美國(guó)《福布斯》雜志預(yù)測(cè),2017年是人工智能脫穎而出的一年,計(jì)算機(jī)將能夠通過深度學(xué)習(xí)與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)真正實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)、預(yù)測(cè)、適應(yīng)與理解。我們有理由相信不久的將來,人工智能將直接影響公眾的日常工作與生活,也必然改變公眾的思維方式和工作模式。人工智能必將推動(dòng)當(dāng)今社會(huì)經(jīng)濟(jì)的再次轉(zhuǎn)型與創(chuàng)新發(fā)展,在道路交通管理中的應(yīng)用前景亦已明晰。
概 念 內(nèi) 涵
1956年,由McCarthy及一批數(shù)學(xué)家、信息學(xué)家、心理學(xué)家、神經(jīng)生理學(xué)家、計(jì)算機(jī)科學(xué)家在美國(guó)Dartmouth大學(xué)召開的學(xué)術(shù)會(huì)議上首次提出“人工智能”概念。經(jīng)過60多年長(zhǎng)足的發(fā)展,人工智能已成為一門廣泛交叉的前沿科學(xué)。事實(shí)上,人工智能研究人類智能活動(dòng)的規(guī)律,構(gòu)造具有一定智能的人工系統(tǒng),研究如何讓計(jì)算機(jī)去完成以往需要人的智力才能勝任的工作,也就是研究如何應(yīng)用計(jì)算機(jī)的軟硬件來模擬人類某些智能行為的基本理論、方法和技術(shù)。
自二十世紀(jì)七十年代以來,人工智能與空間技術(shù)、能源技術(shù)被稱為世界三大尖端技術(shù)；同時(shí),人工智能與基因工程、納米科學(xué)也被認(rèn)為是二十一世紀(jì)三大尖端技術(shù)。近四十年來,人工智能已獲得了快速發(fā)展,在很多學(xué)科領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用,并取得了豐碩的成果。人工智能已逐步發(fā)展為一個(gè)獨(dú)立的分支,無(wú)論在理論和實(shí)踐上都已自成體系,通過研究使計(jì)算機(jī)來模擬人的某些思維過程,實(shí)現(xiàn)如學(xué)習(xí)、推理、思考、規(guī)劃等智能行為,包括通過計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)智能的原理,以及制造類似于人腦智能的計(jì)算機(jī),使計(jì)算機(jī)能實(shí)現(xiàn)更高層次的應(yīng)用。
因此,人工智能本質(zhì)是對(duì)人類思維過程的模擬,是人類智能的物化。
智 能 原 理
人工智能由智能感知、精確性計(jì)算、智能反饋控制三個(gè)核心環(huán)節(jié)組成,目的是體現(xiàn)感知、思考、行動(dòng)三個(gè)層層遞進(jìn)的特征。
智能感知需要收集到足夠多的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)來表述場(chǎng)景,這是實(shí)現(xiàn)人工智能的第一步,目的是使計(jì)算機(jī)能“聽”、會(huì)“看”；精確性計(jì)算是使計(jì)算機(jī)具備足夠的計(jì)算能力模擬人的某些思維過程和行為,并對(duì)分析收集到的數(shù)據(jù)信息做出判斷,這是實(shí)現(xiàn)人工智能的第二步,目的是對(duì)感知的信息進(jìn)行自我學(xué)習(xí)、信息檢索、邏輯判斷、高效決策；智能反饋控制是將前期處理和判斷結(jié)果轉(zhuǎn)譯為肢體運(yùn)動(dòng)和媒介信息傳輸給人機(jī)交互界面或外部設(shè)備,實(shí)現(xiàn)人機(jī)、機(jī)物的信息交流和物理互動(dòng),這是實(shí)現(xiàn)人工智能的第三步,也是最直觀的表現(xiàn)形式,其表達(dá)能力展現(xiàn)了人工智能整體水平。
具體來說,我們可以通過基于邏輯方法的專家系統(tǒng)與知識(shí)工程、基于統(tǒng)計(jì)方法的機(jī)器學(xué)習(xí)與人腦仿生、基于智能控制系統(tǒng)的擬人控制行為等途徑實(shí)現(xiàn)人工智能。如以基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的深度學(xué)習(xí)技術(shù)已被Google、Facebook、IBM、百度等公司廣泛用于圖像、語(yǔ)音的智能識(shí)別,計(jì)算機(jī)技術(shù)快速提升和GPU普及應(yīng)用,使模擬超大型的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)成為可能,互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的快速發(fā)展又為深度學(xué)習(xí)提供了上百萬(wàn)的訓(xùn)練樣本,從而使語(yǔ)音識(shí)別和圖像識(shí)別技術(shù)達(dá)到90%以上的準(zhǔn)確率。
發(fā) 展 戰(zhàn) 略
世界各國(guó)政府都高度重視人工智能相關(guān)技術(shù)的研究和應(yīng)用,紛紛加大對(duì)人工智能產(chǎn)品的科研投入,其中美國(guó)政府主要通過公共投資的方式牽引人工智能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,2013財(cái)年美國(guó)政府將22億美元的國(guó)家預(yù)算投入到了先進(jìn)制造業(yè),投入方向之一便是“國(guó)家機(jī)器人計(jì)劃”；同時(shí),在2013年初的國(guó)情咨文中,美國(guó)總統(tǒng)奧巴馬特別提到為人腦繪圖的計(jì)劃,宣布投入30億美元在10年內(nèi)繪制出“人類大腦圖譜”,以了解人腦的運(yùn)行機(jī)理。歐盟委員會(huì)也在2013年初宣布,石墨烯和人腦工程兩大科技入選“未來新興旗艦技術(shù)項(xiàng)目”,并為此設(shè)立專項(xiàng)研發(fā)計(jì)劃，同時(shí)每項(xiàng)計(jì)劃都將在未來10年內(nèi)獲得10億歐元的經(jīng)費(fèi)。美國(guó)IBM公司正在研究一種新型的仿生芯片,利用這些芯片,人類可以實(shí)現(xiàn)電腦模仿人腦的運(yùn)算過程,預(yù)計(jì)最快到2019年可完全模擬出人類大腦。
2016年４月,我國(guó)發(fā)布了《機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2016-2020年）》,旨在推動(dòng)人工智能相關(guān)產(chǎn)業(yè)的深度發(fā)展。從2017年開始,“十三五”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“公共安全風(fēng)險(xiǎn)防控與應(yīng)急技術(shù)裝備”專項(xiàng)也開始部署人工智能技術(shù)的應(yīng)用項(xiàng)目,如“道路交通安全主動(dòng)防控技術(shù)及系統(tǒng)集成”、“主動(dòng)防控型警用機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用示范”等。
應(yīng) 用 探 討
機(jī)器人和網(wǎng)聯(lián)汽車都是人工智能的應(yīng)用典范,人工智能在道路交通管理中已有成熟的應(yīng)用案例。
人工智能在城市交通擁堵治理工作中將發(fā)揮重要支撐作用。2016年10月,卡耐基梅隆大學(xué)機(jī)器人教授斯蒂芬?史密斯在白宮前沿會(huì)議上稱：交通擁堵每年造成美國(guó)經(jīng)濟(jì)損失1210億美元,并產(chǎn)生大約250億公斤二氧化碳排放,特別是汽車在市區(qū)行駛時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)的時(shí)間占40%,其最大原因是目前的交通信號(hào)系統(tǒng)太過落后。為此,史密斯教授正在開發(fā)人工智能驅(qū)動(dòng)的智能交通信號(hào)系統(tǒng),以適應(yīng)不斷變化的交通狀況。在美國(guó)匹茲堡的試點(diǎn)測(cè)試中,該智能交通信號(hào)系統(tǒng)將旅行時(shí)間縮短了25％, 發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)時(shí)間縮短了40％。研究人員還預(yù)計(jì),該系統(tǒng)將減排21％,還可以通過提高交通吞吐量來節(jié)省城市道路拓寬的成本和消除街道停車。傳統(tǒng)的交通燈使用默認(rèn)時(shí)間轉(zhuǎn)換燈色，雖然轉(zhuǎn)換燈色的時(shí)間會(huì)根據(jù)數(shù)據(jù)每幾年更新一次,但是隨著交通模式發(fā)展,傳統(tǒng)系統(tǒng)很快就會(huì)過時(shí)。而人工智能驅(qū)動(dòng)的智能交通信號(hào)系統(tǒng)則以雷達(dá)傳感器和攝像頭監(jiān)控交通狀況,然后利用先進(jìn)的人工智能算法決定燈色轉(zhuǎn)換時(shí)間,通過人工智能和交通控制理論融合應(yīng)用,優(yōu)化了城市道路網(wǎng)絡(luò)中的交通流量。
與大多數(shù)商業(yè)自適應(yīng)交通控制系統(tǒng)相反,該系統(tǒng)采用完全分散的方法來控制道路網(wǎng)絡(luò)中的交通：每個(gè)交叉點(diǎn)基于實(shí)際進(jìn)入的車輛流獨(dú)立地分配其綠燈時(shí)間,然后將所計(jì)劃的流出傳送到相鄰的交叉口,以增加他們對(duì)未來入站流量的可見性。依賴分散的交叉控制確保對(duì)實(shí)際交通狀況的最大實(shí)時(shí)響應(yīng),而預(yù)計(jì)流出到相鄰交叉口的流量使得協(xié)調(diào)控制和創(chuàng)建綠波帶成為可能。史密斯教授團(tuán)隊(duì)于2012年在匹茲堡繁忙的East Liberty街區(qū)的9個(gè)十字路口實(shí)施人工智能的交通控制系統(tǒng)。該網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)在跨越50個(gè)十字路口,計(jì)劃在全市范圍擴(kuò)展,并進(jìn)一步實(shí)施交通信號(hào)與通行汽車交互技術(shù)。
未來,人工智能的警用機(jī)器人將取代交通警察,實(shí)現(xiàn)公路交通安全的全方位監(jiān)控、全天候巡邏、立體化監(jiān)管。當(dāng)前,完善公路交通安全防控體系是全國(guó)公安交通管理部門的重大科技建設(shè)項(xiàng)目。公路交通安全防控體系實(shí)現(xiàn)對(duì)公路上車輛通行情況、交通違法情況和道路隱患及時(shí)監(jiān)控、發(fā)現(xiàn)、取證、傳遞、處理、反饋、修正,進(jìn)一步提升公路管控力度與水平,進(jìn)一步增強(qiáng)勤務(wù)管理科學(xué)性與針對(duì)性,及時(shí)發(fā)現(xiàn)查糾各類交通違法行為,明顯改善了道路通行秩序,有效遏制了重特大交通事故。公路交通安全防控體系涉及的核心技術(shù)是交通行為監(jiān)測(cè)、交通安全研判、交通風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警、交通違法執(zhí)法,而這些技術(shù)現(xiàn)已與人工智能融為一體。實(shí)現(xiàn)公路交通運(yùn)行狀態(tài)“看得見”、車輛通行軌跡“摸得透”、重點(diǎn)違法行為“抓得住”、安全隱患事件“消得了”、路面協(xié)作聯(lián)動(dòng)“響應(yīng)快”、交通信息應(yīng)用“服務(wù)優(yōu)”等目標(biāo),都離不開人工智能技術(shù)。
城市暢通和公路安全是當(dāng)前全國(guó)公安交通管理部門的兩大任務(wù),“互聯(lián)網(wǎng)+”提升了公安交通管理服務(wù)能力,人工智能則將引領(lǐng)公安交通管理事業(yè)的再次騰飛。
