如何發(fā)生時(shí)發(fā)現(xiàn)，其中有一部分問題很可能是交通管控所能夠解決的，換言之，有一部分問題是交通管控系統(tǒng)本身導(dǎo)致的。

交通管控系統(tǒng)存在“三不準(zhǔn)”

如果交通管控本身存在技術(shù)問題，我認(rèn)為有三個(gè)方面：

第一，測不準(zhǔn)。實(shí)際上，我們投入了非常多的精力去建設(shè)交通的感知體系，比如，線圈、視頻、RFID等很多的設(shè)備，但是如果仔細(xì)分析這些信息是否足以讓我們非常全面、細(xì)致、準(zhǔn)確地了解交通的演變，會(huì)發(fā)現(xiàn)可能還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足。比如，我們還不知道任何一個(gè)駕駛員這一時(shí)刻從哪里到哪里，他的來龍去脈很難獲得。所以，如何更準(zhǔn)確地獲得交通管控所需要的信息，而不僅僅是獲取斷面的流量信息，這些問題是我們測不準(zhǔn)的。

第二，算不準(zhǔn)。即便可以提供駕駛員的信息，那么，我們能不能針對一個(gè)相對復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)或變化復(fù)雜的交通流，做出一個(gè)非常好的方案？這件事本身也受到很多限制。當(dāng)然，人工智能的快速發(fā)展可能會(huì)提高計(jì)算的效率和準(zhǔn)確度。

第三，評不準(zhǔn)。交通系統(tǒng)中有很多有意思的問題，比如，很多人說，一看都對，一做都錯(cuò)。一看都對可能是因?yàn)槟阒豢吹揭粋€(gè)側(cè)面，一做都錯(cuò)是因?yàn)?，每個(gè)方案都是解決系統(tǒng)的一部分，而系統(tǒng)本身也在迅速發(fā)生各種各樣的變化，所以很難準(zhǔn)確測評某個(gè)效果到底怎么樣。如果我們做了改善，改善之后又堵了，那么這個(gè)工作到底有效還是無效，這類問題需要通過更多的辦法、更多的數(shù)據(jù)進(jìn)行更好更全面進(jìn)行分析。

隨著技術(shù)的進(jìn)步，我們正在進(jìn)入車路協(xié)同的環(huán)境，這會(huì)提供各種各樣的信息。比如，原來只知道流量的信息，現(xiàn)在可以知道車輛的位置、ID、加速度、狀態(tài)、轉(zhuǎn)向等等，這些數(shù)據(jù)都可以提前獲取，而不是等車過了路口后才被獲取。

對于車輛而言，之前看信號(hào)燈的變化，有了網(wǎng)聯(lián)環(huán)境后，人們可能提前就知道了管控方案，甚至知道未來的方案會(huì)發(fā)生什么變化，這對信息輸入、調(diào)控手段會(huì)發(fā)生重要影響——檢測對象很可能會(huì)變成檢測工具，以前用很多裝備去檢測車輛，現(xiàn)在車輛本身可以提供很多信息。同時(shí)，控制對象變成控制手段，之前車輛只能被動(dòng)服從管控系統(tǒng)，現(xiàn)在車輛知道了管控方案后可以做出主動(dòng)的調(diào)整。

因此，有很多思考結(jié)果出現(xiàn)，其中一個(gè)就是，以后的交叉口或城市道路網(wǎng)是自治控制的。也就是說，以后路上可能有一種非常理想的情況是，沒有信號(hào)燈，所有的車可以像魚一樣在路上游來游去。世界上很多國家都在做類似的工作，特別是自動(dòng)駕駛車輛出現(xiàn)后。

很多人認(rèn)為那個(gè)時(shí)代還很遙遠(yuǎn)，讓所有車都變成自動(dòng)駕駛車，這個(gè)事情很困難，即便二十年之后自動(dòng)駕駛技術(shù)成熟了，但是我們不能否認(rèn)，有人喜歡自己開車，路上還是會(huì)有行人。從現(xiàn)在到未來的控制是一種網(wǎng)聯(lián)混合流控制，我們有公交車，有大車小車，行人和自行車，以后會(huì)混入不同智能水平的車輛，可能是輔助駕駛，半自動(dòng)駕駛或者高級(jí)自動(dòng)駕駛。還有一些人可能帶著一些可穿戴設(shè)備，這些裝備可以和路測裝備連接，這些新型混合流如何控制，是現(xiàn)在到未來相當(dāng)長一段時(shí)間內(nèi)要面臨的問題。

數(shù)據(jù)可能來源于各種各樣的監(jiān)測器，也可能來自車輛或者行人提供的信息，同樣地，管控手段也會(huì)變成既有傳統(tǒng)的管控手段，也有可能直接控制車輛或者任何一個(gè)有通訊功能的個(gè)體。

未來交通系統(tǒng)的四個(gè)趨勢

在這個(gè)背景下，我們做了一些思考，認(rèn)為可能會(huì)出現(xiàn)以下幾個(gè)趨勢：

第一，從假設(shè)走向真實(shí)。過去為了讓系統(tǒng)變得可以建模和被描述，人們做了非常多的假設(shè)，問題是，這些假設(shè)本身已經(jīng)偏離了系統(tǒng)本身的特點(diǎn)。比如，路上的行為，特別是混合流情況下的行為，如何更準(zhǔn)確的描述它們，這些準(zhǔn)確度會(huì)影響到之后的建模分析。

現(xiàn)在有了人工智能，可以獲得更多的數(shù)據(jù)，如果可以更好的在這個(gè)模型中描述交通個(gè)體參與的行為，就可以獲得整體的感知，比如，它的交通能力是什么，速度是多少。如果想讓獲取的數(shù)據(jù)更加真實(shí)，可以用更好的工具，比如仿真。如果考慮到自動(dòng)駕駛車輛會(huì)進(jìn)來，如何模仿車輛本身對于交通流的影響？如果是真車，可以把真實(shí)車輛和現(xiàn)實(shí)的仿真系統(tǒng)對接，也可以有一些微縮的車輛和現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)進(jìn)行對接，如此一來，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)一定程度上模仿真實(shí)車輛或者微縮車輛、路測設(shè)備和管控系統(tǒng)之間的交互，這也是一個(gè)重要的方向，這會(huì)讓控制算法有一個(gè)相對真實(shí)的環(huán)境。

必須注意到，網(wǎng)聯(lián)環(huán)境下的一個(gè)很重要的特點(diǎn)是可以提供非常多的數(shù)據(jù)。有人說自動(dòng)駕駛上路后會(huì)有什么好處？其中一個(gè)重要的好處就是，它可以向我們提供非常高精度的軌跡數(shù)據(jù)，有了這些數(shù)據(jù)后，之前基于斷面數(shù)據(jù)得出的方案，可能會(huì)迅速演變成針對所有車輛全部行駛過程的一系列方案，從而可以做到更好的交通管控方案的優(yōu)化，也可以做到更準(zhǔn)確的評價(jià)。

現(xiàn)在，人們已經(jīng)做了很多工作，比如管控系統(tǒng)的優(yōu)化，甚至做城市大腦，做了之后人們會(huì)反思一個(gè)問題，做之前這個(gè)系統(tǒng)怎么樣，做之后這個(gè)系統(tǒng)怎么樣？如果路網(wǎng)堵了，是不是管控系統(tǒng)的問題？如果路網(wǎng)不堵，是不是意味著管控系統(tǒng)沒有問題？這都不是可以簡單回答的，因?yàn)槌鲂袪顟B(tài)的好壞跟管控本身并不是直接的關(guān)系。

我們可以去分析方案的對錯(cuò)、好壞，比如，如果希望在路上行駛時(shí)看到的是一路綠燈。當(dāng)所有路口放在一起進(jìn)行協(xié)調(diào)，怎么評價(jià)協(xié)調(diào)效果是好還是壞，我們開發(fā)了協(xié)調(diào)指數(shù)。在不同場景下，協(xié)調(diào)指數(shù)可以反映出到底應(yīng)不應(yīng)該協(xié)調(diào)，協(xié)調(diào)方案好還是壞。

第二，從局部走向整體。為了分析系統(tǒng)的好壞，為了讓系統(tǒng)可控，可以把一個(gè)完整的過程分成若干個(gè)部分。然后在做優(yōu)化時(shí)只優(yōu)化其中一部分，比如，僅僅優(yōu)化系統(tǒng)的車道功能或者空間設(shè)計(jì)，或者時(shí)間設(shè)計(jì)。能不能把這些問題放在一起做？由于我們有更好的計(jì)算方法，有更多的數(shù)據(jù)可以為計(jì)算方法提供很好的支撐，所以可以從時(shí)間和空間、資源或者相關(guān)聯(lián)的要素上進(jìn)行集成。

還有一個(gè)從局部走向整體的典型案例是對不同階段進(jìn)行集成，每個(gè)人的出行不會(huì)被分為先看交通方式再看目的地，出行是連貫的，在具體的優(yōu)化或設(shè)計(jì)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)或者一個(gè)管控策略時(shí)，人們考慮的是整體的選擇過程，從哪兒來到哪兒去，經(jīng)歷了什么，路過了什么，這些信息如果能夠捕捉得到，就可以進(jìn)行更好的優(yōu)化。

同時(shí)，集成還涉及到動(dòng)態(tài)和靜態(tài)方案的整合。交通系統(tǒng)本身具有非常大的隨機(jī)性，計(jì)算量也很大，數(shù)據(jù)要求很多，更多時(shí)間考慮的是基于它的統(tǒng)計(jì)規(guī)律做一些相對全面系統(tǒng)、靜態(tài)的方案，基于實(shí)時(shí)檢測數(shù)據(jù)做出更好的實(shí)時(shí)響應(yīng)方案，這兩個(gè)方案之間怎么做出最好的搭配，這顯然是一個(gè)很有意思的問題。如何在實(shí)時(shí)方案的支持下，將真實(shí)的交通響應(yīng)做到最好？如果我們有更好的數(shù)據(jù)和算法，這些統(tǒng)計(jì)規(guī)律能夠捕捉得更精確，真實(shí)狀態(tài)就能夠響應(yīng)得更及時(shí)。

還有一個(gè)例子可以說明我們可以從局部走向整體。以公交車為例，從業(yè)務(wù)上講，公交車的調(diào)度和控制分屬于兩個(gè)不同的部門，公交車屬于交通公司管轄，信號(hào)燈屬于交通管理部門管轄。如果考慮到現(xiàn)實(shí)中的真實(shí)運(yùn)行情況，就像洛杉磯的交通局分析的，公交車在非高峰時(shí)段是不滿的，服務(wù)效率是低的。那么，能不能考慮集成全部框架，從公交車本身運(yùn)營調(diào)度到信號(hào)調(diào)度，再到乘客響應(yīng)等全部放在一起，從而可以及時(shí)決策在什么時(shí)間，公交公司選擇哪一輛車發(fā)出，到哪一個(gè)站接哪一個(gè)人，送到哪一個(gè)站，這個(gè)工作可以循環(huán)進(jìn)行?？梢约皶r(shí)收到每個(gè)人的申請，把申請分配到相應(yīng)的車，告訴你出發(fā)時(shí)間，按照申請?jiān)侔堰@個(gè)人送到相應(yīng)的地方，這顯然就是一種所謂集成的服務(wù)。它可能更貼近人們本身的需求，因?yàn)閺囊粋€(gè)出行者的角度看，無所謂到底用哪一輛車，他們只是希望能夠按照自己的要求實(shí)現(xiàn)出行目的。

第三，從單目標(biāo)走向多目標(biāo)。交通系統(tǒng)本身是多目標(biāo)的，從系統(tǒng)管理角度，目標(biāo)也是不一樣的，每個(gè)構(gòu)成部分的目標(biāo)也是不一樣的，如何實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)的平衡？有了更好的算法之后，我們可以做到更加真實(shí)。有了一定的數(shù)據(jù)和信息之后，我們可以做得更精細(xì)。

舉個(gè)例子，在一個(gè)行人交叉口，人們其實(shí)可以從各個(gè)方向過馬路，而不是直行過馬路。傳統(tǒng)的邏輯是人過馬路的時(shí)候車不走，車走的時(shí)候人不走。當(dāng)收集到更多數(shù)據(jù)后會(huì)發(fā)現(xiàn)不一定非要這么做。比如，按照傳統(tǒng)的邏輯，可能會(huì)有更多的人會(huì)闖紅燈。我們通過數(shù)據(jù)反饋過會(huì)現(xiàn)，原來的假設(shè)是不對的，要重新審視已經(jīng)存在或者認(rèn)可的結(jié)論。

第四，從均質(zhì)化走向個(gè)性化。有了車路協(xié)同和車聯(lián)網(wǎng)，每個(gè)車輛都可以進(jìn)行動(dòng)態(tài)的調(diào)控，設(shè)施也可以進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)控。一個(gè)典型的案例是，在車路協(xié)同環(huán)境下的柔性車道可以被用在公交專用道上。其實(shí)，要不要把專道開放，這遠(yuǎn)超出了管控的范疇。但如果從設(shè)施利用率的角度看，要提供效率，可以讓一部分小汽車進(jìn)入到公交專用道上，算法可以讓公交車前面有一個(gè)清空距離，在這個(gè)距離內(nèi)，小汽車對公交車的運(yùn)行影響很小。這種方法也可以用在快速路上，快速路上有各種各樣的場景，比如施工區(qū)或優(yōu)先車隊(duì)，都可以用類似的方法，通過柔性車道的管理來實(shí)現(xiàn)運(yùn)行效率的提升。

另一個(gè)從均質(zhì)化走向個(gè)性化的例子是，如果有了車路協(xié)同的環(huán)境，就可以提供輔助的駕駛，但是怎么樣提供最好的輔助？比如，現(xiàn)在比較流行的HUD應(yīng)該到底怎么樣提供信息，才能讓駕駛員順暢響應(yīng)而不是對他造成一種干擾？我們做過一個(gè)實(shí)驗(yàn)，如果希望駕駛員去關(guān)注自動(dòng)駕駛車輛，我們可以在他的方向盤上施加一個(gè)轉(zhuǎn)矩，比如，當(dāng)人在開車過程中應(yīng)該向左打轉(zhuǎn)向，我們會(huì)在方向盤上設(shè)定一個(gè)向左的動(dòng)作。實(shí)驗(yàn)表明，90%的人會(huì)跟著這個(gè)方向盤反映過來，同時(shí)總有10%的人會(huì)向右，這跟人的行為模式是有關(guān)系的。如何設(shè)計(jì)好個(gè)性化服務(wù)，根據(jù)人本身的特征提供更好的輔助措施，這會(huì)促使我們的很多車路協(xié)同工作是有效的，而不是造成駕駛的分心。

所以，我們設(shè)立了一系列方法去研究車路協(xié)同環(huán)境下，在什么時(shí)間、出現(xiàn)什么信息、通過什么方式提醒駕駛員。

我們還用華盛頓一段路上的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，驗(yàn)證了一個(gè)發(fā)現(xiàn)，就是只要控制幾輛車的速度，就可以改變整體交通擁堵時(shí)長。對這個(gè)反向的發(fā)表文章引起很多人的關(guān)注。

回歸出行本身

展望一下未來。讓我們跳出現(xiàn)在管控的模式，返回來看人的出行。

出行本身無非是什么時(shí)間前往什么地點(diǎn)，每個(gè)人的出行中，除了出行過程的時(shí)間，其實(shí)還有預(yù)定的時(shí)間，等待的時(shí)間和支付的時(shí)間，以及各種各樣意外的時(shí)間，整體上會(huì)耗費(fèi)很多時(shí)間。每個(gè)人都希望有個(gè)小秘書幫他處理所有出行相關(guān)的事情，這個(gè)出行小秘書可能會(huì)成為未來的發(fā)展方向，這也是出行即服務(wù)的非常重要的視角，出行小秘書解決了人們原來在交通上花費(fèi)的那些額外的支出。

現(xiàn)在的出行方式是，每個(gè)人去找各種各樣的方式，比如去機(jī)場，乘出租車，坐地鐵等。以后可能不需要這樣，那時(shí)候出行系統(tǒng)中會(huì)增加兩層，一層是服務(wù)提供者，一層是數(shù)據(jù)提供者，人的部分信息會(huì)被這些提供者獲取，并反過來向我們提供最優(yōu)方案，這顯然是類似于小秘書做的工作。

可以想像的是，實(shí)現(xiàn)這一結(jié)果需要對個(gè)性化有更好的描述，這是人工智能或者大數(shù)據(jù)能夠做到的事情。如何針對不同特點(diǎn)的用戶提供不同的方案是非常關(guān)鍵的。

對于交通管控而言，未來如果很多人都用小秘書去申請出行服務(wù)，意味著系統(tǒng)可以獲得每個(gè)人的出行服務(wù)需求，假設(shè)需求量很大，并且人們會(huì)執(zhí)行系統(tǒng)提供的出行方案，故事就發(fā)生變化了。那時(shí)候，交通管控系統(tǒng)可能很早就知道了未來會(huì)有多少人在什么地方出行，同時(shí)，系統(tǒng)還可以通過信息服務(wù)改變?nèi)藗兊某鲂新窂?，改變出行方式?/p>

這樣做的結(jié)果是，交通管控工作從原來的出行之后開始介入，變成了出行之前介入。過去，我們想方設(shè)法預(yù)測未來，現(xiàn)在我們開始規(guī)劃未來。通過更具有系統(tǒng)性和主動(dòng)性的智能管控影響交通，是未來非常重要的發(fā)展方向。

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