智能交通系統(tǒng)與人工智能系統(tǒng)

智能交通系統(tǒng)（Inligent transportation Systems,簡稱ITS）是將*的信息技術(shù)、數(shù)據(jù)通訊傳輸技術(shù)、電子傳感技術(shù)、電子控制技術(shù)及計(jì)算機(jī)處理技術(shù)等有效地集成運(yùn)用于整個(gè)地面交通管理系統(tǒng)而建立的一種在大范圍內(nèi)、發(fā)揮作用的，實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、的綜合交通運(yùn)輸管理系統(tǒng)。ITS能有效地利用現(xiàn)有交通設(shè)施、減少交通負(fù)荷和環(huán)境污染、保證交通安全、提高運(yùn)輸效率、促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、提高人民生活質(zhì)量，并以推動(dòng)社會(huì)信息化及形成新產(chǎn)業(yè)而受到各國的重視。目前已形成世界二十一世紀(jì)的發(fā)展方向。

    交通仿真是智能交通領(lǐng)域的重要分支，它是利用*的計(jì)算機(jī)技術(shù)，通過仿真模擬的方法來分析交通問題，輔助交通管理人員做決策。傳統(tǒng)上，數(shù)學(xué)推導(dǎo)、科學(xué)實(shí)驗(yàn)是進(jìn)行科學(xué)研究、解決科學(xué)問題的主要方法。對(duì)于交通問題來說，由于參與交通的人很多，影響交通出行的因素也很多，人們很難、甚至無法對(duì)交通問題建立的數(shù)學(xué)模型。同時(shí)，由于安全、法規(guī)，以及開銷方面的原因，進(jìn)行現(xiàn)場交通實(shí)驗(yàn)通常也是不可行的。而交通仿真恰恰能夠有效地解決上述兩個(gè)方面的困難。

    然而，傳統(tǒng)的交通仿真由于設(shè)計(jì)理念上的原因，并不能從根本上有效地解決交通問題。這是因?yàn)椋煌ㄏ到y(tǒng)是一個(gè)龐大的復(fù)雜系統(tǒng)，必須用對(duì)付復(fù)雜系統(tǒng)的方法來處理，也就是要用綜合的方法，而不是還原分解的方法來處理。

城市交通系統(tǒng)是一個(gè)典型的復(fù)雜系統(tǒng)：
        1）城市交通系統(tǒng)是由經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、人口等因素綜合作用的結(jié)果，必須全面綜合地考慮城市交通和這些系統(tǒng)之間的關(guān)系。例如，不能為例城市交通問題的解決，而導(dǎo)致城市生態(tài)惡化，危害人居環(huán)境；不能為了城市交通的暢通，阻礙城市社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的健康發(fā)展。我們必須在已有工作的基礎(chǔ)上，突破傳統(tǒng)思維，探索研究此類復(fù)雜系統(tǒng)的新途徑，而基于人工系統(tǒng)的研究方法正是這種有效途徑之一。
        2）城市交通問題不存在“一勞永逸”的解決方案。城市交通系統(tǒng)涉及人與社會(huì)的動(dòng)態(tài)變化，本身也在不斷變化和發(fā)展之中，不可避免地需要一個(gè)不斷深化地認(rèn)識(shí)過程，這類系統(tǒng)實(shí)際上不存在完備的整體解析模型。因此，無法“一勞永逸”地解決城市交通問題，我們需要基于“不斷探索和改善”的原則，研究建立有效可行的計(jì)算實(shí)驗(yàn)方法體系，為不斷地完善城市交通系統(tǒng)的綜合可持續(xù)發(fā)展方案提供科學(xué)依據(jù)。
        3）城市交通問題不存在一般意義下的*解，更不存在*的*解。首先，基于解析模型的*解與假設(shè)條件直接相關(guān)，具有條件敏感性，但對(duì)于城市交通這樣的問題，假設(shè)條件與實(shí)際情況往往存在很大差別。其次，解決這些問題一般不存在單一的優(yōu)化指標(biāo)，而多層次多目標(biāo)優(yōu)化往往導(dǎo)致多個(gè)甚至無數(shù)個(gè)解決方案，就連采用近似模型的多目標(biāo)優(yōu)化也是如此。再者，對(duì)于這類復(fù)雜系統(tǒng)，有時(shí)甚至連確定一個(gè)量化的綜合優(yōu)化指標(biāo)也有困難，特別是由于復(fù)雜系統(tǒng)長期行為的不可預(yù)測性，試圖求解其某一*化解決方案本身就是不可行的。因此，我們應(yīng)當(dāng)接受有效解決方案的概念，而且還要接受一般情況下存在多個(gè)有效解決方案的事實(shí)。在這種情況下，我們應(yīng)該利用平行系統(tǒng)方法，追求具有動(dòng)態(tài)適應(yīng)能力的有效解決方案。

    基于以上分析，中國科學(xué)研自動(dòng)化所王飛躍研究員提出了人工交通系統(tǒng)的概念。其基本思想是利用人工社會(huì)的理論與方法，把交通仿真推向更高的層次、獲得更廣的視野。它利用基于代理的建模、面向?qū)ο蟮木幊毯筒⑿蟹植际接?jì)算等方法和技術(shù)，“生長”和“培育”交通系統(tǒng)，即“人工交通系統(tǒng)”。
       
    利用人工交通系統(tǒng)解決問題的思路跟改革開放摸著石頭過河差不多，不斷探索和改善，使過程、方法更科學(xué)化、系統(tǒng)化、綜合化，不斷改善探索建立城市交通、物流、生態(tài)綜合發(fā)展的理論和方法體系。

人工交通系統(tǒng)有三個(gè)核心組成部分：
    一是根據(jù)人工社會(huì)的原理思想，建立一個(gè)來源于現(xiàn)實(shí)交通系統(tǒng)又超越現(xiàn)實(shí)交通系統(tǒng)的虛擬交通世界；
    二是計(jì)算實(shí)驗(yàn)方法，即在上述的虛擬交通世界里進(jìn)行可重復(fù)的實(shí)驗(yàn)，不但可以復(fù)原已有的交通擁堵、事故的成因，而且能夠預(yù)先運(yùn)行解決方案，從而選擇*的擁堵解決方法和突發(fā)事件的緊急預(yù)案；
    三是平行管理運(yùn)行，虛擬交通系統(tǒng)與實(shí)際交通系統(tǒng)相結(jié)合，直接采集現(xiàn)實(shí)交通數(shù)據(jù)，進(jìn)行超前運(yùn)算，以判斷可能發(fā)生的交通事件，提前采取預(yù)防措施，為交通的暢通提供保障。

人工交通系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：
        1）在宏觀認(rèn)識(shí)上，人工交通系統(tǒng)不是單純的討論交通自身的問題。相反，人工交通系統(tǒng)將交通看作社會(huì)整體的一個(gè)子系統(tǒng)，與經(jīng)濟(jì)、人口、環(huán)境、氣候等子系統(tǒng)具有平等的地位，并將各個(gè)子系統(tǒng)之間的相互銜接、相互、相互作用和相互影響作為研究的重點(diǎn)之一。
        2）在仿真方法上，人工交通系統(tǒng)屬于微觀仿真的范疇，但是不局限于研究局部的交通問題。人工交通系統(tǒng)面向大區(qū)域的仿真研究，采用復(fù)雜性科學(xué)中“涌現(xiàn)”的原理，在底層建立單個(gè)交通出行元素的代理模型，通過大交通區(qū)域內(nèi)單個(gè)代理模型之間的相互作用，“涌現(xiàn)”出宏觀的交通現(xiàn)象。
        3）在實(shí)現(xiàn)手段上，人工交通系統(tǒng)不能在單一、孤立的計(jì)算機(jī)上進(jìn)行仿真，要使人工交通系統(tǒng)具備真實(shí)交通系統(tǒng)的分散性和社會(huì)性，必須采用*的分布式計(jì)算方法，如網(wǎng)格和P2P等，在互聯(lián)網(wǎng)上建立結(jié)構(gòu)化、分散化的虛擬交通路網(wǎng)系統(tǒng)，并且通過終端界面將網(wǎng)絡(luò)中的真實(shí)人吸引到人工交通系統(tǒng)的運(yùn)行中來，以使每一個(gè)代理模型具有逼近現(xiàn)實(shí)的社會(huì)屬性。
        4）在仿真目的上，人工交通系統(tǒng)不是一味的追求逼近現(xiàn)實(shí)交通環(huán)境和狀態(tài)。除此之外，人工交通系統(tǒng)可以通過調(diào)整參數(shù)、添加隨機(jī)事件等方法產(chǎn)生現(xiàn)實(shí)交通系統(tǒng)可能但尚未發(fā)生的交通現(xiàn)象，用以制定突發(fā)事故的緊急預(yù)案、交通控制方案的預(yù)評(píng)估以及交通參與人員的培訓(xùn)等等。

    人工系統(tǒng)說起來有一點(diǎn)抽象，其實(shí)說穿了很簡單。*是充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，第二是仿真與模擬的常態(tài)化。仿真不再是一個(gè)項(xiàng)目立項(xiàng)前跑一跑看看行不行的手段，仿真要秒秒在、分分在、永遠(yuǎn)在。它是經(jīng)驗(yàn)與知識(shí)的數(shù)字化、動(dòng)態(tài)化和即時(shí)化，使人工影響現(xiàn)實(shí)，虛擬影響實(shí)在。
       
    人工交通系統(tǒng)完善之后，人們可以像玩網(wǎng)絡(luò)游戲一樣，作為一個(gè)行人或司機(jī)加入到系統(tǒng)中，不必出門即可體驗(yàn)交通；交通警同志可以在人工交通系統(tǒng)中學(xué)習(xí)指揮交通，而不必?fù)?dān)心造成擁堵；交通分析人員可以利用人工交通系統(tǒng)研究各種突發(fā)事故對(duì)交通的影響，而不必?fù)?dān)心人民的生命財(cái)產(chǎn)受到威脅；交通管理和決策人員可以在人工交通系統(tǒng)試驗(yàn)交通政策和方案，而不必承擔(dān)決策失敗的風(fēng)險(xiǎn)。