何积丰：智能交通会给我们带来什么

中国科学院院士何积丰

非常感谢百人会邀请我与行业里面那么多的企业家、专家一起来讨论智能交通发展前景。刚才陈清泰主任也讲了国外的一些发展情况，实际我们学术界对这些方面情况也都了解，但是我也感觉我们往往是讲故事讲的最早、收获最晚；我们在制度建设上是比较落后的，在科研上走的是比较前面的，但是科研成果往往是在纸面上，没有产生真正的效益。今天我是作为一个搞信息的专家来跟大家讨论，智能交通会给我们带来什么。

智能交通目前在信息技术里面实际叫信息物理系统，换句话说我们把汽车看成是物理单元，它们要实现车车互联、车路互联、车人互联，因此在这个行当里面，这几年是把信息物理系统研究的工程化作为最大的研究课题，因为它有很大的产业运营背景。它的设想就是说，建立一套信息空间与物理空间之间数据自动流动的状态感知、实时分析、科学决策、精准执行的一个闭环系统，如果把这个帽子套在我们智能交通上，哪些是物理设备？除了刚才大家讲的电动汽车以外（电动汽车里面本身是有物理系统进行控制，否则谈不上智能、谈不上无人驾驶），车可以与路互动。但是目前高速公路没有智能化，不能给车主提供很多信息，只能告诉你前面岔口还有3公里，GPS跟北斗也做一些简单的智能导航，但是我们希望道路对汽车的服务远远超过这些简单的服务。

最后这样的系统达到什么样的融合呢？我们说是三大类系统融合：

第一，是机器。机器是我们生活在社会里进行生产并且交流的手段。机器里面我们希望从过去简单的计算机平台，发展到计算平台，发展到计算思维。因为在驾驶汽车里面都谈到驾驶员跟计算机之间怎么互动，传统计算机都是用键盘，现在好一点用手机，有语音系统，但是按照目前的交通规则，驾驶汽车时是禁止使用手机的；目前也提出用人的意念进行控制，就是计算机能够理解你脑子里面想什么，知道你要做什么，这方面已经取得了成功。这证明电动汽车以后要装备的更多的智能装置，而不是单单说电池那么简单。

第二，物理系统，过去讲是一个一个的单个汽车，慢慢会进入到一个虚拟社区，实际上最后追求的是智能化的世界。目前一辆车在路上行驶肯定是安全的，很多车在路上开就不安全了，因为它们之间很难实现实时互动，等车子发现前面车刹车了，已经撞上去了，智能化是我们对智能交通的一种理解。

第三，信息系统。我想在座各位每天都离不开手机，信息化已经深入到日常生活里了，下一步我们希望跟虚拟社会连接，换句话说希望虚拟社会的系统对人类有更大的贡献。市场上讲的机器人，目前都还是从自动化生产线引入到的，而未来的机器人或者正在发展机器人，就是一群带有智能的计算机，可以帮助你完成工作的一个团队。如果这样的话，我们就变成智能超人了，可以看得很远、听得很远，可以看着你的眼睛就知道你在想什么事情，目前社会技术正在支持我们朝那个道路发展。

要做这样的智能系统，特别是刚才谈到的电动汽车，以后要联网、要智能化，有哪些问题需要解决？

第一，在多尺度下实现信息部件跟物理部件的有效深度融合。汽车里面有工业汽车用的以太网，它能搜集各种物理信息，时间响应该是微秒级别的。我们希望以后智能汽车或者信息系统的时间不能超过20微秒，否则接到信息时车已经开到前面去了。但是我们的公路是以公里作为单位的，每小时开100公里还是开200公里，这个物理尺度上就有很大的差别。当很多车都在路上，两个车之间的距离最好不要少于50厘米，否则要碰撞。北斗卫星能给你精确的导航，但车在路上有厘米级、分米级到公里级的要求，针对这三个不同要求，我相信设计上比电池要难得多。

第二，怎么解决连续离散系统的时空特性？汽车是连续动作，计算机是离散动作，系统的融合不是那么容易。刚刚陈主任讲到，未来汽车是四个轮子的计算机，是高度抽象的，它本身有四个轮子，大脑是计算机，但是这个大脑和四个轮子怎么相连，这个问题不是把计算机简单地放在四个轮子上就能自动转的。

第三，智能驾驶数据建模与仿真。车是行驶在开放环境中的，不知道哪个道路上上来多少车，也不知道邻道的车突然之间想超到你前面去。因此我们对非确定情况下的智能驾驶数据建模跟仿真是很难的课程，杭州在建设智慧汽车方面做了很大的动作，其他地方也都在做，搞个几平方公里的测试场，测试不同环境下无人驾驶汽车的安全程度，否则我们的车是开不到高速公路上的，这个投资不是一点点的问题，据我知道一个车厂投资没有100亿是做不下来的。

第四，多实体协同感知和交互。车与车之间的简单关联是容易做的，按下喇叭，通知前面车开的稍微快一点，但是要和周围的所有车一起达到这个安全的目标，是非常困难的事情。刚才大家介绍谷歌的车，高速公路行驶里程很高。在我国，“十二五”期间，国家科研自然基金委专门组织了无人驾驶汽车的专项研究，无人驾驶汽车从北京开到深圳，很安全，当时没有报告交通部门，我想报告后就会有很多人都来干预你了，反而不安全了。西安交大也设计了无人车，无人车的技术在实验室已经比较成熟了，关键它的价格太高，技术路线还是一个问题。我们寄希望于一辆汽车能够掌控所有的环境信息，让它自身决定说下一步该怎么开，这个要求太高，这样车的价格可能远远高于我们能够接受的价格。电动汽车要被大家所广泛接受，价格一定要下来，像特斯拉，一辆100多万，相信只有少数人能买得起，所以电动汽车的前景还不是那么明朗，目前我们看到电动汽车，除非政府补贴，否则价格上它竞争优势不是那么强的。

下面看看我们提出的智能车跟智能车网络的技术思路和应用验证。

我们要考虑大规模交通控制系统的优化。因为汽车是交通系统中间一个节点，它还不是交通系统的全部。我相信在北京、上海，在大城市的人都非常有体会，你每天早上开车上路，实际上是没把握什么时候能够到办公室的，如果这个问题不解决，不管什么样的车都没有自信说能够减轻城市交通的压力。

测试是整个交通体中最慢的元素。这里有一个全球的航空管理系统（ppt）。我们交通枢纽一千公里以上一般人家是坐飞机，八百公里左右坐高铁还可以，一两百公里就开车了，这些不同交通之间怎么协同呢？这可能不是单单考虑汽车能够解决的，而且按照我们国家的管理体系，交通部也管不了那么多东西，我们的飞机好像就不是交通部管的。

我们要做智能网联汽车，要建立交通数据的分析平台。昨天我听一个联通的老总说，平安愿意投资到他们联通里去，我想他看中什么？看中的是联通搜集的数据，他会做其他的服务。数据的价值，尤其交通数据的价值现在被挖掘还比较少，我相信智能汽车对我们产业一个重大贡献，就是它能够提供非常宝贵的大数据。

智能无人机、机器人、智能系统、人工智能是我们国家这几年准备发展的一个重要的创新产业。按照中央的文件，到2020、2025、2030有1万亿、2万亿、5万亿的产值目标，我相信我们的智能电动汽车也应该属于智能系统一部分，还有我们的能源网络，我们的电动汽车到什么地方去充电？还是像现在一样布局那么多充电桩吗，这是一个合理的办法吗？这个都值得我们在座的各位企业家、专家考虑，我相信未来电动汽车的充电桩被淘汰的机会也是非常大的，不要看现在大家还讨论谁出钱来铺充电桩的问题。

作为一个交通信息的物理系统，它应该把交通物理的对象跟相关系统状态能够传递到信息系统里面，然后进入计算、通信、控制这个3C技术，将交通信息基元跟交通物理元素深度融合，通过信息系统跟物理系统之间的相互作用跟反馈，实现交通系统的状态感知、信息沟通、系统协调跟决策优化。所以做电动汽车厂家的老板们，单单搞了电池还是不够的，应该有能力搜集汽车的物理状态，应该有义务让这些信息有办法被周围的网络搜集，作为基站也好、作为云计算也好，有办法对这些数据进行分析，就可以告诉你这个车可能出什么问题了，或者告诉你前面道路上出什么问题了，我们应该做什么样的决策问题。所以这里我们说：

第一，要有个智能感知、数据综合采集和安全共享的话题。数据不能是垄断的，数据只有共享以后才有它的经济价值。

第二，深度融合、深度挖掘。因为每个人都是从不同角度看问题，我们很希望知道车主的驾驶行为好不好？这个驾驶行为产生的安全事故隐患大不大？可能确定车险要付多一点还是少一点？道路设计里面也要关心这些数据，所以现在智能交通这个链不单单是汽车厂商，我相信后台服务商有一大堆，今天参加会议的很多企业不一定是造车的整车厂，还有不少是数据服务商，所以他很关心汽车数据怎么给采集上来。

第三，我们要做可靠控制、高效服务、统筹协调。从长远发展观点，我们知道智能汽车的自我控制要求不能太高，否则成本就太高。目前智能汽车指导办法都是给它全副武装，希望它什么事情都能自己搞定，那基站做什么？北斗导航做什么？应该把智能交通看成整个系统，而不能把这些信息叠加完成这些任务，所以我们说这个体系是个开放性的体系。

这张表是关于交通信息物理系统里面的各种应用场景，我下面想讲一张图，讲一下我们的汽车，车联网里面哪些事情我们大家现在应该关注起来？

首先，道路交通管控。这里面至少对我做车的人来说有三类信息和三类服务他很需要得到，第一，对车的环境的感知。第二，交通态势分析，通过交通智能道路上的基站，给车一些信息说哪些道路现在比较拥堵？是什么原因造成的？你是不是要改变你驾驶的路径选择？第三，智能导航的规划。现在这个导航本身功能太简单，你告诉他一个目的地，它根据传统的数据选一条路给你，但临时到路口发现前面已经变红了，因此导航的智能化应该是发展的方向。第四，道路的智能化，智能汽车开在智能道路上，等于说社区的环境对它基本的支撑，我们要建立道路的专网，帮助企业搜集信息、帮助汽车交换信息，今天我们不知道公路方面的领导在没有，他们是不是有计划把我们高速公路进行改造，如果做不到这条，我相信我们智能汽车发展前景是非常有限的。

其次是，车辆的控制。

第一，驾驶车的人，很关心汽车的两类安全功能，第一类是功能安全，他应该完成预先设置的任务，不能说刹车刹下去车停不下来，第二类是信息安全，我相信在座不少人看美国大片，智能汽车实际上是很脆弱的，你自己能控制，用无线通信的链路。怎么保证你汽车有信息安全的功能呢？

第二，我们对整个车载系统有监控的机制。知道哪些可能出问题了？这些感知信息过去我们做的比较粗糙，比如说你在车的轮胎上戳了一个钉子，一般到什么时候你感觉到呢？到发现这个汽车轮胎转不动了你才感觉到。

最后一个，能源管理。相信电动汽车跟的燃油车一样，能源管理也是一个问题。目前市场上混合动力车软件为什么比较贵呢？因为能源管理是软件要做的主要功能，混合动力车价格比一般车贵得多。中间一个就是辅助驾驶，今年德国通过的智能汽车的一个法律里面就强调，智能汽车里面驾驶人跟自动驾驶系统之间的互动，有法律规定，所有的智能汽车的自动驾驶装置必须有能力通知驾驶员说这个场景我应付不了了，如果没有这个功能，这个汽车不能上路。第二个，我们驾驶员是有能力在任何时候替代自动驾驶汽车，取回它的控制权。目前宣传是说无人驾驶功能多强多强，好像我们驾驶员在旁边可以打磕睡，德国法律就告诉我们，实际上我们的智能汽车是减轻了驾驶员的一部分负担，主要责任还是要驾驶员负责。所以德国给了非常严格的法令，如果没有这种功能就上路了，要罚款500万欧元。500万欧元是多少辆车？我们国家法律目前还没有人提出来要讨论。

第二部分，我们关心人、车、路的通行。现在人跟车的通行没有解决，至少说通行手段是不安全的，车跟什么通信？目前也没有很多例子，据说常州这方面做了试点，这个是很好的机会，我们看看车路通信会有哪些问题。

下面一张图描写了人、信息、物理三个领域之间的关系。这张图可以看到，每个单元尽管很简单，一旦联网以后跟服务公司之间的联系可能是我们业务的主要增长点，是我们看中的主要的一个新的发展方向。

另外一张图，是道路交通运控图。我们画了两种道路，一个是我们城市交通道路，这里面我们关心车与车之间的互动，另外一张图中，在高速公路上，更加注重车跟路边上的通信装置之间的互动。实际高速公路边上信息基站的建设，这个任务跟中间商的建设是同样重要的，如果离开这条的话，我们的智能公路建设就有很大困难的。中间我们提到两类，中间里面提到运动体与信息体之间相应的关系，运动体应该向信息系统提供相关的信息，而我们的信息系统应该帮助运动体执行一些比较危险的动作，这两者之间的功能分工是非常清晰的，我们这里提到从计算方面、从信息场景方面、从控制方面有哪些相关的产业都要有相应的发展。所以我想电动汽车这个产业，不仅仅是能源与智能控制两条线，还有很多产业都是在这个产业链上，或者说是在产业圈上的。

这是关于刚才的CPS交通云孔模型的放大。我们希望做什么？通常我们希望做的是交通信号的控制，这个比较好了，智能化了，就会加速整个汽车流动的速度。但是我们对交通行为的控制现在做的比较少，好像很难预计在什么时刻道路会一下子变得很短，特别是在城市交通里，由于对非机动车的过渡保护，造成交通事故经常发生，明明是绿灯了，开车还不敢开，要让旁边的非机动车通过，这个法律是非常没有道理的。因为这个时候红绿灯是大家应该遵守的规则，没有强者跟弱者的差别，所以对交通行为的控制又是个大问题。对整个交通系统的控制，相关方面有很多不同类型的东西，比如交通需求本身要管理，出行模式怎么进行优化，交通出行怎么规划，网络怎么有个均衡的信息传输，我们在交叉路口、在人行道管理方式都是不一样的，因此我相信智能交通系统本身是一个相对非常复杂的管理系统，比我们通常看到的智能化生产线管理任务复杂得多，因为牵扯到人了。

这个系统有什么好处呢？你要吸收社会的资金进到我们行业里面来，根据哪一条他愿意投钱投到风险还不太明确的项目里呢？至少有四个好处：

第一，对政府来说，有一个更加明智的交通决策。政府的交通调度、应急处理，城市怎么来缓解堵塞、减少交通事故、改变个人出行方式，这些我们智能交通系统应该都有帮助的。现在政府也很关心交通问题，出了很多方案，但是给我个人感觉都是一种比较粗糙的，什么今天这个车不能上路，你要等到明天上路，流量是减少了，但这不是个智能的办法。

第二，降低成本。中国的物流成本在国际上是属于比较高的，这跟我们交通成本比较高是相关的。这里面有三个成本可以降低，一是降低人力成本，二是因为提高自动化水平，我们希望车辆使用效率提高，三是减少运营维修的成本。很多物理状态信息已经被搜集过去了，可以先预测到我车什么时候要中修、什么时候要大修了。

第三，增加经济活力。我昨天跟几个企业家在说，我说创新在最后的目标还是增加GDP，因为大众创业、万众创新，我们经济转型了，经济收益好了，提高收益才能满足老百姓不断提高生活的要求。

我们智能交通对发展有哪些方面的贡献呢？第一个，我们可以产生新的数据行业，交通数据现在是交通管理部门管者，将来我们高速公路上一旦装了网以后，每段高速公路都有数据，这对保险行业、对4S店、对汽车行业都是很大的资源。第二个，促进传统行业的改革。这个事情是很艰难的，刚才陈主任讲了很多例子，国外电动汽车的改变过程。我昨天晚上跟一个老总说，我们面临一个选择，是等死还是慢慢死？你必须痛下决心进行改造。但是现在我们传统行业尾巴实在是太大，满足于每年几百万辆车甚至上千万辆车的产量，这个产值很高，利税也很高，做一个变动会给他带来什么变化很难确定，所以在发达国家，做新车的不是原来那种传统汽车行业，所以我相信将来交通部可能要跟信息化产业部连在一起。第三个，世界新兴服务业的发展。我们现在新的服务业、高端服务业通常是指金融服务业，做汽车服务的产业还是不多的，很确定未来在智能汽车、在汽车联网以后会诞生一大批新的服务业。

最后，对信息技术工作者来说，看到一批新的技术利用价值。云计算、智能感知可以用于交通管理的时空数据分析，用于人工智能方面的机器学习、数据挖掘、强人工智能技术，用于汽车的设计。很希望跟汽车产业、跟相关行业的企业家们、专家们合作，一起来推动我们国家智能交通产业的发展。