本文從工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的典型應用—車(chē)聯(lián)網(wǎng)談起，從工業(yè)網(wǎng)聯(lián)技術(shù)發(fā)展過(guò)程的視角分析了工業(yè)智聯(lián)網(wǎng)的構架、關(guān)鍵技術(shù)和前沿趨勢，對智聯(lián)網(wǎng)視域下的未來(lái)智聯(lián)交通作出了展望。

本文整理自中國工程院院士、北京理工大學(xué)校長(cháng)張軍院士在2019國家智能產(chǎn)業(yè)峰會(huì )所做的報告

隨著(zhù)智能技術(shù)的發(fā)展，從工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展到工業(yè)智聯(lián)網(wǎng)是必然趨勢。工業(yè)智聯(lián)網(wǎng)是新一代人工智能技術(shù)、知識工程技術(shù)與制造業(yè)深度融合的產(chǎn)物，是未來(lái)工業(yè)的核心基礎設施和新型經(jīng)濟形態(tài)的支撐科技。

本文從工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的典型應用—車(chē)聯(lián)網(wǎng)談起，從工業(yè)網(wǎng)聯(lián)技術(shù)發(fā)展過(guò)程的視角分析了工業(yè)智聯(lián)網(wǎng)的構架、關(guān)鍵技術(shù)和前沿趨勢，對智聯(lián)網(wǎng)視域下的未來(lái)智聯(lián)交通作出了展望。

談?wù)勡?chē)聯(lián)網(wǎng)

首先談一下車(chē)聯(lián)網(wǎng)的概念，簡(jiǎn)單來(lái)講就是車(chē)輛+無(wú)線(xiàn)通信設備之后可以實(shí)現車(chē)-X、車(chē)-互聯(lián)網(wǎng)的無(wú)線(xiàn)通訊和信息交換，使得信息網(wǎng)絡(luò )平臺提取車(chē)輛實(shí)時(shí)靜、動(dòng)態(tài)數據，最終可實(shí)現車(chē)輛智能化控制。

因此車(chē)聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展的最終方向為智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)和車(chē)路協(xié)同。

智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)需要有感知、信息交互和服務(wù)的能力。

感知能力又包含內部感知和外部感知兩方面。內部感知為車(chē)輛內部裝有傳感器，感知車(chē)輛運行狀態(tài)參數，駕駛人狀態(tài)測量；外部感知為通過(guò)雷達、攝像頭、GPS等傳感器獲取周?chē)缆翻h(huán)境信息。

信息交換的能力包含與互聯(lián)網(wǎng)相連，實(shí)現智能化車(chē)輛控制與智能化交通控制的車(chē)網(wǎng)互聯(lián)能力和與他車(chē)互聯(lián)，實(shí)現碰撞預警、自動(dòng)避障、車(chē)距保持、路況分享等的車(chē)車(chē)互聯(lián)兩方面的能力。

智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)服務(wù)的能力體現在車(chē)路互聯(lián)的能力，即可以實(shí)現與路側設備相連，實(shí)現運輸管理、車(chē)速引導、信號控制、施工區提醒等。

車(chē)路協(xié)同要實(shí)現的是車(chē)車(chē)、車(chē)路間智能協(xié)同與配合，充分利用交通系統的時(shí)空資源，以降低事故、節約能耗。根據美國Safety Pilot項目研究成果顯示車(chē)路協(xié)同可降低事故率44%；《美國NHTSA研究報告》提到車(chē)路協(xié)同技術(shù)可實(shí)現節約能耗39%。

車(chē)路協(xié)同架構

現有交通方式的弊病是人適應系統，現急需“人適應系統”向“系統適應人”轉變。

例如從北京到青島，要坐航班，坐幾點(diǎn)的航班？到這邊來(lái)幾點(diǎn)鐘上車(chē)？我們都是適應交通系統。我們設想如果什么時(shí)候是交通系統適應人，這才是真正的人工智能，人工智能跟交通緊密結合。

人適應系統就會(huì )面臨很多問(wèn)題，這里舉一個(gè)例子從北京到上海也不容易，現在想想到上海開(kāi)會(huì )需要提前訂票，然后到達地鐵站，在地鐵需要安檢，以后到浦東機場(chǎng)，然后下來(lái)以后還要看看有沒(méi)有人接，沒(méi)有人接，就騎共享單車(chē)到會(huì )場(chǎng)，整個(gè)這個(gè)過(guò)程需要提前購票、早到等待、晚到改簽、多次安檢、等行李、等出租、堵車(chē)等一系列需要人去適應交通系統的過(guò)程。

我們設想，什么時(shí)候能夠系統適應人？那什么叫系統適應人呢？簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是每個(gè)人出行時(shí)都可以得到一份一體化的交通出行定制方案。

這里舉個(gè)例子，比如從北京到青島會(huì )議中心去，我買(mǎi)一張票，打包的交通方案就已經(jīng)生成，比如方案一是時(shí)間最短、方案二為花費最低，選擇一種方案之后可一票出行，在出行過(guò)程中，可一站安檢，全程通行，然后有實(shí)時(shí)的航班或高鐵，到站即可出發(fā)，避免等待，行李也由專(zhuān)車(chē)運送，到青島當地以后，共享出租就根據系統已經(jīng)檢測到行李所在車(chē)輛以及一起去青島會(huì )議中心的朋友，接上后直接送達終點(diǎn)，根據車(chē)路協(xié)同系統也不會(huì )有堵車(chē)的情況。

每個(gè)人都享受到的是定制化服務(wù)或者多樣化的個(gè)性化服務(wù)，這才是我們認為的“交通出行系統適應人”，這里講的人工智能跟交通車(chē)聯(lián)網(wǎng)是這個(gè)意義的車(chē)聯(lián)網(wǎng)，根本不是傳統上的人適應交通系統，是這樣一種顛覆性的我們對交通的認識。

未來(lái)交通新技術(shù)

上面講的系統適應人能不能做到？目前看有可能，為什么有可能？因為有N （信息網(wǎng)Network）、B（大數據Big data）、A（人工智能AI）。即將新一代信息技術(shù)與綜合交通的深度融合。

具體來(lái)講就是是網(wǎng)聯(lián)化、自主化的智能載運工具，協(xié)同化、智能化的智能基礎設施，知識化、個(gè)性化的智能運行服務(wù)相結合。這樣才能驅動(dòng)我們進(jìn)入智聯(lián)交通社會(huì )

天地空網(wǎng)絡(luò )

首先第一要采集，所有信息都得感知，需要實(shí)現有天空地網(wǎng)絡(luò )一體化，為采集所有信息奠定很好的網(wǎng)絡(luò )條件。

網(wǎng)聯(lián)化系統結構：數據采集/運行決策更快、更全、更準

大數據

可以利用大數據洞察、理解、預測復雜的交通系統里的演化規律，利用這個(gè)演化規律知道哪里堵哪里不堵，然后實(shí)現檢測。

因此要做好大數據基礎設施的全面建設。包括能夠實(shí)現計算EB級數據中心、PB級網(wǎng)絡(luò )應用、百億級記錄額超大規模數據量的服務(wù)器；可實(shí)現空管指令、客票信息、監控影像等功能的高低并存數據價(jià)值的數據分析及顯示系統；以及能夠實(shí)現跨域系統匯聚互聯(lián)，包括政府資源開(kāi)放、網(wǎng)絡(luò )資源匯聚、系統互聯(lián)；

做好了基礎建設才可以實(shí)現包括能源消耗、公共衛生、大氣污染等多維度更全面；數據呈現更直觀(guān)；數據更準確；以及細節更深入的智能交通系統。

定制服務(wù)

“三層四片”架構

實(shí)現交通的定制服務(wù)，可采用“三層四片”的理論架構體系。

首先說(shuō)“三層”。

第一層即上圖中最底下這一層，實(shí)際上把泛在網(wǎng)絡(luò )、各種與交通有關(guān)的信息進(jìn)行采集，把信號變成信息。

第二層利用智能邊緣計算，因為以后的汽車(chē)，都可以實(shí)現工業(yè)化跟信息化兩化融合，而其中最大的賦能技術(shù)是5G，5G+新能源汽車(chē)，就可以質(zhì)變到工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，在這樣一個(gè)大網(wǎng)絡(luò )里面都可以放一個(gè)超級計算，汽車(chē)終端的計算就屬于邊緣計算。有了智能邊緣計算以后就可以實(shí)現由信息到知識，而且是可信的知識。

到了第三層我們真的能夠實(shí)現智慧的決策和服務(wù)，就是完全多樣化。

因此，簡(jiǎn)單總結來(lái)看，第一層是泛化的感知，第二層是邊緣的網(wǎng)絡(luò )化計算，第三層是無(wú)所不在的智慧服務(wù)。

支撐這三大層需要什么技術(shù)呢？這就要講到“四片”。

首先是能夠自組織，這種分布式的階層要要能自己組織起來(lái)，另外要可信和安全，還要能夠自然交互，最后能給達到群智和優(yōu)化。

實(shí)現“三層四片”以后，我們交通就會(huì )產(chǎn)生革命性的影響，最終實(shí)現時(shí)間分配準——分鐘級、空間分配精——米級、服務(wù)分配優(yōu)——個(gè)人級。

比如我們轉乘交通工具先我們轉乘的交通工具都是按小時(shí)計，以后都是分鐘計；我們的轉乘轉地鐵都是幾百米，坐共享單車(chē)、打的也得幾十米，以后到米級；以后我們享受的服務(wù)不再是一個(gè)航班幾百人，而是每個(gè)人都可以享受定制化的服務(wù)。

這里詳細講解一下定制化服務(wù)的這三大特性。

定制化服務(wù)特性之——準

柔性計劃、多元融合

怎么做到“準”呢？如果有了柔性計劃、多元融合，我們采用大區域的氣象、交通狀態(tài)信息也可以實(shí)時(shí)獲取以后，通過(guò)大數據系統的計算，我們就可以進(jìn)行多元計劃的融合，我們出行計劃就可以進(jìn)行動(dòng)態(tài)分級調整。因此就可以實(shí)現陸?？仗煲惑w的時(shí)間的智能化分配。最終使得我們出行計劃的分辨率就可以從天計/小時(shí)計到分鐘計。這就是從時(shí)間上來(lái)說(shuō)比較“準”。

定制化服務(wù)特性之——精

按需匹配、跨界使用

第二個(gè)定制服務(wù)要實(shí)現空間上的“精”，利用智能技術(shù)將鐵路、公路、水運賦能，都讓他們實(shí)現智能化或無(wú)人化，如無(wú)人汽車(chē)、無(wú)人貨車(chē)、無(wú)人飛機等等，這些智能化或無(wú)人化的交通工具，可以進(jìn)行協(xié)同智能、多式聯(lián)運智能實(shí)現全程一體化精準匹配。最終打通最后一公里，從而實(shí)現出行行程空間分辨率由步行距離千米級到米級。

小尺度（氣象、交通狀態(tài)）感知 -> 知識圖譜構建 -> 載運工具索引

定制化服務(wù)特性之——優(yōu)

組合優(yōu)化、人機交互實(shí)現個(gè)性化

第三個(gè)定制服務(wù)為“優(yōu)”，這里把交通對象智能優(yōu)化，實(shí)現線(xiàn)上線(xiàn)下個(gè)性化推薦，以及多樣化交互，我們就有可能實(shí)現個(gè)性化定制的交通系統適應人的目標，在出行選擇服務(wù)分辨率上實(shí)現由群體級向個(gè)人級的跨越。

從車(chē)聯(lián)網(wǎng)到智聯(lián)網(wǎng)

正如剛才所講，人工智能跟車(chē)聯(lián)網(wǎng)結合以后，顛覆了我們對交通的再認識，原來(lái)我們是人適應交通系統，現在我們可以交通系統適應人。交通系統適應人以后，我們的轉乘時(shí)間到分鐘級，步行距離到米級，我們的出行由群體到個(gè)性化，每個(gè)人都打得起飛的。這就是人工智能對車(chē)聯(lián)網(wǎng)的影響。

能不能做到？能，從車(chē)聯(lián)網(wǎng)到最后自主交通階段即可實(shí)現。這里有一個(gè)視頻演示比較直觀(guān)的展示了未來(lái)交通智聯(lián)網(wǎng)系統運行情況。

工業(yè)智聯(lián)網(wǎng)

下面講一下工業(yè)智聯(lián)網(wǎng)，工業(yè)智聯(lián)網(wǎng)不是我的本行，這里講的快一點(diǎn)。

首先看一下工業(yè)網(wǎng)聯(lián)技術(shù)主要階段，如下圖

技術(shù)發(fā)展聚焦于工業(yè)現場(chǎng)的過(guò)程信息化與自動(dòng)化

目前工業(yè)智聯(lián)網(wǎng)的用處還比較遙遠，但是跟交通領(lǐng)域的結合是最快的用途。所以我們就會(huì )想智聯(lián)網(wǎng)跟車(chē)聯(lián)網(wǎng)有什么樣的最大公約數呢？

我們講的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)都是從消費領(lǐng)域進(jìn)入到工業(yè)領(lǐng)域，原來(lái)我們在交通領(lǐng)域叫人車(chē)路，到了工業(yè)領(lǐng)域叫人、設備、數據，兩者都是以人為中心的三個(gè)要素，這個(gè)是最大公約數。

這里我們還得看三個(gè)層，即網(wǎng)絡(luò )、計算、服務(wù)。

但不管是感知采集、設備管理、數據服務(wù)，但是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)確實(shí)有問(wèn)題，不能按需連接、缺乏知識分析、服務(wù)能力也不足，這些問(wèn)題該怎么辦？深度融合等這里就不說(shuō)了。

下圖是我自己原創(chuàng )的，包括網(wǎng)絡(luò )、計算、服務(wù)三個(gè)層面，網(wǎng)絡(luò )采集感知完數據以后加上智能計算就得到信息，這就是智能化的感知信息；第二層是計算，計算都應該是自動(dòng)化的，如果加上感知計算，把感知的信息事先把有的知識融入，就介意把這種邊緣計算從信息變成了知識；第三層是服務(wù)，服務(wù)大多數談的都是應用，如果把智能服務(wù)和應用結合就形成了智慧。所以我們就從網(wǎng)絡(luò )感知到知識到服務(wù)，就變成了信息、知識、智慧。因此，這里認為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)智聯(lián)網(wǎng)最大的區別四個(gè)字，一個(gè)是更強調知識，一個(gè)更強調智能，這是兩個(gè)最大的區別。

看下面這張圖，這張圖跟車(chē)聯(lián)網(wǎng)是不是高度相似？這是因為我是研究綜合交通的，所以我覺(jué)得車(chē)聯(lián)網(wǎng)和智聯(lián)網(wǎng)如何找到最大公約數，支撐我們的智聯(lián)網(wǎng)就可以了。

因此，我把剛才的三層四片就改成了A1到A3，B1到B4。A1到A3還是網(wǎng)絡(luò )、計算和服務(wù)，但是這時(shí)候已經(jīng)發(fā)生了變化，網(wǎng)絡(luò )變成了智能感知，計算變成了知識計算，服務(wù)變成了智慧服務(wù)。

什么叫做感知？感知就是寬帶泛在的網(wǎng)和分布式智能感知；智能邊緣計算和自主知識獲取是知識計算；多元化與個(gè)性化的智慧服務(wù)就是智慧服務(wù)。

怎么能夠達到呢？還要解決四個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，B1是網(wǎng)絡(luò )與信息的自組織，B2是信息可信，B3是自然交互與虛實(shí)交互，現在我們的交互也是一個(gè)大問(wèn)題，B4是群智決策。所以工業(yè)智聯(lián)網(wǎng)的核心是什么？是無(wú)所不在的智能與自主。

A1網(wǎng)絡(luò )為寬帶泛在網(wǎng)與分布式智能感知，即工業(yè)智聯(lián)網(wǎng)的基層為寬帶、泛在、自主感知；A2計算為邊緣智能計算與自主知識獲取，即工業(yè)智聯(lián)網(wǎng)的計算特征為數據到知識；A3服務(wù)為多元化與個(gè)性化的智慧服務(wù)，即工業(yè)智聯(lián)網(wǎng)的目標：提供個(gè)性化智慧服務(wù)；B1為網(wǎng)絡(luò )與信息的自組織，即工業(yè)智聯(lián)網(wǎng)物理層為資源自組織；B2為信息可信，即工業(yè)智聯(lián)網(wǎng)可信環(huán)境，可用區塊鏈；B3為自然交互虛實(shí)交互，即工業(yè)智聯(lián)網(wǎng)智能表現形式：以人為中心的自然交互；B4為群智決策，即智聯(lián)網(wǎng)的本質(zhì)特征為人機物環(huán)融合。

智聯(lián)交通網(wǎng)

從車(chē)聯(lián)網(wǎng)到智聯(lián)網(wǎng)，最終實(shí)現自主的交通系統，即從網(wǎng)絡(luò )、計算、服務(wù)三個(gè)層面的數據交互、信息疊加和被動(dòng)服務(wù)分別到信息交互、知識積累和主動(dòng)服務(wù)的過(guò)程。

自主交通是什么樣的交通呢？下面這張圖非常重要。

這張圖里面首先我們看技術(shù)對象，最重要的是從左邊的框框到右邊的框框，左邊的框框是人在環(huán)、機在環(huán)、智在環(huán)，人機環(huán)，環(huán)環(huán)相扣，右邊是人際網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、人流網(wǎng)、物流網(wǎng)，網(wǎng)網(wǎng)智聯(lián)。

其中車(chē)路智聯(lián)網(wǎng)是基礎，但是我們要跳出地面，還需要有空地智聯(lián)網(wǎng)和空天智聯(lián)網(wǎng)，這樣全空間既可以充滿(mǎn)網(wǎng)絡(luò )，立體化的網(wǎng)絡(luò )保障信號隨時(shí)隨地獲取。左邊為智聯(lián)網(wǎng)里面的基礎設施，分為有節點(diǎn)智聯(lián)網(wǎng)和樞紐智聯(lián)網(wǎng)；因為我們不能一下子過(guò)渡到無(wú)人網(wǎng)絡(luò )，它也是一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程，因此右邊顯示了有人和無(wú)人結合的混合智聯(lián)網(wǎng)。

車(chē)路智聯(lián)網(wǎng)

車(chē)路智聯(lián)網(wǎng)是由智能車(chē)輛和智能道路的協(xié)同運行。

這個(gè)視頻可以非常直觀(guān)的展示智能車(chē)路網(wǎng)能夠達到的效果，即在十字路口的行人、非機動(dòng)車(chē)和機動(dòng)車(chē)都不用等待，即可通行，而且不會(huì )發(fā)生碰撞，可大大提升交通效率和安全性。

編隊行駛：降低車(chē)間距，減阻提效；協(xié)同避讓?zhuān)簾o(wú)須紅綠燈

空地智聯(lián)網(wǎng)

下一個(gè)是空地智聯(lián)網(wǎng)，這是我自己的專(zhuān)業(yè)方向，我就弄得比較細。一個(gè)是隨時(shí)點(diǎn)到點(diǎn)，下一步我們叫隨地門(mén)到門(mén)，怎么做到？即通過(guò)智慧繁衍，包含智慧嵌入、邊緣計算、知識生成、全網(wǎng)共享四個(gè)方面，第二是量身定制的服務(wù)，包含空間優(yōu)先、時(shí)間優(yōu)先、舒適優(yōu)先、代價(jià)優(yōu)先，最后構建一個(gè)地空協(xié)同的管理體系和空中立體的生態(tài)體系。

空天智聯(lián)網(wǎng)

另外講一講空天智聯(lián)，以后上天跟我們坐交通是一樣的，要軌道，要智能軌道、結伴飛行、安全監控、任務(wù)重構+個(gè)性化遨游，這個(gè)可能是2050年以后的事。

物流智聯(lián)網(wǎng)

下面簡(jiǎn)單講講跨界智聯(lián)網(wǎng)，這里首先講到物流，物流以后就是4個(gè)A，你收信，你可以在任何時(shí)間、任何路線(xiàn)、任何方式選任何書(shū)信，以后我們在走的過(guò)程中就收信了，吃飯的時(shí)候信就來(lái)了，自助餐就來(lái)了，是這么一種，所以以后就是智慧新物流。

綜合交通物流新業(yè)態(tài)

樞紐智聯(lián)網(wǎng)

交通樞紐通過(guò)數據化到信息化到知識化到自動(dòng)化到智能化再到擁有智慧之后，以后無(wú)人汽車(chē)、水上停機坪，任何一個(gè)地方都可以停，但是都是按照智能的規則。所以是按需定容，無(wú)縫調度，這樣來(lái)進(jìn)行。

混合智聯(lián)網(wǎng)

最后是混合智聯(lián)網(wǎng)，有人無(wú)人該怎么辦？它是一個(gè)混合空運下的融合運行。

來(lái)源：智車(chē)科技Ⅳ