前言
近年来,快速发展的人工智能技术在交通、教育、物流、零售、制造、医疗等诸多产业展现出了惊人的价值创造能力。人工智能技术和新能源、大数据、云计算、自动控制等技术在交通领域的融合应用,使构建安全、便捷、高效、绿色的智慧交通体系成为可能,将促使交通行业发生前所未有的重大产业革命,为建设无人交通提供强有力的支持。
2018年1月,普华永道会计事务所(PwC)发布的研究报告中指出,预计到2040年,机器学习技术将会在交通工具中得到广泛应用,全球大部分大城市将出现无须人员参与的全自动交通系统,结合成熟而完善的基础设施,为车辆提供道路导航等出行服务,对控制大城市汽车总量、提高交通安全、改善空气质量等具有极高价值。
以无人驾驶技术为核心的无人驾驶汽车将基于每辆车的实时动态信息,实现自组织协同驾驶。它以人的安全为第一要义,科学合理解决路权分配问题,通过车、路、智慧交通信息网络一体化,统一进行路线规划、协调,将人从单调枯燥、高强度、高集中度的驾驶作业中解放出来,实现全自动驾驶、智能互联,将创造巨大的经济效益与社会效益。
人工驾驶对驾驶人本身的独立行为能力有极高的依赖性,行人、私家车、自行车、公交车等多主体参与的城市道路驾驶场景,更是对驾驶人的驾驶技能、应变能力、心理素质等提出了较高挑战。引发交通事故的因素是多方面的,比如设备故障、人为因素、环境因素、管理因素等,而人为因素(包括有意和无意行为)无疑占有较高的比重。比如,人工驾驶存在的视觉盲区、疲劳驾驶、酒后驾驶、大脑反应不及时、强行超车并线、路口加塞、占道行驶和停车等问题,都很容易引发交通事故。
而无人驾驶车辆上配备摄像头、激光雷达、毫米波雷达、超声波雷达等多种传感器,这些“眼睛”能够让无人驾驶汽车对全方位信息进行实时感知。作为“大脑”的车载智能系统根据“眼睛”实时捕获的数据,以及车联网平台、交通综合信息服务平台等第三方发布的数据设计行驶路线与出行方案,并结合实时路况对其进行持续优化。
控制与操作系统是无人驾驶车辆的“驾驶人”,它利用车辆控制技术、自动转向控制系统等,使车辆始终处于安全、稳定、高效运行状态,动态优化行驶速度、车距,让车辆自主完成避障、超车、换道、加减速、停车等驾驶行为。当然,这需要卫星导航系统、紧急制动系统、车道偏离检测系统、自动泊车系统、自适应巡航控制系统等一系列子系统提供强有力的支持。
“交通云”建设是无人驾驶车辆大规模应用及发展无人交通的重要基础,从技术角度上,应用人工智能技术的车载智能系统确实可以具备像人脑一般的思考与决策能力,但如果将车辆决策完全交由车载智能系统负责,将会显著提高其工作量,从而对车辆软硬件设施提出较高挑战。
而利用“交通云”平台可以将目标区域内的所有车辆、道路及人融入一体化智慧交通网络系统之中,统一对车辆进行统筹调度,使车辆可以相互了解当前及下一步的移动意向,从而预知潜在风险并采取应对措施,显著降低追尾、触碰剐蹭等交通事故的发生概率,也有利于控制无人驾驶车辆开发及生产成本。
交通运输是国民经济的基础性、先导性、战略性产业,是重要的服务性行业,其发展水平对国民经济持续稳定增长、改善人民生活水平、提高我国综合国力与国际竞争力等具有极为重要的影响,而交通数字化、智能化、智慧化是交通行业的主流趋势,是进一步提高交通运输水平、实现交通强国战略目标的必然选择,需要政府、企业、科研机构、资本方及广大创业者的共同参与。特别是政府部门必须做好顶层设计,为人工智能在交通领域的落地应用指明方向,提供科学指导与帮助;加快完善相关法律法规,为无人驾驶汽车上路、交通大数据共享并挖掘其价值等扫清政策阻碍;引导企业成立行业协会,为公众搭建方便、快捷、低成本的沟通平台,形成“政府监管+行业自律+企业自治+公众监督”的无人交通管理机制。
作为一名交通运输领域的行业观察者和参与者,笔者在对自身多年的思考与分析进行深入总结,并结合大量实践案例的基础上创作了本书,对无人交通产业发展的宏观背景、现状、战略规划、行业方案等进行了深入浅出的详细分析,希望能够为决策者、创业者、企业、科研机构等各方在无人交通领域的探索与布局提供有效借鉴与帮助。
本书共分为人工智能、无人驾驶、智慧交通、城市轨道智能化、无人机、无人船、港口码头智能化以及人工智能引领交通变革等八大部分,在进行理论阐释的同时,又结合日本、美国、德国、法国等交通强国的无人交通探索案例,给出符合我国国情的无人交通发展方案。
本书强调交通运输有公路、铁路、水路、航空、管道等多种方式,而人工智能在不同运输方式中的应用难度、现状等存在一定差异。比如:铁路、航空运输行驶路线较为固定,路况复杂性较低,从而给人工智能应用项目落地带来诸多便利,在部分细分领域已经取得初步成果;公路运输行驶路线多元、路况复杂,给人工智能技术的应用带来一定阻碍。不过,我们有充分的理由相信,在政府、企业、创业者等各方共同努力下,无人交通产业将会涌现一系列令人期待的新技术、新模式、新业态,促使无人交通产业在日趋成熟的同时,为我国创造更多新的经济增长点。