未來(lái)已來(lái)？“城市大腦”交通系統(tǒng)深度研究

導(dǎo)讀：2016年，“城市大腦”初次出現(xiàn)在公眾的眼前，短短三年時(shí)間里，它就從杭州市走到了全國(guó)乃至全世界的臺(tái)前。城市大腦做對(duì)了什么？本文將對(duì)該問(wèn)題進(jìn)行細(xì)致深入的探索。

“城市大腦是杭州獻(xiàn)給整個(gè)世界的一個(gè)禮物，就像當(dāng)年羅馬給了世界一個(gè)下水道，倫敦給了世界一個(gè)地鐵，紐約給了世界一個(gè)電網(wǎng)?！?/p>

—— 阿里技術(shù)委員會(huì)主席王堅(jiān)

城市大腦不等于智慧城市，城市大腦和智慧城市的差異在于對(duì)數(shù)據(jù)的使用。智慧城市更強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)設(shè)施鋪設(shè)，通過(guò)硬件實(shí)現(xiàn)功能。城市大腦更多聚焦于數(shù)據(jù)的使用，希望利用數(shù)據(jù)創(chuàng)造新的價(jià)值。以交通為例，城市大腦重在挖掘現(xiàn)有攝像頭采集數(shù)據(jù)的價(jià)值，通過(guò)海量交通數(shù)據(jù)源的匯集、融合、存儲(chǔ)和分析，強(qiáng)化政府決策與資源配置能力，并實(shí)現(xiàn)異常告警、交通疏導(dǎo)和智慧調(diào)度等功能。

根據(jù)杭州市城市大腦規(guī)劃和阿里云公布信息，起初根植于交通領(lǐng)域的城市大腦，現(xiàn)已在交通以外的警務(wù)、旅游、醫(yī)療等多個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行了試點(diǎn)布局。未來(lái)，城市大腦計(jì)劃向更廣闊的城市治理領(lǐng)域擴(kuò)張。

城市大腦發(fā)展歷程

• 2016年3月，城市大腦在杭州啟動(dòng)，由杭州市政府主導(dǎo)，包括阿里云在內(nèi)的13家企業(yè)參與其中。城市大腦在誕生之初就已明確了它的使命，就是解決城市“四肢發(fā)達(dá)，頭腦簡(jiǎn)單”的弊病。

• 2016年10月，在杭州云棲大會(huì)上，城市大腦1.0版發(fā)布，引發(fā)了行業(yè)內(nèi)外的廣泛熱議，當(dāng)時(shí)各方關(guān)注的主要問(wèn)題是城市大腦的作用、架構(gòu)和它相較于智慧城市的差異。

• 2017年11月，城市大腦與其余三家平臺(tái)一同入選“國(guó)家新一代人工智能開(kāi)放創(chuàng)新平臺(tái)”名單，城市大腦在改善城市交通治理方面的成效得到官方認(rèn)同。

• 2018年5月，杭州市發(fā)布全國(guó)首個(gè)城市數(shù)據(jù)大腦規(guī)劃，時(shí)限為5年，規(guī)劃首次確定了城市大腦未來(lái)各階段的主要建設(shè)目標(biāo)和應(yīng)用領(lǐng)域（交通、平安城市、城管、旅游、醫(yī)療、環(huán)境、信用）。

• 2018年9月，城市大腦發(fā)布2.0版。

• 2018年12月，城市大腦(綜合版)發(fā)布，城市大腦步入3.0建設(shè)階段。

截至今日，城市大腦已覆蓋了杭州、通州、雄安、澳門(mén)、吉隆坡、蘇州、?？?、廣州、重慶、西安、福州、衢州、烏鎮(zhèn)等十余個(gè)城市。

杭州市城市大腦發(fā)展現(xiàn)狀

2019年5月23日，億歐智庫(kù)發(fā)布了《道阻且長(zhǎng)，行則將至——2019年中國(guó)智慧城市發(fā)展研究報(bào)告》，報(bào)告聚焦于智慧安防、智慧交通和智慧社區(qū)落地應(yīng)用情況，圍繞政策完整度、基礎(chǔ)設(shè)施與服務(wù)水平、應(yīng)用落地實(shí)施進(jìn)度三大標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)北京、上海、廣州、深圳、杭州等智慧城市發(fā)展水平較高的城市進(jìn)行了逐一評(píng)估。其中，杭州市以85.6分位居第二，在智慧交通領(lǐng)域應(yīng)用落地排序中位居第一。

相較于早在2011年就做好智慧城市發(fā)展規(guī)劃的上海市，杭州市在智慧城市建設(shè)規(guī)劃方面起步較晚，2015年杭州市經(jīng)信委出臺(tái)了第一部智慧應(yīng)用發(fā)展規(guī)劃：《杭州信息經(jīng)濟(jì)智慧應(yīng)用總體規(guī)劃（2015-2020 年）》。然而，在此后的短短幾年時(shí)間里，杭州市智慧城市建設(shè)水平就在城市大腦的輔助協(xié)同下，實(shí)現(xiàn)了高倍速增長(zhǎng)。同時(shí)，城市大腦建設(shè)也由杭州市開(kāi)始，向國(guó)內(nèi)外的十余個(gè)城市擴(kuò)散。

億歐智庫(kù)擬在智慧城市的報(bào)告基礎(chǔ)上，進(jìn)一步拆分城市大腦深耕的杭州市交通系統(tǒng)，梳理關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)，以解答一個(gè)重要問(wèn)題，城市大腦是如何提高杭州市智慧城市發(fā)展水平的？

城市大腦背后的技術(shù)

2016年，源于王堅(jiān)對(duì)城市數(shù)據(jù)治理的靈感，城市大腦雛形在杭州市誕生。參與城市大腦啟動(dòng)階段建設(shè)的13家企業(yè)中，除去硬件廠商、運(yùn)營(yíng)商和政務(wù)信息化企業(yè)，其余企業(yè)表現(xiàn)出兩大共性，一是地域分布方面，以本地化企業(yè)為主；二是技術(shù)布局方面，企業(yè)在人工智能（視覺(jué)識(shí)別方向）領(lǐng)域擁有技術(shù)儲(chǔ)備。其余企業(yè)包括阿里云（杭州）、浙大中控（杭州）、?？低暎ê贾荩?、大華股份（杭州）、依圖科技（上海）。

2019年，城市大腦開(kāi)放生態(tài)吸引到的服務(wù)商數(shù)量進(jìn)一步增加。據(jù)《城市大腦探索“數(shù)字孿生城市”白皮書(shū)》披露，全國(guó)范圍內(nèi)參與城市大腦建設(shè)的企業(yè)中，人工智能獨(dú)角獸廠商即有數(shù)十家。除去上文提及企業(yè)外，還包括銀江股份、易華錄、上海電科、圖盟、商湯科技、東方網(wǎng)力、中興科創(chuàng)、浙大網(wǎng)新、泰瑞等主要企業(yè)，各企業(yè)基于在自身專(zhuān)長(zhǎng)領(lǐng)域的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)儲(chǔ)備，紛紛投身于城市數(shù)據(jù)治理和公共服務(wù)改進(jìn)浪潮。

其中，據(jù)杭州市數(shù)據(jù)資源局披露信息，在杭州市城市交通大腦建設(shè)中發(fā)揮了重要作用的單位包括：

• 浙大中控：信號(hào)燈自動(dòng)配時(shí)算法、綠波系統(tǒng)與重點(diǎn)車(chē)輛管控系統(tǒng)、交通大數(shù)據(jù)處理與分析。

• 銀江股份：信號(hào)燈自動(dòng)配時(shí)算法、城市交通畫(huà)像與交通健康狀況素描。

• 大華股份：人車(chē)視頻結(jié)構(gòu)化處理。

• 數(shù)源科技：公交及新能源出租車(chē)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備供應(yīng)、車(chē)輛信息處理與分析。

• ?？低暎?/strong>圖像視頻監(jiān)控及存儲(chǔ)設(shè)備供應(yīng)、編解碼算法、Smart視頻監(jiān)控技術(shù)。

• 阿里云：Maxcompute計(jì)算平臺(tái)、數(shù)據(jù)采集平臺(tái)、數(shù)據(jù)交換平臺(tái)、開(kāi)放算法平臺(tái)、數(shù)據(jù)應(yīng)用平臺(tái)。

• 高德地圖：數(shù)據(jù)底盤(pán)（路網(wǎng)信息、人流軌跡、實(shí)時(shí)路況、政府開(kāi)放數(shù)據(jù)等）、大數(shù)據(jù)處理與分析、公共服務(wù)系統(tǒng)。

為刻畫(huà)上述單位機(jī)器視覺(jué)能力，億歐智庫(kù)對(duì)榜單評(píng)測(cè)資料和相關(guān)學(xué)術(shù)論文資料進(jìn)行了檢索整理。并從系統(tǒng)支撐角度上看，對(duì)底層阿里飛天云平臺(tái)架構(gòu)進(jìn)行了梳理。

KITTI榜單

KITTI榜單排序標(biāo)準(zhǔn)是計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)在車(chē)載環(huán)境下識(shí)別立體圖像(stereo)、光流(optical flow)、視覺(jué)測(cè)距(visual odometry)、3D物體檢測(cè)(object detection)和3D跟蹤(tracking)等項(xiàng)目的性能。根據(jù)榜單項(xiàng)目成績(jī)排名，阿里巴巴iDST、AILabsX在行人識(shí)別、鳥(niǎo)瞰圖檢測(cè)項(xiàng)目表現(xiàn)突出，大華股份作為人車(chē)視頻結(jié)構(gòu)化處理的主要單位，在2D汽車(chē)檢測(cè)、3D跟蹤、場(chǎng)景流量評(píng)估和景觀分割項(xiàng)目表現(xiàn)突出，二者技術(shù)方向相互補(bǔ)充，構(gòu)成城市交通大腦強(qiáng)大的圖像和視頻分析能力。

注：本文僅跟蹤iDST、AILabsX、DH-*名稱(chēng)在榜單中的排序，原iDST已納入達(dá)摩院MIT機(jī)器智能技術(shù)研究院，獲知其是否繼續(xù)參與KITTI數(shù)據(jù)集識(shí)別，以及其提交成績(jī)使用的名稱(chēng)。

根據(jù)阿里云官方披露信息，上述行人檢測(cè)、車(chē)輛識(shí)別等技術(shù)已應(yīng)用于城市交通大腦的建設(shè)之中。

機(jī)器視覺(jué)論文

億歐智庫(kù)對(duì)CVPR、AAAI、ACM-MM收錄的阿里系視覺(jué)識(shí)別相關(guān)論文進(jìn)行了樣本搜集，論文研究方向主要是對(duì)車(chē)輛、行人的識(shí)別，以及識(shí)別效率及識(shí)別準(zhǔn)確度的提升等方面。

阿里飛天云平臺(tái)

阿里飛天云是阿里云開(kāi)發(fā)的大型分布式計(jì)算系統(tǒng)，目前已發(fā)展至2.0階段。系統(tǒng)集成阿里云在基礎(chǔ)設(shè)施、邊際網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)適配、人工智能和公共云領(lǐng)域的全方位技術(shù)能力，為城市交通大腦運(yùn)行提供穩(wěn)定、高效和安全的支撐。

基于城市大數(shù)據(jù)多元匯聚、海量數(shù)據(jù)、大規(guī)模實(shí)時(shí)計(jì)算和數(shù)據(jù)敏感性特征，發(fā)展城市級(jí)大數(shù)據(jù)平臺(tái)的關(guān)鍵在于平臺(tái)的存儲(chǔ)、計(jì)算與安全能力。飛天云平臺(tái)在上述領(lǐng)域擁有自主產(chǎn)權(quán)的豐富技術(shù)儲(chǔ)備。

• 盤(pán)古分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)：EB級(jí)存儲(chǔ)，全球首個(gè)微秒級(jí)延遲，百億級(jí)IOPS公有云存儲(chǔ)集群。

• Maxcompute大數(shù)據(jù)計(jì)算： EB級(jí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，內(nèi)建多種計(jì)算模型和服務(wù)接口，滿(mǎn)足廣泛的數(shù)據(jù)分析需求，一切服務(wù)“開(kāi)通”即用。在速度、成本和存儲(chǔ)讀取能力方面均獲得過(guò)世界級(jí)競(jìng)賽排序第一的成績(jī)，相較于Hive、Spark/SQL有巨大的速度領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。

• Blink流計(jì)算：實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)洞察，關(guān)鍵性能指標(biāo)為開(kāi)源Flink的3-4倍，數(shù)據(jù)延遲降至亞秒~秒級(jí)，單個(gè)作業(yè)吞吐量達(dá)百萬(wàn)(記錄/秒)級(jí)別，兼容各類(lèi)云數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)。

• 數(shù)據(jù)安全：超大規(guī)模的基礎(chǔ)防御能力，提供完善的數(shù)據(jù)加密、云防火墻、態(tài)勢(shì)感知等安全產(chǎn)品陣列，保護(hù)中國(guó)超過(guò)40%的網(wǎng)站，防御全國(guó)50%的大流量DDoS攻擊。

城市大腦四大能力

城市大腦將上述積累進(jìn)行了落地應(yīng)用，形成了以下四項(xiàng)核心競(jìng)爭(zhēng)能力：

• 城市感知能力：接入主流廠商的攝像頭、傳感設(shè)備和原有損壞較嚴(yán)重的SCATS配套地磁線(xiàn)圈等全量多維數(shù)據(jù)，依靠流計(jì)算能力和機(jī)器視覺(jué)能力，在不同視頻質(zhì)量、光照、天氣、夜晚等條件下，對(duì)人、車(chē)、物和交通異常情況進(jìn)行實(shí)時(shí)識(shí)別，形成對(duì)城市路況的全面認(rèn)知。實(shí)現(xiàn)秒級(jí)報(bào)警、信號(hào)燈智能配時(shí)、智能誘導(dǎo)（高德地圖）等能力。

• 全量數(shù)據(jù)平臺(tái)建設(shè)能力：實(shí)現(xiàn)上百PB數(shù)據(jù)的在線(xiàn)存儲(chǔ)和每日PB級(jí)別的計(jì)算吞吐能力，計(jì)算請(qǐng)求3S內(nèi)響應(yīng)，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)接入延遲低于200ms。打破數(shù)據(jù)孤島，實(shí)現(xiàn)多源數(shù)據(jù)融合分析，構(gòu)建起了500多個(gè)指標(biāo)的城市大腦指標(biāo)體系，用以交通全局態(tài)勢(shì)刻畫(huà)，規(guī)律分析和精準(zhǔn)管理。提升城市“數(shù)據(jù)密度”和“微粒管理”水平。

• 城市交通協(xié)同和交通預(yù)測(cè)：根據(jù)全局實(shí)時(shí)路況預(yù)測(cè)未來(lái)交通網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)。實(shí)現(xiàn)更優(yōu)的城市管理、更高效的應(yīng)急車(chē)輛導(dǎo)航、全局車(chē)輛調(diào)度和信號(hào)燈協(xié)同提供支撐。

• 數(shù)據(jù)價(jià)值挖掘能力：基于彈性計(jì)算、數(shù)據(jù)底盤(pán)和開(kāi)放生態(tài)，隨著數(shù)據(jù)的不斷累積，越來(lái)越多的企業(yè)和優(yōu)秀人才得以加入，形成覆蓋視頻智能、數(shù)據(jù)智能和應(yīng)用智能的城市大腦超市。

杭州市交通大腦收效

城市交通大腦應(yīng)用于杭州市的效果直觀體現(xiàn)在效率的提升和服務(wù)的豐富上。

• 信號(hào)燈智能配時(shí)：已覆蓋路口1300個(gè)，接入視頻4500路。路段通行速度提升15%。

• 應(yīng)急車(chē)輛一路護(hù)航：應(yīng)急車(chē)輛到達(dá)時(shí)間節(jié)省50%。

• 智能巡檢系統(tǒng)：覆蓋3400路監(jiān)控球機(jī)，每2分鐘便對(duì)城市道路交通狀況進(jìn)行一次掃描?？筛檭芍匾晃＼?chē)輛，智能識(shí)別110種警情。主動(dòng)報(bào)警，日均發(fā)現(xiàn)警情3萬(wàn)余起，準(zhǔn)確率95%以上。

• 警力調(diào)配系統(tǒng)：通過(guò)手持終端，直接指揮杭州市200余名交警就近前往現(xiàn)場(chǎng)處置。

• 公共交通工具調(diào)度：基于視頻、高德和運(yùn)營(yíng)商等數(shù)據(jù)，識(shí)別人群密集區(qū)域，測(cè)算所需運(yùn)力，進(jìn)行公交車(chē)班次規(guī)劃、出租車(chē)調(diào)度等，降低人群滯留率。

• 人工智能公交線(xiàn)路：基于公交大數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)全新公交線(xiàn)路、包括站點(diǎn)設(shè)置、線(xiàn)路布置、首末班車(chē)時(shí)間、潛在客流分析、運(yùn)營(yíng)時(shí)間設(shè)定等。已開(kāi)通兩路數(shù)據(jù)大公交。

• 泊位全城共享：城市級(jí)共享泊位平臺(tái)，接入各類(lèi)停車(chē)場(chǎng)庫(kù)泊位資源。市民通過(guò)支付寶或貼心城管應(yīng)用即可預(yù)約停車(chē)，通過(guò)高德地圖獲得“車(chē)到位”的精確導(dǎo)航服務(wù)。

• 武林智慧停車(chē)系統(tǒng)：包括智能停車(chē)誘導(dǎo)系統(tǒng)和無(wú)感支付系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)停車(chē)數(shù)量、空置率、周轉(zhuǎn)率，并基于數(shù)據(jù)智能預(yù)測(cè)下一時(shí)間段停車(chē)情況。

結(jié)語(yǔ)

城市大腦構(gòu)想源于交通，但不會(huì)止于交通。多源數(shù)據(jù)融合和數(shù)據(jù)積累，必將引出更多奇妙的創(chuàng)想。除交通外，現(xiàn)在在杭州落地的還包括智慧警務(wù)（快感快知快處；天鷹全城檢索系統(tǒng)）、歡樂(lè)旅游（精準(zhǔn)導(dǎo)流；在線(xiàn)一站式預(yù)定全流程旅游服務(wù)）、舒心就醫(yī)（先看病，后付錢(qián)）三大系統(tǒng)。同時(shí)，城市大腦還在人們看不見(jiàn)的地方，服務(wù)于城市的迭代規(guī)劃和轉(zhuǎn)型升級(jí)?；氐角拔膯?wèn)題，城市大腦是如何提高杭州市智慧城市發(fā)展水平的？綜合來(lái)看，城市大腦的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)在于全量多維數(shù)據(jù)融合、EB級(jí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、高效與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)計(jì)算、領(lǐng)先的機(jī)器視覺(jué)能力、開(kāi)放且易于接入的應(yīng)用生態(tài)和豐富的用戶(hù)觸點(diǎn)（支付寶、高德地圖等）。

隨著《新型智慧城市評(píng)價(jià)指標(biāo)（2018)》發(fā)布，各地城市大數(shù)據(jù)平臺(tái)部署擁有了具體明確的路徑。同時(shí)，各行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)如華為、騰訊、百度、京東、滴滴等在城市大數(shù)據(jù)平臺(tái)布局已陸續(xù)啟動(dòng)，平臺(tái)建設(shè)預(yù)計(jì)將進(jìn)一步加速。放眼未來(lái)，億歐智庫(kù)認(rèn)為，秉持開(kāi)放原則，熟知自身競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，并能夠?qū)⑵鋺?yīng)用落地的企業(yè)將會(huì)在城市大數(shù)據(jù)平臺(tái)競(jìng)爭(zhēng)中勝出。