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    王長君:城市“交通大腦”非萬能,脫離實際只能是“水中月、鏡中花”

    來源:杭州誠道科技股份有限公司 日期:2018-09-12

    導 語

      為提升城市道路交通治理能力現代化水平,公安部、中央文明辦、住房城鄉建設部、交通運輸部自2017年起在全國部署實施“城市道路交通文明暢通提升行動計劃”,并組建專家組指導推動相關工作開展。行動計劃實施以來,專家組深入調研,并撰寫了系列研究文章,交通言究社開設專欄陸續推出。首先為大家推薦的是公安部交通管理科學研究所所長王長君撰寫的關于交通管理科技信息化發展的幾點思考,敬請關注。
      當下,以大數據、云計算、人工智能為主的新一代信息化技術快速發展,這些新技術給道路交通出行帶來便捷的同時,也帶來了一些問題,需要我們面對現實成效、冷靜思考技術發展和應用的原本價值,以期更好地分享人類技術進步給交通發展所帶來的紅利,真正實現助力道路交通管理工作。


    一、略顯尷尬的交通管理科技信息化應用現狀


      上世紀90年代末,我國智能交通系統開始快速發展,各種ITS技術在城市和公路交通管理中得到越來越多的應用,特別是公路卡口交通監控系統、闖紅燈和超速“電子警察”等技術裝備以及城市交通指揮中心的建設和應用最為突出。2010年以來,交通管理綜合信息平臺、公安交通集成指揮平臺和互聯網交通安全綜合服務管理平臺的推廣應用,極大提升了我國交通管理科技化和信息化水平。總體而言,以交通管理信息系統為基礎,以城市交通指揮中心為載體,以“電子警察”等各類執法技術裝備為手段的科技信息化應用,在有效打擊路面嚴重交通違法行為、服務廣大人民群眾安全出行等方面發揮了重要作用,有力支撐了道路交通管理工作。


    圖1:“電子警察”等各類執法技術裝備,有效打擊了路面嚴重交通違法行為


      但我們也應該清醒地看到,在智能化、信息化快速發展和大規模技術應用的同時,我國城市道路以及公路上的交通通行秩序總體上并未出現根本性好轉,長期占用超車道、隨意變道、爭道搶行等違法和不文明交通行為仍然普遍存在,嚴重影響路面交通秩序,制約交通通行效率,同時還誘發了大量交通擁堵和交通事故。過去二十多年來,大量的科技投入和技術應用對交通違法者實施了大量的非現場執法并產生大量處罰扣分的同時,也使道路使用者片面形成了這樣的想法,即遵守交通規則就是為了避免被處罰、交警是為了處罰而執法,而不是為了安全和秩序。久而久之,法律的尊嚴、執法者的權威、守法者的自覺意識出現進一步弱化,機動化社會必須形成的“上路就必須嚴格按交通規則出行”的社會意識和氛圍,很難在道路使用者中形成共識。
      隨著大數據、人工智能等新一代信息技術的快速發展,創新導向必將會驅動越來越多的新技術在交通管理中得到嘗試和應用。在這樣的發展時期,我們需要更深入地思考和分析過去二十多年來科技信息化發展的經驗和教訓、遺憾與不足,更好地圍繞道路交通管理的現狀來分析實際需求,更多地以成本意識、效率優先的思路和原則謀劃交通管理科技信息化下一步發展的重點、節奏和力度,避免使交通管理科技信息化工作陷入投入與產出不匹配、為了創新而標新立異,甚至是炒作概念和技術的漩渦之中。


    二、交通管理科技信息化的發展亟待增強四個方面的意識


      道路交通管理的主要目標是維持道路交通安全和出行暢通,道路交通的安全和暢通也只能是建立在良好的路面交通秩序基礎上。交通管理科技信息化應用和發展的一個重要目標是推動減少交通違法行為,促進形成并維護良好的道路交通秩序。交通管理科技信息化在經過較長時間的快速發展后,現階段特別需要強化四個方面的意識——規則意識、經典意識、系統意識和成本意識。
      1、“規則”意識機動化是人類社會進步發展的必然階段,機動化的首要特征是快速、高效。快速為首要特征的機動化社會比非機動化社會、比以往任何一個社會發展階段都更需要有嚴格的規則意識和行為,機動化條件下快速的個體交通出行比任何其他個人行為更需要嚴格的規則意識。缺乏規則意識的交通行為會直接導致秩序混亂,進而會誘發交通碰撞和交通擁擠,從而導致生命財產損失和社會效率大幅降低。
      從我國道路交通的發展現狀來看,要更好地形成嚴格按照交通規則出行的意識與行為,首先特別需要全面理清并強化“路權”的概念,也就是“道路通行權”的概念,需要在政策法規和規定、技術標準和規范、交通管理和執法設施、培訓考試和宣傳教育等各個層面花大力氣進一步強化“路權”原則,從而盡快形成從交通參與者、交通政策制定者、交通執法管理者到交通專業技術人員都能夠準確理解、把握、遵守、執行的“路權”思維,構建“人人理解路權、個個遵守規則、交通井然有序”的機動化社會優良的交通環境,這也應該是交通強國建設的基礎和基本目標。
      2、“經典”意識我們知道,智能交通系統是在道路基礎通行能力得到有效發揮的基礎上,通過ITS技術來充分挖掘路網的通行能力,提升交通出行效率;大數據、人工智能等新技術是要在交通信息和數據得到全面、有效采集和處理的基礎上才能進行深入挖掘應用。由此可見,科技信息化在道路交通領域的應用是有條件的,需要有基礎和積累的——需要按照傳統的或者說經典的交通工程理論和技術來規范設置交通標志標線、路口渠化配時、交通信號控制、交通組織優化等,來有效發揮出路網的基礎通行能力和通行效率,否則ITS技術只會事倍功半,效果大打折扣(事實上,過去二十年我國ITS的發展和應用也部分印證了這一點);大數據、云計算、人工智能所構建的城市“交通大腦”也需要在感知、獲取較為完備的交通及相關數據基礎上,依托傳統或經典的交通系統原理、方法進行認知、解釋、計算、仿真、決策來實施更為有效的交通組織和控制,從而使區域路網的承載能力得到更大的提升。不了解道路交通的基本理論和規律,不掌握交通工程的基礎原理和方法,再好的科技手段和信息化技術也不能發揮出應有的作用。
      3、“系統”意識道路交通系統是由人、車、路、環境構成的,良好的交通秩序、安全的交通環境需要通過有效的培訓考試和宣傳教育、嚴格的交通執法和管理、科學合理的工程和技術應用三個方面(簡稱“3E”)系統實施、協同作用才能逐步形成。其中,培訓考試和宣傳教育是要使得交通出行者懂得應該怎么做,交通執法和管理是要使得交通出行者明白必須這么做,工程措施和技術手段是要使得交通出行者清楚只能這么做。因此,期望通過利用科技信息化手段來改善路面交通秩序、緩解交通擁擠、預防交通事故,應該在培訓宣教、執法管理、工程技術三個方面系統考慮、系統投入、系統實施,才有可能獲得最大效益、達到最佳效果,孤立、單純地在一個方面投入、應用,是難以取得明顯成效的。
      4、“成本”意識交通管理科技信息化應用必然會涉及大量的技術開發和資金、人力投入,科技信息化應用更多的是政府行為,不應該也不可能以“燒錢”的方式或互聯網企業的融資模式來進行。我們必須摒棄“不差錢”意識、“暴發戶”心理,杜絕浮躁的心態和任性的行為,避免產生“什么先進馬上用什么”、“什么時髦立即追什么”、“什么概念誘人馬上實踐什么”的盲動。科技信息化應用不能“不計成本”,而是要“精打細算”,多算算成本效益比。只有這樣,才能把科技信息化的目的回歸到真正能夠有效、精準解決交通實際問題的本質上來。
      當然,強調這四個方面的意識,既非否定科技信息化已然取得的巨大成就,更不是要弱化科技信息化下一步的發展和應用,而是要更加科學、合理、精準地實施科技信息化,使之發揮出更好、更大的作用。因為新時代道路交通管理工作、交通強國建設這些偉大而又艱巨的任務,需要盡快徹底改變以往初級發展階段和粗放管理模式下所形成的固有思路和方法。我們需要認清現階段路面交通秩序這個牛鼻子,進一步探索通過科技信息化手段來改善路面交通秩序的有效途徑,從而更好地應用交通工程等基礎技術。
      同時,我們也要以更加寬闊的視野、更加開放的心態,以數據思維來研究、創新交通管理的思路和方法,融合多源交通出行數據、搭建共享應用平臺,讓科技信息化新技術在道路交通管理領域發揮出應有的作用。


    三、科學應用新技術有效改善交通秩序的思路與途徑


      從視頻監控到智能交通,從“電子警察”到人臉識別,跨際的科技信息化技術應用并未能在道路交通秩序的整體改善上發揮出更為明顯的作用,那么,如何更好地破解“盡快有效改善交通秩序”這一難題?首先需要更加深入地理解、詮釋科技信息化的內涵。科技信息化=科學+新技術+信息化,而現階段尤為重要的是“科學”的內涵。這里的“科學”主要是指科技信息化過程中的科學思路、方法、路徑,或是科技信息化過程中的科學精神,其內涵是指新技術應用應該符合我國現階段道路交通發展的實際需求,能解決當前的主要問題,是要構建新技術應用所必備的基礎,是要在新技術的實施過程中體現出綜合、系統、準確、實用的理念。“科學”引領的科技信息化路徑、科學精神指導下的交通秩序改善之路,既需要在培訓考試和宣傳教育、工程技術和交通設施、交通執法和管理三個方面同時并舉,也需要綜合應用交通工程、智能交通技術以及互聯網+、大數據和人工智能等新一代信息技術來實現。

      1、培訓考試和宣傳教育的精細化人類歷史上從未有過的快速機動化、城鎮化進程使我國廣大交通參與者在充分享受交通出行快速、便捷的同時,也充分暴露出在交通規則意識、交通安全行為方面的滯后和欠缺。而我們對道路通行權的理解和重視、宣傳和教育的不足,在駕駛人的培訓和考試過程中對強化和培育規則意識、安全行為的忽視和缺失,導致大部分交通參與者乃至整個社會仍然普遍缺乏路權概念、規則意識。

      我們需要深入研究快速機動化、城鎮化環境下我國機動車駕駛人及其他交通參與者的交通行為特征、規律以及分布,系統梳理以道路通行權為基礎的交通法律法規和技術標準規范,全面構建以“路權、規則”為核心的駕駛人培訓考試和宣傳教育的完整體系,使所有道路使用者牢牢記住上路應該怎么做。同時,也要充分應用移動互聯網、車聯網、出行大數據、人臉識別、機器學習等新技術,對交通參與者的行為進行更加準確的刻畫,從而可以區分出諸如交通違法和事故多發、從事客貨營運、有激進駕駛傾向等特征的各類人群,有針對性地通過移動終端、信息屏、APP等途徑向特定人群推送出行引導、交通安全提示、交通違法告知等信息,實現“點對點”的信息服務、宣傳和教育,實現提升交通安全意識工作的精細化和主動性。對于一些不能復制的交通場景,可以運用虛擬現實、模擬駕駛等沉浸式體驗技術,對車輛駕駛人的駕駛行為、步行者的過街行為或交通管理者的執法行為進行實操培訓,強化培訓和宣教的效果。
      2、工程技術與交通設施的精確化不管是城市暢通工程建設,還是智慧城市建設,應該說到目前為止,各級政府在快速的機動化、城鎮化進程中對智能化、信息化的投入都還是非常大的。但與此同時,我們在更為基礎性的交通工程和交通控制技術的研究、應用方面,卻跟不上發展的實際需求。如果說培訓考試和宣傳教育是讓所有道路使用者牢牢記住上路應該怎么做,那么交通標志標線、交通控制設置則是讓道路使用者感覺到在路上只能這么做。我們需要從最為基本的交通標志標線,特別是指路標志和誘導標志開始進行更為專業、精細和人性化的設計、設置,既要考慮標志標線和交通控制設施的設置要給道路使用者簡單、清晰、不二的選擇和提示,也要考慮到他們可能沒看明白或錯過后的補充性提示和引導。交通標志標線和交通控制誘導是為普通交通出行者,特別是不熟悉路況的人服務的,這方面我們還做得很不夠。
      同樣,交通信號控制的智能首先應該體現在對交叉口的交通渠化、相位、配時和周期以及交叉口之間相位差、綠波帶的精細化設計上。我們鼓勵“互聯網+交通信號”的探索和嘗試,但首先需要用交通專業的視角和冷靜的分析,我們應該明白基于移動互聯的小樣本軌跡數據在交通信號的實時優化中究竟能起到多大的作用,而不是匆忙地宣布提升了多少通行能力和通行效率。事實上,移動互聯網出行數據與城市交通流量采集系統、公安交通集成指揮平臺等的信息共享等方面的嘗試和初步應用表明,在微觀層面來分析、掌握交通擁堵發生的時、點、段并進行準確的交通誘導,在中觀層面分析道路網的交通流量變化規律并診斷問題產生的原因,從而進行精確的交通組織、協調控制、流量調節、限行管控等措施,在宏觀層面分析城市交通運行狀況,評價城市交通的管理水平,支撐交通管理部門科學決策等方面是較為有效的。
      3、交通執法和管理的精準化構建良好的交通秩序既要使駕駛人清楚在道路上應該怎么做、只能這么做,更要讓他們明白必須這么做,嚴格按照交通規則行車,否則就會立即受到處罰。我們對若干年前在發達國家或地區考察時聽到、感受到的情形一直記憶深刻、敬佩不已:無論是白天還是夜晚、鬧市還是郊外、街道還是高速公路,一旦出現嚴重超速等違法行為,警察很快就會出現并查處。過去二十年來,各地也安裝了大量的闖紅燈、超速等“電子警察”,近年來二次識別、人臉識別等新技術不斷得到廣泛應用,可以及時、精準發現路面各種交通違法行為。但與此同時,我們更應該有適度的路面交通巡邏和現場執法,應該有配套的路面執法管理勤務來支撐科技信息化應用,及時地指揮調度警力,準確地攔截查處、消除違法行為,從而打擊交通違法者的僥幸心理,形成有效的震懾作用。特別是通過科技信息化手段構建“情、指、勤、督”四位一體現代勤務體系,用數據驅動、融合執法管理全過程,使交通管理感知、預警、指揮、調度、監督、考核等環節運行更加順暢、銜接更加緊密,有效提升執法管理的主動性、精準性、實效性,努力實現城市道路交通治理能力的現代化。


    四、充分應用新一代信息化和智能化技術構建交通管理“數據大腦”


      2009年1月,IBM首次提出“智慧地球”概念,同年提出“智慧城市”解決方案。之后我國上百個城市結合信息產業發展提出了建設“智慧城市”,通過依靠大數據、云計算、物聯網、人工智能實現城市中人與人、人與物、物與物的信息交互與服務。“智慧城市”從概念到實際建設,最先能落地并實用的領域之一就是交通,因此“智慧交通”成為各地率先建設發展的內容。不管是“智慧城市”還是“智慧交通”,其實質都是在大數據、云計算、人工智能等新一代信息化和智能化技術快速發展的大背景下,通過對城市或城市交通相關信息的獲取、交互、理解、判斷、決策、應用來更好地實現對城市或城市交通的治理和服務,通過類似于人類大腦的感知、認知、決策和指揮能力來緩解城市或城市交通的問題并提供服務,因而其核心部分被形象地成為“城市大腦”或城市“交通大腦”。在城市交通領域,智能化和信息化已經有了相當長時間的探索發展和應用積累,特別是在緩解城市交通擁堵方面。但是道路交通系統因其不連續、不可控、不可測、強非線性的特征,“交通大腦”的建設不可能一蹴而就、一步到位的,同樣也因為交通系統的復雜性,“交通大腦”能發揮出來的作用也會是漸進的、甚至是有限的。


    圖2:“智慧交通”的核心部分被形象地成為“城市大腦”或城市“交通大腦”


      1、別高估了城市“交通大腦”的作用城市交通擁堵的根本原因是交通供給不能滿足交通需求,而交通供給和交通需求的矛盾受多方面綜合因素的影響和制約。在我國,既有機動化進程過快、車輛急劇增加所導致的道路基礎設施、服務設施、管理設施的供給跟不上,以及快速城鎮化過程中城市規劃、城市交通規劃不協調、不合適,也有交通參與者的交通行為和規則意識跟不上,交通管理和服務能力和水平跟不上等多方面原因。因此,緩解城市交通擁堵的對策也必須是多方面的、綜合的,不能指望某一單個措施或技術手段能發揮出巨大作用或是徹底解決問題。
      城市“交通大腦”通過視頻圖像的結構化處理、人工智能新技術來更好地分析、利用各種交通相關的信息,實現“眼疾手快”、“當機立斷”地調節信號配時、優化交通控制和交通組織,在一定程度上能緩解交通擁擠,特別是當路口的交通控制很不合理、路網的交通組織很不科學時,短時間內是能起到一定作用。但是,道路交通系統的自適應、自調節現象會逐步抵消最初的效果。城市“交通大腦”的概念順應、把握了新一代信息化、智能化技術的發展趨勢,在其建設和完善發展過程中,只有充分與城市交通系統自身的原理和規律很好地結合,與道路交通的實際需求緊密地結合,才會逐步發揮出其應有的功能和作用。
    但即使如此,也難以完全解決交通擁堵問題,因為交通擁堵本質上是由交通供給和需求的不協調所致的,交通供給和需求之間也是相互關聯、制約、調節的。城市“交通大腦”不是萬能的,如果領域內再次熱衷于概念炒作,不腳踏實地地結合具體需求和應用去做好設計、研發、試點和逐步推廣完善工作,“交通大腦”必然會成為又一個中聽不中用的花錢擺設或是“水中月、鏡中花”。理智和冷靜仍然是道路交通科技領域急需服用的一劑良藥。
      2、建設交通管理“數據大腦”的條件逐步成熟城市“交通大腦”概念給我們最大啟示是,人類社會進入到數據時代,我們需要更充分地采集、匯聚、分析、應用好數據,需要將數據應用與需求、與業務更緊密地對接。公安交通管理部門已經構建了全國性的交通管理綜合應用平臺、互聯網綜合服務管理平臺、交通集成指揮平臺,各地公安交管部門也都建立了城市交通指揮中心和城市交通集成指揮系統,出行領域的互聯網公司也構建了地圖導航、網約車、共享單車、貨車物流運輸等服務平臺,與城市交通相關的很多部門和企業也在研究構建未來的車聯網平臺。這些平臺和系統的數據可以更好地匯聚起來,構建交通數據資源池,并通過對數據的分析轉化為對交通的認知,將現實中時變、強非線性的交通系統演變為可計算、可表達、可演繹的虛擬交通世界,并基于交通系統的原理、特征和規律再提出可實施的交通管理策略和措施,提供相應的交通服務。從這個角度來看,建設交通管理“數據大腦”,提升基于數據的交通管理和交通服務的能力和水平是非常必要的,也是可行的。
      3、做好交通管理“數據大腦”頂層設計“數據大腦”是道路交通管理科技信息化發展的必然產物,要建設好、應用好,必須解決好幾個方面的問題:
      首先,需要解決數據的融合問題——打通城市交通指揮系統、交通管理綜合應用平臺、互聯網出行服務平臺、交通集成指揮平臺和將來的車輛智能網聯平臺等信息系統,實現數據流轉和共享,構建統一的交通大數據應用基礎;
    其次,需要解決應用能力問題——通過數據融合、分析、診斷對交通系統形成“感知”,通過構建模型和計算識別道路承載能力、交通運行狀態形成“認知”,通過智能交通系統和勤務體系“執行”和反饋大腦的決策,形成從感知到認知到執行的一體化智慧應用體系;
      再次,需要解決架構設計問題——參考大數據云平臺的思路,劃分數據層(資源)、計算層(能力)和應用層(場景)等構成,并明確各層所需要的功能和技術標準,形成數據驅動的“交通大腦”總體架構。對于交通管理“交通大腦”的發展應用,我們不能再單純停留在概念層面上,而更需要行動起來,建設能落地應用的系統和平臺,扎扎實實提升交通管理能力,推動道路交通秩序的改善。


      (文 / 公安部交通管理科學研究所 王長君)










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