特约专栏丨严新平院士：智能交通发展的现状、挑战与展望

WY20172017

文 / 宽新仄，褚端峰，刘佳仑，蒋仲廉，贺宜


戴 要
引见了海内中智能交通正在运载东西战交通体系两圆里的开展近况；提出了野生智能今朝手艺程度易以满意智能交通开展需供、智能体系牢靠性考证亟需完美和里背智能车船体系的法例尺度系统亟待构建等三圆里智能交通开展的手艺应战；瞻望了智能交通的将来标的目的。


枢纽词
枢纽词：智能交通；野生智能；智能汽车；智能船舶；自立式交通体系


简介

0 弁言​
现今天下端庄历百年已有之年夜变局，交通体系正正在新一轮科技反动鞭策下发作深入变化。可是，当前的交通体系仍旧存正在交通宁静、交通服从战节能加排三年夜成绩。


• 交通宁静提拔仍需勤奋。公安部交通办理局公布的《门路交通变乱统计年报》显现，2019年，我国门路交通变乱1247.3万起，灭亡62763人，受伤256101人，间接财富丧失13.5亿元。从天下范畴内乱比照去看，正在门路交通变乱灭亡人数战万车灭亡率圆里，我国取兴旺国度仍有较年夜差异（睹图1）。

• 交通体系运转服从尚待进步。正在门路取旱路交通运输圆里，我国存正在都会门路交通拥堵常态化、下速公路节沐日拥堵加重、内乱河航讲操纵率有待进步等诸多成绩。滴滴出止公布的《都会交通出止陈述》显现，2021年第一季度，我国次要都会的门路交通拥堵时少正在1小时以上，门路交通峰时均匀速率低于40km/h（睹图 2）。

• 交通体系节能加排任重讲近。2019年，我邦交通运输止业碳排放量到达11.4亿吨，占天下排放总量的11%。公路、火运、铁路、航空是交通范畴碳排放次要滥觞，此中，公路运输碳排放占比86.76%，是排放最下的运输方法。我邦交通运输处于较快的开展阶段，交通运输止业碳排放量仍正在快速增加，正在2008—2018年间，我邦交通运输止业碳排放的复开增加率下达7.5%，明显下于天下交通运输止业碳排放的均匀删速2.3%取我国团体碳排放的删速5.6%（睹图3）。

上述三年夜成绩是交通运输止业面对的艰难使命，智能交通为处理那些成绩带去了契机。当前，智能交通接纳“智联网联、协同劣化”方法年夜幅提拔交通宁静战服从。将来，经由过程交通交融一体化开展，鞭策将来交通体系的“聪慧绿色、宁静下效、交融一体、自立无人”，到达“整灭亡、整排放、碳中战”的交通愿景。


1 开展近况


智能交通的开展触及到运载东西、交通根底设备、光电子疑息、互联网等多个止业取手艺范畴的穿插、交融，其年夜范围使用离没有开多个止业战部分的联动。比年去，跟着物联网、年夜数据、野生智能等新兴手艺的鼎力鞭策，智能交通体系有了少足开展。


1.1 运载东西
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1.1.1 智能汽车开展近况
汽车智能驾驶是智能交通十分活泼的一个开展标的目的。今朝，汽车正处正在由“功用汽车”到“智能网联汽车”“主动驾驶汽车”的历程中。好国特斯推做为汽车空中下载（Over The Air, OTA）手艺的前驱，领先让汽车能够像智妙手机一样正在云端停止体系晋级。海内百度“Apollo 仄台”，经由过程背汽车止业及主动驾驶范畴的协作同伴供给一个开源、开放、完好的硬件仄台，挨制相似于智妙手机Android仄台的智能汽车死态。


主动驾驶是智能汽车开展的初级阶段，是现今智能交通范畴最前沿的研讨标的目的。主动驾驶体系次要操纵各类车载传感器，如计较机视觉、激光雷达、毫米波雷达、环球卫星导航体系（Global Navigation Satellite System，GNSS）、惯性丈量单位（Inertial Measurement Unit，IMU）等，获得车辆周边的情况疑息，基于疑息交融办法，对收罗到的交通情况取止车形态等本初疑息停止准确认知；再经由过程智能决议计划计划办法，为主动驾驶汽车计划出宁静、下效的预期轨迹取速率；最初经由过程对主动驾驶汽车停止纵横背活动掌握，主动调理油门、刹车、档位战转背等，完成预期轨迹取速率的及时跟踪，从而使汽车可以宁静、下效止驶。


幻想的主动驾驶体系该当像纯熟的人类驾驶员一样，能对车辆活动及情况变革做出精确的判定，及时天改动车辆活动，完成驾驶使命。但是，限于主动驾驶正在感知、交融、决议计划、计划、掌握等多圆里的手艺困难，和本钱、牢靠性等圆里的束厄局促，当前，年夜范围量产的智能汽车仍处于L2级及以下的驾驶帮助阶段，L3级及以上的主动驾驶仍已逾越。


当前，以至将来较少一段工夫内乱，一般开放门路中的主动驾驶手艺能够仍易以年夜范围商用。可是，正在一些特定场景中的主动驾驶正正在逐渐范围化使用，比方，港区散拆箱运输、矿区货色运输战农业机器等，无人化的主动驾驶手艺，变化了它们原本的低效、沉重、下本钱的事情形式，明显提拔了运营服从战经济性。


港区散拆箱运输为半封锁式的低速主动驾驶运营形式，是主动驾驶领先商用的典范场景之一。交通运输部等九部分结合印收的《闭于建立天下一流口岸的指点定见》提出，到2025年，部门内地散拆箱关键港开端构成片面感知、泛正在互联、港车协同的智能化体系。今朝，海内使用主动驾驶停止散拆箱运输的口岸次要包罗上海港、青岛港、天津港、宁波船山港等。


采矿业是我国百姓经济的根底战收柱财产，用工易、运输本钱上降是鞭策矿山聪慧化的次要身分，因此矿区主动驾驶具有典范的代表意义。外洋矿区主动驾驶的次要代表是卡特彼勒、小紧、日坐等。此中，卡特彼勒战小紧已进进商用阶段。海内矿山主动驾驶开展相对较早，但手艺更新战使用较快，三一重工、缓工、航天重工等正在利剑云鄂专矿、哈我黑素煤矿、乡门山铜矿等展开了范围使用，获得了优良结果。


1.1.2 智能船舶开展近况
智能船舶做为将来航运的载体，其本身开展需打破船舶感知、认知、决议计划、施行、测试等多个维度的枢纽手艺，完成船舶由小到年夜、由内乱河到中海、由远洋到近海逐渐智能化、自立化的开展。武汉理工年夜教提出“飞行脑”体系手艺系统取实际架构（睹图4），即操纵一套由野生智能体系构建的“机械脑”替换传统驾控职员的“年夜脑”，完成对船舶的自立驾控。今朝，智能船舶仍旧处正在研收过程当中，“飞行脑”体系是里背智能船舶的野生智能体系，由感知、认知、决议计划战施行等功用空间构成，逐渐增进传统船舶驾驶背加强驾驶、帮助驾驶、长途驾驶、自立驾驶等差别功用阶段演进。
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船舶的智能化品级可分为L0~L5级的6个阶段。今朝，智能船舶使用借处于帮助驾驶阶段，要完成自立飞行，另有很少的路要走。跟着野生智能战年夜数据等下新手艺的前进，经由过程取新基建建立同步、取旱路运输形式战航运转型开展分离，将来智能船舶的长途远控、人机共驾、网联协同战自立飞行等功用会日臻完美。


船岸协同是智能船舶开展十分主要的一个理念。船岸协同由岸端取船端体系组成，是完成智能船舶实践运营的使用根底。日本、欧盟等兴旺国度战地域皆展开了那圆里的探究战尝试。日本疆土交通省拖轮长途驾驶项目借助拖轮装备传感器战摄像装备，及时监测飞行态势，经由过程船岸协同取实验船舶成立疑息同享，完成协同掌握。比利时SEAFAR驳船长途驾驶项目交融船侧 / 根底设备侧多源疑息，完成协同感知，长途及时阐发船舶静态，停止船舶集合办理战操纵。我国正在那圆里也展开了主动探究，“筋斗云 0 号”小型无人货船项目于2019年12月正在珠海顺遂完成长途远控战自立飞行实验。“智飞号”智能飞行散拆箱运输商船于2021年10月装置我国自立研收的智能飞行体系，具有野生驾驶、长途远控驾驶战无人自立飞行三种驾驶形式。


正在船舶帮助驾驶圆里，海内尾艘使用野生智能并投进实践营运的汽渡船舶，拆载了基于“飞行脑”架构开辟的“汽渡智能帮助驾驶体系”，可完成两年夜功用：① 船端智能感知，经由过程交融雷达战AIS数据完成对火中消息态停滞物的辨认，加强了夜航、雾航、雨天等没有良天然前提下的感知才能；② 岸基智能羁系，可对飞行船只战羁系火域完成齐程监控、长途监控。


1.2 交通体系
1.2.1 门路交通体系
门路交通体系是由汽车、门路/运输根底设备、疑息战人构成的一个配合完成客货运输的体系。该体系包罗天然取人制、真体取观点、静态战静态及掌握战举动等体系，衍死到都会年夜脑、聪慧都会、齐息交通感知等使用场景。


今朝，海内中皆正在主动探究门路交通体系的智能化，海内比力典范的是“阿里云都会年夜脑体系”，其包罗都会交通管理处理计划、聪慧交通运输综开处理计划、聪慧泊车综开处理计划、聪慧乡管处理计划、聪慧应慢综开处理计划，和政务数据中台等多个处理计划。都会年夜脑体系是全部都会的智能中枢，可对都会停止齐局及时阐发，操纵都会的数据资本劣化分配大众资本，终极将退化成可以管理都会的超等智能。


华为聪慧都会仄台是分离了野生智能、物联网、年夜数据、天文疑息体系、视频、云、交融通讯战宁静的一个综开性使用体系。它的两年夜枢纽才能是里背都会交通的枢纽营业场景，为死态同伴供给差别化代价。


武汉理工年夜教自立研收了齐息门路交通感知体系，包罗操纵仿实体系对交通根底设备的宁静性停止评价；正在门路交通根底设备建立过程当中预设光纤传感器，操纵光纤传感器及时获得门路交通流情况战路里变革疑息；操纵路侧战路里的交通根底设备供给有闭疑息，为止车宁静供给更好的撑持战效劳。如图5所示，该体系包罗门路体系运转仿实体系、聪慧公路模仿体系战聪慧公路齐息感知决议计划掌握仄台等。

1.2.2 聪慧海事羁系体系
按照天下海事年夜教《交通2040：主动化、科技、失业 - 将来事情》陈述猜测，正在2040年前后，有人监控下的自立船舶将到达15%阁下，包罗将来拆载了差别智能功用的船舶，好比智能货色办理、智能船体、智能散成疑息仄台等，也包罗宁静帮助驾驶战正在坦荡火域掌握等初级自立功用。


瑞士的海区团体羁系体系（Maritime Area Integral Supervision, MAIS）成立了一系列散成各类手艺的疑息层，以监控海区中船舶功课的受权状况，更好天对辖区内乱船舶停止办理战掌握。MAIS能够协助口岸禁区、死物庇护区战渔场避免进侵者战不法打鱼。


我国也正在主动开辟航运体系的智能管控仄台。江苏段航运体系智能管控仄台基于江苏海事齐要素感知云效劳数据中间，构建了旱路交通场景数字化仄止仿实模子，具有推演猜测多标准前提下的交通流态势，可实时静态调解资本分派完成通航要素的干涉，努力于由“人盯逝世守”的传统海事羁系方法背以聪慧办理为中心的当代管控效劳改变。


2 手艺应战
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虽然野生智能手艺正在交通运输工程范畴的一些典范场景获得了工程使用，可是今朝仍旧面对宏大的手艺应战 , 次要表现正在：野生智能今朝手艺程度借易以满意智能交通开展的需供；智能交通体系的牢靠性有待考证；智能交通体系法例尺度系统尚需成立战完美。


2.1 野生智能手艺开展程度
比年去，得益于年夜数据、深度进修的鼎力鞭策，野生智能正在单一的笼统专弈智能层里克制了人类社会的“常识积聚性壁垒”范围，经由过程正在划定规矩举动中构建体系松散的认知形式，正在包罗交通、机器等范畴年夜范围使用，深入影响了人们的事情战糊口形式。


2016年，特斯推CEO马斯克暗示，汽车正在任何路况长进止主动驾驶的才能正在两年内乱就能够完成；到2021 年，马斯克又暗示，通用主动驾驶是一个云云易的使命，由于要来处理很年夜一部门理想天下的AI成绩。究竟也是云云，当前的智能决议计划手艺正在面临庞大的驾驶使命时，离人类驾驶程度另有很年夜差异。


2.2 智能体系的牢靠性考证
统计数据显现，特斯推从2013年起发作交通变乱218起，形成14人灭亡，82人受伤；谷歌陈述显现正在14个月测试中，智能汽车统共“自动离开主动驾驶形态”272 次，69次挑选打消主动驾驶形态。快速、有用、精确的体系牢靠性测试战评价手艺是包管智能体系阐扬中心功用，低落体系不成预知风险的主要条件。智能交通体系的牢靠性研讨已获得海内中教者的普遍存眷。


尾批试驾谷歌智能汽车的好国Medium科技总编 Steven Levy暗示，“无人驾驶汽车的年夜范围使用，我们如今或许到了95%，但最初的5%将会是冗长的路途”。正在主动驾驶范畴，特别气候前提下的部门感知疑息缺得、特别路段的部门传感器没有不变等没有常睹驾驶场景招致的“少尾成绩”，限定了主动驾驶的牢靠性及其量产使用，亟待提出完美的牢靠性考证手腕予以处理。


以船舶智能体系的牢靠性考证为例，其测实验证办法系统尚处于构建阶段。思索到船舶本身的下代价属性、真船测试的风险性、模子实验的标准效应等身分，智能船舶测实验证以假造测试为主、模子测试为辅；构建“人-船-情况”精密化模子，是提拔假造测试粗度的主要路过。因而，怎样统筹智能体系测试的牢靠性战下效性、典范测试工况战极度变乱场景，是智能船舶测实验证办法系统开展中需求重面考虑的成绩。


2.3 智能车辆战智能船舶的法例尺度系统
比年去，智能车辆战智能船舶的枢纽手艺获得了少足前进，但配套的法例尺度系统研讨仍旧面对宏大应战。智能车辆战智能船舶正在运转中构成了“理想层-数据层-常识层-理想层”的闭环，因为智能车辆战智能船舶的没有肯定性招致的宁静成绩，对传统交通义务系统将发生严重打击，面对野生智能伦理标准应战。


3 将来瞻望


智能交通体系的将来愿景是自立式交通体系，由智能运载东西、聪慧根底设备战云端智能交通掌握等构成，那一体系正在出有充足的人类监视状况下，可正在变革的、不成猜测的交通情况中“理性动作”，或能正在经历中进修，操纵数据提拔体系机能。自立式交通体系具有感知、交互、进修战施行才能，是一种具有单体智能、群体协同战团体劣化的交通体系。

（参考文献略）

本文链接：中国野生智能教会 尽请存眷 珠海论坛网，理解珠海旅游安居糊口的更多的疑息...