人工智能應用素養(yǎng) 課件 第9章　人工智能在智能交通領域中的應用

人工智能對交通產業(yè)的影響人工智能應用素養(yǎng)人工智能對交通產業(yè)的影響MinimalistwindAI人工智能對交通產業(yè)的影響自20世紀末以來，現(xiàn)代科技日新月異，社會經濟快速發(fā)展，城市化進程不斷推進，機動車保有量持續(xù)增加，從而引發(fā)了交通事故增加、交通秩序混亂、生態(tài)環(huán)境破壞等一系列全球性問題。在此背景下，涵蓋道路、交通工具、出行信息等在內的綜合性系統(tǒng)，即智能交通系統(tǒng)誕生了。它的誕生方便人們進行現(xiàn)代交通運輸管理。MinimalistwindAI人工智能對交通產業(yè)的影響最近幾年，交通領域和人工智能技術深度融合，大數據、物聯(lián)網、云計算等新一代信息技術在交通領域的作用日益凸顯，極大地推動了交通運輸管理的自動化、現(xiàn)代化轉型，在技術層面上為交通優(yōu)化管理、智慧出行、高效服務等奠定了基礎：一方面改善了交通運輸效率，提升社會經濟的運行效率；另一方面為人民群眾創(chuàng)造了更加安全、更加高效、更加綠色的出行環(huán)境，提升了人民群眾的滿意度，開啟了智慧交通時代。與人工智能技術深度融合MinimalistwindAI人工智能對交通產業(yè)的影響然而，在人工智能賦能交通治理的同時，也暴露了其作為新型技術在應用上的一些缺陷與不足，比如機器識別的穩(wěn)定性與安全性、投入與產出的經濟性問題等。缺陷與不足更加引人注目的是，人工智能技術的應用對交通系統(tǒng)的行業(yè)生態(tài)、治理體系帶來新的挑戰(zhàn)，也使隱私安全、法律倫理問題凸顯。如何在享受人工智能給交通治理帶來便利的同時有效規(guī)避風險是擺在人類社會面前的新難題。在交通領域實施人工智能社會研究或可成為繼續(xù)深化交通治理的有效途徑，通過提出智能交通系統(tǒng)研究示范、技術治理實驗、場景化測試、城市交通仿真系統(tǒng)等不同方式的社會研究，希望人們在實踐和探索中總結錯漏、推廣經驗，為智慧交通的發(fā)展保駕護航。MinimalistwindAI人工智能對交通產業(yè)的影響近年來，伴隨著物聯(lián)網、大數據、云計算、移動互聯(lián)網等技術的出現(xiàn)，人們提出了新一代綜合交通體系的概念——智慧交通。智慧交通智慧交通是對智慧中國、智慧城市等理念在交通運輸行業(yè)的具體落實。智慧交通是新一代的信息技術在交通領域的深度應用，為交通運輸發(fā)展注入了更多的人性、科學創(chuàng)新元素，使之富有東方哲學關于智慧的內涵。智慧交通是智能交通的升級版，是交通運輸的升級版。從技術的內涵上看，智慧交通是感知交通、數字交通、掌上交通的組合體。同時智慧交通又是科學交通、人性交通、創(chuàng)新交通。MinimalistwindAI人工智能對交通產業(yè)的影響在技術上，它實現(xiàn)了全面感知互聯(lián)、大數據決策和掌上服務的突破；在理念上，它超越了交通領域本身的局限，充分體現(xiàn)了以人為本、可持續(xù)發(fā)展的觀念，這使得智能交通在更多維度、更高層次得以發(fā)揮效能；智能交通的內涵非常廣泛、深刻在應用上，它涵蓋了綜合服務中心、交通指揮中心等系統(tǒng)，為交通參與者提供多樣性、個性化的服務；在影響力上，它以更精確的信息、更深遠的覆蓋面和更人性化的服務理念，實現(xiàn)更大的社會效益。感謝您的觀看！以上是

本節(jié)全部內容人工智能下交通產業(yè)鏈人工智能應用素養(yǎng)人工智能下交通產業(yè)鏈MinimalistwindAI人工智能下交通產業(yè)鏈智慧交通產業(yè)鏈覆蓋范圍如下圖所示，上游主要是提供信息采集與處理的設備制造商，中游包括軟件和硬件產品提供商、解決方案提供商，下游以運營/集成/內容等第三方服務商為主。智能交通產業(yè)鏈MinimalistwindAI人工智能下交通產業(yè)鏈智能交通產業(yè)生態(tài)智能交通行業(yè)鏈各環(huán)節(jié)廠家眾多，傳統(tǒng)安防企業(yè)、互聯(lián)網廠商、云計算服務商、算法提供商等均開始進入智慧交通各細分領域。智慧交通行業(yè)上游制造商具體包括數據提供商、算法提供商與電子器件制造商，相關代表企業(yè)有商湯科技、騰訊、同有科技、拓爾思、金溢科技等。中游產品與服務領域可以細分為智慧交通硬件制造商、軟件開發(fā)商與解決方案提供商，硬件制造代表企業(yè)有?？低?、千方科技、天邁科技等；智慧交通軟件開發(fā)企業(yè)包括四維圖新、易華錄、四創(chuàng)電子與三大互聯(lián)網巨頭等；一體化智慧交通解決方案代表企業(yè)主要有大華股份、佳都科技、萬集科技與銀江技術等。在下游智慧交通服務市場，代表企業(yè)如多倫科技、車聯(lián)網絡與大眾交通等，為交通領域提供智慧化的咨詢與運營服務。人工智能下交通產業(yè)鏈智能交通產業(yè)生態(tài)圖譜智能交通產業(yè)生態(tài)MinimalistwindAI人工智能下交通產業(yè)鏈中國智能交通發(fā)展歷程如下圖所示，當前中國智能交通行業(yè)處于快速成長階段。2010年至今，隨著大數據、機器學習等技術的不斷發(fā)展，基于人工智能的車路協(xié)同、自動駕駛、智能出行等將會成為智能交通系統(tǒng)技術發(fā)展的關鍵方向。中國交通行業(yè)發(fā)展歷程MinimalistwindAI人工智能下交通產業(yè)鏈在區(qū)域競爭中，中國智慧交通企業(yè)主要分布在京津冀與東部沿海等交通發(fā)達地區(qū)，在國家政策牽引下，目前全國涌現(xiàn)出包括北京、上海、無錫、常州、重慶、長沙、武漢、海南等大量的示范區(qū)，進行智慧交通車路協(xié)同的業(yè)務應用示范。在企業(yè)競爭中，傳統(tǒng)交通信息化企業(yè)為行業(yè)主要玩家，企業(yè)業(yè)務布局各有側重，中國智慧交通行業(yè)依舊以傳統(tǒng)交通信息化領域的玩家為主如右圖所示。2020年中國智慧交通管理應用級解決方案TOP6企業(yè)市場份額情況感謝您的觀看！以上是

本節(jié)全部內容典型交通領域人工智能應用場景人工智能應用素養(yǎng)01目錄CONTENTS人工智能賦能智慧道路02人工智能賦能智慧交通調度03人工智能賦能智慧交通工具人工智能賦能智慧道路1Part人工智能賦能智慧道路實際應用一：可變車道智慧可變車道控制系統(tǒng)如下圖所示，依托路口攝像設備，通過“深度學習視頻識別+大數據算法模型”，實時感知車道交通狀況，研判車輛流量流向特征，結合上下游交通狀況，智能決策可變車道轉向，均衡各轉向車道車流，大幅提升車道通行效率，進而緩解路口擁堵，滿足精細化管理需求。智慧可變車道控制系統(tǒng)架構人工智能賦能智慧道路實際應用一：可變車道基于前端控制器及攝像機數據，在中心端對全城可變車道實時轉向、視頻及各項交通流指標進行監(jiān)測，研判可變車道轉向變化并主動提醒，輔助管理部門智能決策。通過“智能定時+自適應+離線+手動”四大轉向控制方案實現(xiàn)可變車道轉向在不同場景下的智能切換，支撐可變車道多場景應用，滿足多場景實戰(zhàn)需求，如下圖所示。人工智能賦能智慧道路實際應用二：自適應交通信號燈造成道路擁堵、道路資源利用率低的另一個原因是交通信號燈設置不合理。一旦某一方向車流量過大，車輛沒有在有限時間內通過路口，另一方向車流在綠燈亮起后匯入交叉口必定造成路口“打結”，形成嚴重擁堵。在人工智能技術的幫助下，交通信號燈也可以像交警一樣具有分析決策能力，形成能夠自動調節(jié)交通信號燈綠信比的自適應交通信號燈控制系統(tǒng)。它通過視頻檢測儀——智慧眼檢測路口車流量狀況，并將數據傳送至系統(tǒng)“大腦”——智能紅綠燈控制機箱，機箱根據不同車流量做出反應，再將反應信號傳送至信號燈，最后信號燈根據反應信號進行變換。自適應交通信號燈控制系統(tǒng)針對不同狀況科學變換信號燈，有利于縮短車輛在路口的等待時間，可以最大限度地防止發(fā)生擁堵。人工智能賦能智慧道路實際應用二：自適應交通信號燈2020年7月，江蘇省蘇州市高新區(qū)公安分局交警大隊在蘇州市婦女兒童活動中心主入口行人過街路段啟用了自適應交通信號燈控制系統(tǒng)，如下圖所示。該系統(tǒng)由行人密度及行人動態(tài)熱成像檢測器、行人過街預警立柱兩大部分組成，是江蘇省內的首次綜合使用。人工智能賦能智慧道路實際應用三：路況感知與預警誘導感知是智能化的前提?；谌斯ぶ悄芗夹g的道路交通感知系統(tǒng)不再只是簡單的信息收集者，而是“會說話”的信息傳遞者。地感線圈、毫米波雷達、微波探頭、攝像頭、全球定位系統(tǒng)（GPS）等多種傳感器不僅可以探知汽車本身的各種數據，也可以探測外部環(huán)境的數據，這些數據既可以在本地終端實現(xiàn)計算，也可以上傳至云端實現(xiàn)多源數據融合分析，形成自主化決策的車路協(xié)同網絡。雄安車路協(xié)同應用平臺在2018年11月開始試運行，該平臺利用智慧路燈等設備，結合邊緣計算、感知計算等建立應用數據提供體系，為自動駕駛運行奠定了基礎。未來像團霧這樣的極端天氣將不再是影響出行安全的因素，強大的車路協(xié)同網絡能實時告訴駕駛員前方的路況信息。人工智能賦能智慧道路實際應用四：智能機器人交警交通領域也是機器人技術落地的主要場景之一。近年來，由于城市化進程的加快、人口基數的擴大、智能汽車的增多等諸多因素，交通擁堵、交通違法行為的發(fā)生和交通安全隱患的凸顯成為道路交通發(fā)展所面臨的首要問題。因此，為緩解交通狀況頻發(fā)和警力資源不足的現(xiàn)象，交通管理機器人乘勢而上，為智慧交通的發(fā)展提供了重要助力。2019年8月7日，河北省邯鄲市公安局舉行“邯鄲機器人交警”上崗儀式，它們是邯鄲同時也是中國道路上第一批上崗的機器人交警，開啟了中國人工智能交管的新起點。此次列裝的“邯鄲機器人交警”系列有三款：道路巡邏機器人交警、車管咨詢機器人交警、事故警戒機器人交警。人工智能賦能智慧道路道路巡邏機器人交警道路巡邏機器人交警，如右圖所示?？梢酝ㄟ^一套自動導航系統(tǒng)，自主識別車輛違法行為，并進行抓拍和驅離。主要功能包括：自動巡邏、宣傳提示、人車識別、現(xiàn)場驅離、人機互動、自我保護、數據存儲、自動充電等。該款機器人部署在交通崗可與智能信號機進行聯(lián)動，具有人臉識別、語言提示功能，還可對闖紅燈的非機動道路巡邏機器人交警和行人進行提醒和抓拍，協(xié)助維護交通秩序。人工智能賦能智慧道路車管咨詢機器人交警車管咨詢機器人交警應用場景在車管所，如由圖所示。主要功能包括：人臉識別，以此獲取前來辦事人員的有關信息，通過關聯(lián)駕駛人信息進行預判式服務；人機互動，通過語音問答或者屏幕文字解答業(yè)務咨詢，提前解疑釋惑或進行相關提醒；引導服務，可對前來辦理業(yè)務的人員，提示自助終端辦理或柜臺辦理前的相關引導；安保告警，發(fā)現(xiàn)有安全隱患、重點嫌疑人或者突發(fā)安保事件時，可以自動通知警力支援。人工智能賦能智慧道路事故警戒機器人交警事故警戒機器人，如右圖所示?？稍诘缆肥鹿侍幚磉^程中，及時有效地提醒往來駕駛人，避免二次事故傷害。主要功能和特點：小巧輕便，可折疊，便于車載和人工裝卸；機動靈活，交警到達事故現(xiàn)場后，可通過遙控迅速做好遠程部署，將機器人行駛到指定位置進行警戒提示預警；具備光電提示預警、語音提醒告知、文字標識告知等多重提示功能。人工智能賦能智慧交通調度2Part人工智能賦能智慧交通調度實際應用一：實時路線推薦隨著交通路網的不斷擴展和完善，駕駛員很難像20世紀那樣依靠紙質地圖完成路線規(guī)劃。對大多數駕駛員來說，在沒有導航的情況下開車去一個陌生地方是一件非常困難的事情。人工智能技術的引入讓這一問題迎刃而解：通過智能化的地圖應用軟件以及衛(wèi)星定位技術，只要駕駛員說出目的地，導航系統(tǒng)自動規(guī)劃生成可選的行駛路線。即使駕駛員錯過了當前路口的左轉彎或右轉彎，導航系統(tǒng)也會自動根據當前位置與目的地的位置信息為駕駛員推薦新的最優(yōu)路線。人工智能賦能智慧交通調度實際應用二：出行服務與需求匹配除了駕駛員，人工智能技術同樣給乘客帶來許多便利，大大提高了居民的出行體驗滿意度。乘客著急用車去機場時，不再需要走到路口對過往的出租車不停招手，在人工智能技術的幫助下，乘客只需要告訴打車軟件出行的目的地，后臺系統(tǒng)自動向附近區(qū)域內提供服務的出租車廣播需求。乘客還沒有走到路口，他所需要的出租車就已經在路口等待了。相比于之前的“眾里尋他千百度”，以人工智能技術為基礎的移動出行服務最優(yōu)化匹配乘客需求與出租車服務，不僅提高了服務汽車的利用率，也大大緩解了居民出行打車難問題。人工智能賦能智慧交通調度實際應用三：智慧停車停車難是困擾百姓出行的重要問題之一。利用人工智能技術整合定位導航、停車資源信息發(fā)布、管理與收費等服務的智慧停車系統(tǒng)為緩解城市停車難問題提供了有效解決方案。駕駛員到達目的地后，智慧停車系統(tǒng)自動展示周邊可用停車資源信息（包括位置、可用數量等）供駕駛員選擇；一旦駕駛員選定目標停車場，該系統(tǒng)自帶的路線規(guī)劃功能會生成最優(yōu)到達路線；進入停車場時，基于計算機視覺技術的車牌識別系統(tǒng)自動記錄車輛信息并同時開啟計費；離開時，車牌識別系統(tǒng)自動搜索車輛進入時間并生成繳費信息；無感支付實現(xiàn)快速繳費。人工智能賦能智慧交通調度實際應用四：共享汽車、共享單車順風車是智慧出行的典型形式之一它通過人工智能技術（路線優(yōu)化與匹配算法）將乘客的出行需求與車主本身的目的地進行智能匹配與路線推薦。當路線匹配程度滿足車主需求時，車主讓渡部分空間及時間給乘客，而乘客與車主共同承擔車輛使用成本。在人工智能技術以及后臺服務器強大的計算能力支持下，順風車平臺能夠快速實現(xiàn)車主與乘客之間的推薦排序，為乘客與車主搭建合作共享平臺。除了移動出行，共享單車在很大程度上解決了最后一公里的出行問題，為人民群眾的短途出行提供極大便利，這種結合人工智能技術與交通需求的隨借隨還單車分時租賃方式具有廉價性和靈活性等特點，提升了人們出行的便捷程度。人工智能賦能智慧交通工具3Part人工智能賦能智慧交通工具隨著技術的發(fā)展，人工智能已經不只是人類各種交通活動的協(xié)助者，它更可以像人一樣作為智能主體參與交通活動，比如人車智能交互、用于物流配送的無人機、機器人及自動駕駛汽車。汽車人機交互就是人與汽車的“溝通交流”方式。伴隨汽車電動化、智能化、網聯(lián)化變革，傳統(tǒng)駕駛艙迅速同步演變，融合人工智能、自動駕駛、AR等新技術后，“智能駕駛艙”興起。未來，智能駕駛艙能實現(xiàn)中控、液晶儀表、抬頭顯示(HUD)、后座娛樂等多屏融合交互體驗，以及語音識別、手勢控制等更智能的交互方式，重新定義汽車人機交互，如右圖所示。人機交互發(fā)展歷程人工智能賦能智慧交通工具智能駕駛艙，可分為硬件和軟件兩大部分，如下圖所示。交互駕駛艙兩大部分人工智能賦能智慧交通工具從軟件技術手段來說，語音識別和手勢控制等交互技術，是車載屏幕HMI(人機界面)的重要接口，如下圖所示。智能汽車交互設計方式人工智能賦能智慧交通工具聯(lián)想研究院PC設備和生態(tài)創(chuàng)新實驗室研發(fā)團隊發(fā)布了全新的云控自然交互座艙系統(tǒng)解決方案。該解決方案采用獨特的云端車載控制系統(tǒng)，為用戶帶來更智能的語音交互、更豐富的內容資源、更炫酷的人機界面和更多主動服務，打造了包含數字儀表，中控娛樂，數字娛樂的“一芯三屏”智能座艙域控以及透明A柱系統(tǒng)，如下圖所示。AVIN云控自然交互座艙系統(tǒng)實際應用一：國產云控智能交通交互系統(tǒng)人工智能賦能智慧交通工具2019年2月25日至28日，寶馬集團再一次革新了駕駛員與汽車的互動方式，在巴塞羅那舉行的2019世界移動大會上，該公司展示了寶馬自然交互功能。該新系統(tǒng)將最先進的語音命令技術與增強的手勢控制以及凝視識別功能相結合，首次實現(xiàn)了真正的多模態(tài)操作。首款寶馬自然交互功能于2021年在寶馬iNEXT車型上推出。實際應用二：國外智能駕駛交互系統(tǒng)寶馬自然交互功能可讓駕駛員同時使用聲音、手勢和眼神等多種方式的組合，與汽車進行互動，猶如人與人之間的對話一樣。此外，還可根據情境和語境直觀地選擇首選的操作模式。語音識別、優(yōu)化的傳感器技術以及手勢的語境敏感分析使得此類自由、多模態(tài)交互成為可能。人工智能賦能智慧交通工具自動駕駛汽車可以說是當前人工智能技術綜合應用的最典型代表，自動駕駛汽車整合了雷達、人工智能、監(jiān)控裝置、全球定位等現(xiàn)代化技術，可以實現(xiàn)沒有人類參與的自動駕駛。根據自動化程度的不同，有從無自動到完全自動幾個級別，在完全自動化的自動駕駛汽車中，人類完全成為乘客。實際應用三：京東物流自動駕駛京東從2016年開始著手推進無人配送車的研發(fā)和部署工作。隨著底層自動駕駛技術的更新迭代，無人配送車也經過了從第一代到第四代的產品進化?，F(xiàn)在包括幾代早期車型在內，京東無人配送車的車隊規(guī)模已經超過了百輛。感謝您的觀看！以上是

本節(jié)全部內容人工智能助力下交通領域面臨問題與展望人工智能應用素養(yǎng)01目錄CONTENTS人工智能時代交通領域面臨的問題02人工智能賦能智慧交通的前景人工智能時代交通領域面臨的問題1Part人工智能時代交通領域面臨的問題隨著人工智能技術在移動/共享出行、自動駕駛、城市道路交通信號優(yōu)化控制和交通規(guī)劃等領域的應用，居民出行難、出行貴問題得到了一定程度的緩解。然而，就在人們越來越多地享受技術帶來的便利的同時，許多問題也在人工智能交通領域的應用中暴露出來，如下圖所示。交通領域面臨的問題人工智能時代交通領域面臨的問題需要強調的是，即便人工智能技術已經實現(xiàn)突破式發(fā)展，并在各個領域得到廣泛應用，但本身的穩(wěn)定性與可靠性仍然有待進一步提高。近年來由于駕駛員過度依賴導航而引發(fā)的交通事故屢見報端。機器識別的穩(wěn)定性與可靠性人工智能技術穩(wěn)定性與可靠性不佳引發(fā)的事故在很多情況下是難以彌補的重大損失。例如，特斯拉Model3在2018年、2019年連續(xù)發(fā)生追尾和撞車事故，導致重大的人員傷亡。調查后發(fā)現(xiàn)，這些事故發(fā)生的原因竟然是自動駕駛系統(tǒng)在特定情況下可能無法識別物體，特別是在時速過高或者變道等情況下，對物體的識別能力大幅下降。人工智能時代交通領域面臨的問題感知是智慧交通的前提，因此建設智慧交通必定涉及視頻傳感器、毫米波雷達等先進傳感設備的巨大投入。除此之外，建設智慧交通還涉及對原有的基礎路網進行升級改造、設備的運行維護及基礎通信網絡建設等多個方面，投資巨大。智慧交通的投入產出比前瞻產業(yè)研究院在其發(fā)布的《2020-2025年中國智慧交通行業(yè)發(fā)展前景與投資預測分析報告》中披露，我國在智慧交通技術領域的財政支出在2019年高達432億元，預計在2024年可達到840億元。面對如此巨大的投入，經濟欠發(fā)達地區(qū)可能無法承受，不得不采用政府借債或擔保方式，造成地方政府財政危機。人工智能時代交通領域面臨的問題除了技術本身的安全性問題之外，新技術的應用還帶來了許多新的倫理問題，它們不僅可能泄露個人隱私，而且可能帶來安全隱患。隱私安全、信任安全與倫理Uber在美國遭受處罰實名化注冊的叫車平臺保留了詳細的用戶信息，這些信息一旦被泄露，不法分子就可利用大數據技術獲取用戶的精細畫像，為詐騙、敲詐等違法行為提供精準信息。人工智能時代交通領域面臨的問題人工智能賦能行業(yè)升級變革的時代下，一大批新現(xiàn)象、新應用沖擊著原有的社會治理方式與管理制度。以共享單車為例，面對“從站臺到目的地最后一公里”的巨大社會需求，共享單車在短時間內快速發(fā)展，城市街邊停滿了不同品牌、不同顏色、不同型號的單車。隨之而來的亂停亂放現(xiàn)象，一方面對交通秩序造成干擾，另一方面破壞了城市形象。行業(yè)生態(tài)的改變與行業(yè)治理體制的挑戰(zhàn)共享單車“墳墓”人工智能賦能智慧交通的前景2Part人工智能賦能智慧交通的前景人工智能技術在交通領域里的應用展現(xiàn)了廣闊的前景也帶來了前所未有的新問題，在交通領域實施人工智能社會研究，如下圖所示，有可能為深化交通治理的有效途徑。在交通領域實施人工智能新研究人工智能賦能智慧交通的前景各個產業(yè)領域特點不同，展開人工智能產業(yè)應用的路徑也大相徑庭，但是試點示范建設路徑成為各領域不約而同的選擇。從智能交通系統(tǒng)開始，我國科技部門就積極推進研究示范工作?！俺鞘写竽X1.0”智能交通系統(tǒng)研究示范阿里云在2017年正式推出了“城市大腦1.0”，如右圖所示。這一平臺可以建立自動識別機制，并借助信號燈終端、互聯(lián)網系統(tǒng)實現(xiàn)智能化管理，極大提升了城市管理決策的自動化水平。人工智能賦能智慧交通的前景隨著交通系統(tǒng)智能化推進，網絡信息安全態(tài)勢越來越嚴峻，目前國內外的智能交通系統(tǒng)網絡安全事件時有發(fā)生，攻擊手段層出不窮，數據泄露、網絡攻擊、惡意代碼植入、勒索病毒非法加密、漏洞被非法利用、大屏被非法侵入等是目前智能交通的主要安全隱患。因此，信息安全與技術治理是智慧交通社會治理工作必不可少的一項，應至少包括以下4個方面內容：信息安全與技術治理研究安全通信網絡防護安全區(qū)域邊界防護安全計算環(huán)境防護安全管理中心人工智能賦能智慧交通的前景為了確保產品的安全性，對于人工智能產品功能測試，尤其是應用于智慧交通的產品，需要走出實驗室，走進實際應用場景中。產品功能的場景化測試交通