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  12月7日,第十六届中国智能交通年会(ITSAC 2021)暨2021年度中国智能交通大会在长沙召开。在大会的“交通新基建可持续发展论坛”上,中山大学余志教授发表了题为《交通信息物理系统——由宣城到上海的实践》的演讲。本文为演讲整理稿,有部分删减,未经本人审定。

  人类文明在公元前800年左右,以自然崇拜为主,产生了三大宗教,很多哲学基础、国家雏形,都在这之后的600年里形成,影响了近2000年。什么时候发生了重大变化?科技时代。如果从牛顿开始算,已经有300年时间,但是科技发展并没有影响人类本身,宗教、哲学也没有发生变化。

  现在新的科技革命以人工智能为基础,余志教授表示,大概他从2012年开始思考,前几年开始肯定的判断,将迎来千年未有的变化,为什么?是由于人工智能的影响使得人本身将要发生革命性的变化。可以预见,未来人类社会要有三种人,即自然人、半电子半人和虚拟人。

  他的依据就是,如果人发生了变化,与人相关的基础认知、科学,人和社会的关系就要发生变化。

  哲学、宗教两三千年没变,现在要迎来一个变革时代,未来几百年里,这些变化将逐步发生。

  交通引领变革,怎么引领?智能驾驶和无人驾驶是人工智能里发展很快的领域,遇到的挑战也很多。

  交通先导的变革,就是出行、工具、管理、服务等方面发生革命性的变化,这是必然的,这种革命性的变化一定是人类科技创新的结果。

  但科技创新首先需要理论的创新和变革,理论不会凭空产生,需要摸索创造。所以,第二个变化就是,新的交通理论是交通革命的发动机和新的要求。

  而余志教授认为,交通信息物理系统是可行的“新理论”之一。他经常举例——交通和通信系统的差异,通讯系统是一个封闭的、可控的物理信息系统,而交通系统是一个非线性不连续、时间不可控的系统,是不可解的。

  不可解,怎么办?现在由于互联网大数据特别是物联网时代的到来,使得不可解的交通系统逐步变成可解,问题变简单了,有大量的动态实时交通信息的存在,从而可以采用非线性系统在线信息化的模式,参照类似于信息系统的方式去求解。

  比如,当道路上所有的车辆都是自动驾驶,那么交通系统跟通讯系统是高度相似的,就可以解、可控了,拥堵将会大幅降低。这个变革,就是系统从不可解到可解,这种变化需要提出新的科学理论才能做到。

  余志教授团队在最近的六七年时间做了一些尝试,基于“可计算路网”构建了“新一代的交通信息物理模型”。

  首先是边界封闭,城市是一个封闭的空间,比如上海共有130多条进出城市的道路,封闭这些道路,上海就是个“袋子”;

  二是可计算路网,什么是可计算路网?就是“口袋”里每一条道路上的标志标线作为可计算单位,使之具有交通控制的运算逻辑,比如说画了标线,实线就不能变线,虚线可以变线。上海有多少个路网计算单元?160多万个。当道路状态可以被计算了,还需要确定什么?就是车辆,要么上路,要么停着。把一个城市所有停车场数据都接进来,不就可以确定了?当然,现在没有那么多数据,怎么办?为了便于计算,他们提出虚拟停车场的概念,道路围成的区域,就是虚拟停车场,现在在上海划分了1.4万个虚拟停车场。

  最后在交通信息物理空间里,上海有130多个边界,1.9万公里的道路,160万多个计算单元和1.4万个虚拟停车场,组成可计算的物理空间。

  计算什么?就是车辆和出行。这个理论2017年在宣城落地,最后计算出,宣城日均8万辆车出行,日均出行车次28万。

  (视频同期声)上海IDPS道路交通管理系统是一个城市交通感知、认知、赋能系统:

  I层,及时感知,洞察微观。通过全市7万多台高清卡口,每天24小时不间断采集4亿多条摄像头数据,形成的神经元感知网络;

  D层,海量汇聚,精准认知。通过建设可计算路网,支撑城市交通治理要素的精准认知;

  P层,推演规律,同步镜像。针对城市日均440万辆车,约1300万车次出行以及可计算路网、虚拟停车场等精准认知,实现同步镜像,发现宏微观、动静态变化规律。

  S层,各取所需,广泛赋能。目前研发的5个方面,26个应用场景,为全球大型城市的交通治理提供上海方案。

  设备还是原来的设备,系统已经不是原来的系统了。整个系统接入视频有13万路,但只新增了7000多套视频,就把系统建成了。

  规划建设管理一体化,城市可以用这一个平台来为交通规划、设计、建设、管理提供决策依据;

  这四个一体化在技术上和管理模式上如何实现?管理链条上,从潜在对象、活动对象、重点对象入手,在技术链条上,发现、诊断、治理、评估一体化。

  不光渣土车,而是所有的重点车辆。上海日均440万辆车出行,出行总车次是1400万人次,而上海共有700多万机动车,每一辆每一天都在可计算路网和虚拟停车场上被感知被分析被处理。

  渣土车管理是全国都是难题,而现在上海管得井井有条,上海的渣土车治理是从“抓了几辆”变为了“抓剩几辆”,违法车辆全掌握。从源头说,上海自卸货车保有量是近8000辆,11月份检测到上路行驶的车辆为7151辆,其中疑似未审批而偷偷上路的有570辆,几乎能做到不漏掉一辆,最后研判执法、确认违法的有56辆。此前针对渣土车的专项执法,一个月也就能查几百辆,确认违法的也就几辆,大海捞针,现在每天都能全筛查一次。

  因为这不是一个面向渣土车的执法系统,而是一个认知系统,可以用来做很多事。

  上海现在所有的临水道路管理都按照全量、发生量、重点量的治理链条走,临水道路交通安全隐患多,怎么治理?在可计算路网里,将临水道路路段标示出来,上海有3482处,发生过事故的临水道路路段606处,这就是重点路段,重点标示。再安排整治清理,清理一处,标示一处。

  城市交通管理最大的难题之一,是“溢出”,交叉口排队车辆溢出,说明路口非常拥堵。基于可计算路网分析,上海城市道路有溢出风险的路口有1022个,已经出现过溢出的路口是376处,比较严重溢出路口有26处,已经处理了6处。溢出路口如何治理有很多方法,包括信号优化、渠化优化等精细化措施。

  IDPS系统不是为了完成某一个任务而建设的系统,当系统把每一辆车的每一次出行感知、计算、分析之后,就可以做任何事情。现在都在讲减碳排放,基于这个系统,可计算每一辆车每一天的碳排放。

  这个系统在广州也已经上线,被市政府列为重大项目。6月广州疫情发生的时候,余志教授团队用几天时间就搭建好了系统,服务于疫情防控区域驻留车辆的管控。

  现在构建的交通信息物理系统理论,可以从交通系统扩展到城市系统,交通是可计算路网,而城市会是可计算城市,交通是人、车的停和走,是人和车的移动通道和驻留空间。

  这个系统具备天然的兼容性,不会对原有系统有排他性。余志教授认为未来的交通系统平台应该是可以同时管理非智能车和自动驾驶车辆,而不是面向自动驾驶车辆的搞一个管控平台,其他车搞一个管控平台。

  系统建设要利旧,设备要还是那些设备,而系统已经不是原来的系统,实现渐进式变革,柔性升级。系统向上要纵向兼容,包括车路协同、自动驾驶等应用场景;横向扩展要扩展到智慧交通、智慧公安、智慧城市等。

  由旧设备、新理论、新系统到新应用到新设备、新理论、新设备、新系统、新模式,是兼容历史驱动未来。在上海的实践中,接入的数据和建设系统不是为了做项目而做,是用原有业务系统的设备和系统来计算、处理分析,并没有替换现有的任何一个业务系统,业务系统随时可以和系统相接。

  1、存在重硬件、轻软件的情况,每个厂商都想卖设备,去做项目,软件就是赠品。

  3、地方政府被绑架。不管车路协同还是自动驾驶,是政府干了企业的事情,好像地方政府不搞这些就落后。

  4、现在有很多精品模式的推销。余志教授表示,他个人很反对雷视一体化设备,雷达检测和视频检测每个误差如果都在20%,这不是一个误差相容系统,而是一个误差相乘系统。余志教授团队对市面上多款雷视一体机进行了测试,轨迹和车辆能够同时符合的,表现最好就百分之五十几。

  余志教授最后强调,不能实现身份检测的设备未来会要被淘汰,地磁也好、雷达也好,做不到车辆身份检测,未来都没有前途。