云端智能，大有可為——談智能交通方案的發(fā)展方向
2012年中國(guó)交通運(yùn)輸部發(fā)布了《交通運(yùn)輸行業(yè)智能交通發(fā)展戰(zhàn)略（2012－2020年）》，為未來(lái)中國(guó)智能交通的發(fā)展指明了方向。
《戰(zhàn)略》提出到2015年，實(shí)現(xiàn)對(duì)高速公路、國(guó)省干線公路、重要路段、大型橋梁、車輛區(qū)域、交通運(yùn)輸狀況等感知和監(jiān)控; 出行人能夠在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)通過(guò)其熟悉方式獲取所需出行計(jì)劃和實(shí)時(shí)出行信息，提高公共交通的吸引力和分擔(dān)力，緩解城市擁堵，便捷出行；實(shí)現(xiàn)對(duì)危險(xiǎn)品運(yùn)輸車輛、船舶、長(zhǎng)途客運(yùn)以及城市公交、出租車和軌道交通的全過(guò)程監(jiān)控；基本建成全方位覆蓋、全天候運(yùn)行、快速反應(yīng)的水上交通安全監(jiān)管系統(tǒng)和海事信息服務(wù)系統(tǒng)。
隨著《戰(zhàn)略》的出臺(tái)，城市智能交通的市場(chǎng)需求將持續(xù)增長(zhǎng)，未來(lái)幾年全國(guó)城市交通智能化的水平將有顯著提高。
目前的智能交通整體方案，充分利用信息技術(shù)、數(shù)據(jù)通信傳輸技術(shù)、電子傳感技術(shù)、衛(wèi)星導(dǎo)航與定位技術(shù)、控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及交通工程等多項(xiàng)高新技術(shù)的集成及應(yīng)用，以交通需求為導(dǎo)向，以信息技術(shù)為手段，以全面提升交通安全、效率和服務(wù)品質(zhì)為目的，充分利用交通、空間、時(shí)間和移動(dòng)的資源，進(jìn)而形成的新交通系統(tǒng)。其突出特點(diǎn)是以信息的收集、處理、發(fā)布、交換、分析、利用為主線，為交通參與者提供多樣性的服務(wù)。
但在實(shí)際的方案實(shí)施中，目前的智能交通建設(shè)離《戰(zhàn)略》中提出的要求仍然有較大的差距。制約其進(jìn)一步發(fā)展的因素恰恰是由其自身的特點(diǎn)和應(yīng)用需求決定的。目前的智能交通有以下特點(diǎn)和需求：
（1）數(shù)據(jù)量大：智能交通的分析對(duì)象是整個(gè)城市的交通行為主體，這就導(dǎo)致了其海量數(shù)據(jù)的固有特性。以北京市為例，6萬(wàn)余輛出租車一天就會(huì)產(chǎn)生數(shù)億條GPS數(shù)據(jù)，而車牌識(shí)別、交通監(jiān)控視頻等數(shù)據(jù)量更大，交通相關(guān)的數(shù)據(jù)量級(jí)已從TB級(jí)別躍升到PB級(jí)別，如果要實(shí)現(xiàn)對(duì)城市道路交通狀況、交通流信息、交通違法行為等的全面監(jiān)測(cè)，特別是承擔(dān)在交通高峰期采集、處理及分析大量的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的工作，整體平臺(tái)的運(yùn)行壓力將非常巨大。傳統(tǒng)的交通數(shù)據(jù)分析方法已很難有效支撐這么龐大的數(shù)據(jù)體的開發(fā)與利用。
（2）應(yīng)用負(fù)載波動(dòng)大：交通流特性呈現(xiàn)隨時(shí)間變化大，區(qū)域關(guān)聯(lián)性強(qiáng)的特點(diǎn)，需要根據(jù)實(shí)時(shí)的交通流數(shù)據(jù)及時(shí)全面采集、處理、分析等。以杭州市為例，城市快速路在閑時(shí)和高峰期的平均車速相差三倍左右，而且呈現(xiàn)出局部區(qū)域的關(guān)聯(lián)強(qiáng)的特點(diǎn)。傳統(tǒng)的智能交通方案無(wú)法做到全局統(tǒng)籌，往往陷入各自為戰(zhàn)的境地。
 杭州主城區(qū)道路24小時(shí)車速時(shí)變圖 |  杭州主城區(qū)晚高峰擁堵區(qū)域分布 |
（3）信息實(shí)時(shí)處理要求性高：《戰(zhàn)略》提出：出行人能夠在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)通過(guò)其熟悉方式獲取所需出行計(jì)劃和實(shí)時(shí)出行信息。這就要求未來(lái)的智能交通需要滿足高效性、實(shí)時(shí)性的要求。
（4）數(shù)據(jù)共享需求：交通行業(yè)信息資源的全面整合與共享，是智能交通發(fā)揮整體方案優(yōu)勢(shì)，統(tǒng)一協(xié)調(diào)、整體統(tǒng)籌資源的基礎(chǔ)。而目前已經(jīng)建成的智慧城市中，大量的終端出自不同的廠商，不同的平臺(tái)，形成大大小小的信息孤島，很難實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。
（5）高可用性、高穩(wěn)定性要求：需面向政府、社會(huì)和公眾提供交通服務(wù)，為出行者提供安全、暢通、高品質(zhì)的行程服務(wù)，以保障交通運(yùn)輸?shù)母甙踩?、高時(shí)效和高準(zhǔn)確性為目標(biāo)，勢(shì)必要求系統(tǒng)需具有高可用性和高穩(wěn)定性。而目前的方案中，由于設(shè)備類型眾多，廠商繁雜，質(zhì)量和標(biāo)準(zhǔn)都參差不齊，不僅維護(hù)成本龐大，而且很難做到高穩(wěn)定性。
云計(jì)算：
云計(jì)算是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種新的計(jì)算形態(tài)，體現(xiàn)了一種全新概念的信息服務(wù)模式，以其自動(dòng)化IT 資源調(diào)度和高速信息部署以及優(yōu)異的擴(kuò)展性，成為解決上述問(wèn)題的關(guān)鍵技術(shù)手段。它作為一種新興的計(jì)算和商業(yè)模式，正在加速信息產(chǎn)業(yè)和交通信息的服務(wù)化進(jìn)程。加快發(fā)展云計(jì)算技術(shù)在智能交通領(lǐng)域的發(fā)展應(yīng)用，對(duì)于提升城市綜合交通信息化處理、推動(dòng)產(chǎn)業(yè)優(yōu)化結(jié)構(gòu)升級(jí)、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變具有積極性意義，市場(chǎng)應(yīng)用前景廣闊。
云計(jì)算是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算方式，通過(guò)這種方式，共享的軟硬件資源和信息可以按需提供給計(jì)算機(jī)和其他設(shè)備。這些資源來(lái)自一個(gè)共享的、可配置的資源池，并能夠快速獲取和釋放。云計(jì)算的核心思想，是將大量用網(wǎng)絡(luò)連接的計(jì)算資源統(tǒng)一管理和調(diào)度，構(gòu)成一個(gè)計(jì)算資源池向用戶提供按需服務(wù)。
云計(jì)算的基本原理是，通過(guò)使計(jì)算分布在大量的分布式計(jì)算機(jī)上，而非本地計(jì)算機(jī)或遠(yuǎn)程服務(wù)器中，相關(guān)行業(yè)數(shù)據(jù)中心的運(yùn)行將更與互聯(lián)網(wǎng)相似，這使得相關(guān)部門能夠?qū)①Y源切換到需要的應(yīng)用上，根據(jù)需求訪問(wèn)計(jì)算機(jī)和存儲(chǔ)系統(tǒng)。云計(jì)算應(yīng)用的思想是將資源整合，使用戶可以方便找尋。
云計(jì)算模型
“云端上”的智能交通：交通云
智能交通方案加上云計(jì)算產(chǎn)生了一個(gè)新的名詞：交通云。其核心是一個(gè)整合的、先進(jìn)的、安全的、自動(dòng)化的、易擴(kuò)展的、服務(wù)于交通行業(yè)的開放性平臺(tái)。具體體現(xiàn)在：（1）整合現(xiàn)有資源，并能夠針對(duì)未來(lái)的交通行業(yè)發(fā)展擴(kuò)展整合將來(lái)所需的各種硬件、軟件、數(shù)據(jù)；（2）動(dòng)態(tài)滿足整體方案中各應(yīng)用系統(tǒng)，針對(duì)交通行業(yè)的需求：基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、交通信息發(fā)布、交通企業(yè)增值服務(wù)、交通指揮提供決策支持及交通仿真模擬等，能夠全面提供開發(fā)系統(tǒng)資源平臺(tái)需求，能夠快速滿足突發(fā)系統(tǒng)需求；（3）提供極具彈性的擴(kuò)展能力需求，以滿足將來(lái)不斷增大的交通應(yīng)用需求。
交通云概念
交通云可以為交通管理單位、交通運(yùn)營(yíng)企業(yè)和廣大的市民服務(wù)，具有混合云的特點(diǎn)。比如服務(wù)于政府交管部門的“私有云”，服務(wù)于公眾的“大眾云”和服務(wù)于企業(yè)的“專用云”。
交通云的優(yōu)勢(shì)：
(1) 超強(qiáng)計(jì)算能力
“云”具有相當(dāng)?shù)囊?guī)模，Google云計(jì)算已經(jīng)擁有100多萬(wàn)臺(tái)服務(wù)器，Amazon、IBM、微軟、Yahoo等的“云”均擁有幾十萬(wàn)臺(tái)服務(wù)器。通過(guò)大量的服務(wù)器陣列，“云”能賦予用戶前所未有的計(jì)算能力。
首先，從大數(shù)據(jù)的角度來(lái)看，云計(jì)算通過(guò)強(qiáng)大的分布式計(jì)算能力可對(duì)龐大、復(fù)雜而又無(wú)序的交通數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的分析和處理。從而有效的支持交通數(shù)據(jù)建模、時(shí)空索引、交通數(shù)據(jù)的挖掘、交通數(shù)據(jù)的分布式處理及交通流動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)等。
其次，從智能分析算法的角度來(lái)看，云計(jì)算同樣擁有明顯的優(yōu)勢(shì)。近年來(lái)雖然涌現(xiàn)了大量?jī)?yōu)秀的智能分析算法，但迫于終端硬件水平的限制和交通對(duì)象實(shí)時(shí)性的要求，很多計(jì)算量大的算法無(wú)法得到廣泛的應(yīng)用。有了云計(jì)算，所有的算法都可以統(tǒng)一布置到云服務(wù)器中完成，而終端只需完成簡(jiǎn)單的采集、反饋即可，這不僅可以突破單機(jī)硬件運(yùn)算能力的瓶頸，加入大量有利于智能分析的算法，大大提升智能分析的準(zhǔn)確率，而且對(duì)未來(lái)的算法改進(jìn)留下了無(wú)限空間。
云數(shù)據(jù)服務(wù)器陣列
(2) 按需服務(wù)，不受限制
云計(jì)算支持用戶在任意位置、使用各種終端獲取應(yīng)用服務(wù)。所請(qǐng)求的資源來(lái)自“云”，而不是固定的有形的實(shí)體。應(yīng)用在“云”中某處運(yùn)行，但實(shí)際上用戶無(wú)需了解、也不用擔(dān)心應(yīng)用運(yùn)行的具體位置。只需要一臺(tái)筆記本或者一個(gè)手機(jī)，就可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)來(lái)實(shí)現(xiàn)我們需要的一切，甚至包括超級(jí)計(jì)算這樣的任務(wù)。
“云”可以為不同的客戶按需提供服務(wù)。用戶完全根據(jù)自身情況提出需求，“云”可以為每個(gè)用戶量身定制，提供完全差異化的服務(wù)。既可為交通管理部門指揮調(diào)度提供決策依據(jù)，又可以為各類交通參與者提供準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)的交通信息服務(wù)，達(dá)到任意人、任意時(shí)間、任意地點(diǎn)通過(guò)任意通信終端都可以獲取任意交通信息的無(wú)邊界交通信息服務(wù)水平。
面向于各種領(lǐng)域和應(yīng)用的按需服務(wù)
(3) 通用性和可擴(kuò)展性
云計(jì)算不針對(duì)特定的應(yīng)用，在“云”的支撐下可以構(gòu)造出千變?nèi)f化的應(yīng)用，同一個(gè)“云”可以同時(shí)支撐不同的應(yīng)用運(yùn)行。
首先，“云”的規(guī)？梢遠(yuǎn)燜，滿足應(yīng)用和用戶規(guī)模增長(zhǎng)的需要。因此，同一個(gè)云架構(gòu)，不僅可以布置在北上廣這類一線城市，同樣可以應(yīng)用于小縣城，甚至一個(gè)小區(qū)，一個(gè)學(xué)校等小范圍領(lǐng)域。
其次，由于云端的服務(wù)只需Internet即可訪問(wèn)，對(duì)外的接口統(tǒng)一，因此可以很容易的實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)的設(shè)備接入。無(wú)論是運(yùn)行在嵌入式系統(tǒng)，還是OS系統(tǒng)，只需聯(lián)接Internet，都可以輕松調(diào)用云端的服務(wù)。
(4) 創(chuàng)新的大數(shù)據(jù)機(jī)器學(xué)習(xí)算法
無(wú)論是多么優(yōu)秀的算法，都無(wú)法保證對(duì)所有的環(huán)境和場(chǎng)景的適應(yīng)性?，F(xiàn)實(shí)中由于場(chǎng)景變化、光照、安裝位置、角度、不同的交通對(duì)象等變化產(chǎn)生的算法魯棒性問(wèn)題一直廣泛存在，導(dǎo)致研發(fā)企業(yè)投入大量成本用于場(chǎng)景定制或者算法升級(jí)。
交通云的架構(gòu)為終端設(shè)備的智能算法開發(fā)開啟了新的大門，為大規(guī)模的自適應(yīng)機(jī)器學(xué)習(xí)創(chuàng)造了可能。
通過(guò)海量數(shù)據(jù)的共享，可以在云端獲取大數(shù)據(jù)模板和樣本進(jìn)行分析和訓(xùn)練，并且得益于實(shí)時(shí)更新的樣本和深度學(xué)習(xí)算法，智能分析的準(zhǔn)確性、魯棒性和適應(yīng)性將產(chǎn)生質(zhì)的飛躍。可以說(shuō)，云計(jì)算的出現(xiàn)開啟了“數(shù)據(jù)為王”的大數(shù)據(jù)時(shí)代的序幕。
(5) 數(shù)據(jù)的可靠性高
“云”使用了數(shù)據(jù)多副本容錯(cuò)、計(jì)算節(jié)點(diǎn)同構(gòu)可互換等措施來(lái)保障服務(wù)的高可靠性，使用云計(jì)算比使用本地計(jì)算機(jī)可靠。
(6) 廉價(jià)和易維護(hù)
首先，由于各種智能分析算法可以集中在云端，因此后續(xù)的算法升級(jí)、改動(dòng)只需在云端進(jìn)行操作，而無(wú)需面對(duì)大量的終端設(shè)備。
其次，“云”的自動(dòng)化集中式管理使政府和企業(yè)無(wú)需負(fù)擔(dān)日益高昂的數(shù)據(jù)中心管理成本，“云”的通用性使資源的利用率較之傳統(tǒng)系統(tǒng)大幅提升，因此用戶可以充分享受“云”的低成本優(yōu)勢(shì)，經(jīng)常只要花費(fèi)幾百美元、幾天時(shí)間就能完成以前需要數(shù)萬(wàn)美元、數(shù)月時(shí)間才能完成的任務(wù)，從而為政府和企業(yè)節(jié)省大量的建設(shè)成本。
大數(shù)據(jù)機(jī)器學(xué)習(xí)
風(fēng)險(xiǎn)：
云計(jì)算確實(shí)能夠給當(dāng)前的智能交通帶來(lái)質(zhì)的成長(zhǎng)，但是也帶來(lái)了隱藏的風(fēng)險(xiǎn)。目前討論最多的風(fēng)險(xiǎn)是關(guān)于隱私和安全性。云技術(shù)的數(shù)據(jù)共享模式，所有跟交通行為個(gè)體有關(guān)的數(shù)據(jù)都會(huì)被收集和并共享，不可避免的會(huì)引發(fā)公眾和企業(yè)對(duì)于數(shù)據(jù)安全和隱私的擔(dān)憂。對(duì)于個(gè)人來(lái)講，很多用戶擔(dān)心自己的隱私會(huì)被云技術(shù)收集。從而被轉(zhuǎn)賣。對(duì)于企業(yè)而言，有些數(shù)據(jù)是企業(yè)的商業(yè)機(jī)密，數(shù)據(jù)的安全性關(guān)系到企業(yè)的生存和發(fā)展。對(duì)于政府而言，數(shù)據(jù)的安全性更直接影響到城市安全和管理的有效性。
事實(shí)上，國(guó)家在大力提倡建設(shè)云計(jì)算中心的同時(shí)，對(duì)云技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)的安全性也高度重視。發(fā)改委等7 部聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于下一代互聯(lián)網(wǎng)“十二五”發(fā)展建設(shè)的意見(jiàn)》中強(qiáng)調(diào)：互聯(lián)網(wǎng)是與國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展高度相關(guān)的重大信息基。憂客纈胄畔踩Ｕ瞎ぷ，全面提升下一代互聯(lián)網(wǎng)安全性和可信性。加強(qiáng)域名服務(wù)器、數(shù)字證書服務(wù)器、關(guān)鍵應(yīng)用服務(wù)器等網(wǎng)絡(luò)核心基礎(chǔ)設(shè)施的部署及管理；
可見(jiàn)，在政府的大力推導(dǎo)下，云計(jì)算的安全性將得到保障，而智能交通和云計(jì)算結(jié)合成的交通云方案，憑借其一系列的優(yōu)勢(shì)將在未來(lái)的智能交通發(fā)展中大顯身手。我相信，在新一輪的智慧城市建設(shè)中，交通云必然“大有可為”。
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