傳感器在城市神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中扮演什么角色

截至2018年底，我國(guó)智能交通千萬(wàn)級(jí)以上的項(xiàng)目（不含公路信息化）就有1167個(gè)。

然而，就在大家普遍在對(duì)車(chē)與路的故事滿懷期待的時(shí)候，整合時(shí)期的諸多“適應(yīng)癥”也開(kāi)始出現(xiàn)。無(wú)人駕駛汽車(chē)事故屢見(jiàn)不鮮，云端大腦在龐大的數(shù)據(jù)體量面前壓力山大，研發(fā)和基建成本居高不下，但城市交通效率卻并沒(méi)有成比例提升。

如果把智慧交通比作城市未來(lái)的一出好戲，那么，目前已經(jīng)完成了前期的籌備工作。核心班底不外是云端大腦、芯片、傳感器、攝像頭，都說(shuō)膩了。至于最終向市民呈現(xiàn)出怎樣的作品，還要看導(dǎo)演如何讓角色們拿起正確的劇本、奉獻(xiàn)出的演技了。

于是，我們和專(zhuān)注于高端傳感器、MEMS芯片及系統(tǒng)的西人馬聊了聊，探討了一下在智慧城市這部鴻篇巨制中，傳感器都承擔(dān)了哪些戲份。

數(shù)據(jù)織就的“城市神經(jīng)網(wǎng)”，隱藏了幾個(gè)重要的出行bug

在傳感器開(kāi)始它的表演之前，我們要先幫城市的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)“捉捉蟲(chóng)”，找出那些影響感知和決策的大小bug。

在城市的數(shù)字基礎(chǔ)建設(shè)過(guò)程中，每天有大量的傳感器和系統(tǒng)落地。但這些終端數(shù)據(jù)距離真正服務(wù)于城市大腦，卻存在著幾個(gè)障礙：

1.數(shù)據(jù)收集的完整性?，F(xiàn)代化城市和人們的出行軌跡往往圍繞著復(fù)雜而緊密的交通網(wǎng)絡(luò)展開(kāi)。一方面，這要求城市系統(tǒng)能夠覆蓋到每一個(gè)邊邊角角，構(gòu)成完整而龐大的“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”；另一方面，高速流動(dòng)的車(chē)流、人流對(duì)數(shù)據(jù)采集的實(shí)時(shí)性、精度也提出了挑戰(zhàn)。如果數(shù)據(jù)出現(xiàn)了“盲點(diǎn)”，那么即使擁有再?gòu)?qiáng)大的城市大腦，交通擁堵、地面安全等問(wèn)題也依然是“死結(jié)”。

2.數(shù)據(jù)協(xié)作的兼容性。城市數(shù)據(jù)的另一個(gè)問(wèn)題，是數(shù)據(jù)源的多種類(lèi)、多模態(tài)。比如僅僅是解決堵車(chē)的問(wèn)題，就需要路面的車(chē)流量數(shù)據(jù)、車(chē)輛GPS數(shù)據(jù)、天氣預(yù)報(bào)、路況健康監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等等，只有將不同種類(lèi)的傳感器融合，把各數(shù)據(jù)源捏合在一起，才能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)交通狀況的實(shí)時(shí)把握和調(diào)控，主動(dòng)影響智慧決策。

3.數(shù)據(jù)處理的高效率。目前許多城市的數(shù)據(jù)收集方案，都是通過(guò)攝像頭、通訊基站等方式實(shí)現(xiàn)的。這就導(dǎo)致了兩個(gè)問(wèn)題：一是攝像頭的視覺(jué)數(shù)據(jù)需要進(jìn)行語(yǔ)義分析、特征提取、圖像理解等一系列處理，對(duì)算力資源、硬件配置、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等提出了較高的要求；二是大規(guī)模的實(shí)時(shí)高精視覺(jué)數(shù)據(jù)一股腦兒地輸送到云端，很容易造成數(shù)據(jù)堆積和處理延遲，成為“城市大腦”的重?fù)?dān)，耽誤一些需要實(shí)時(shí)反應(yīng)的需求。

歸根結(jié)底，城市的智慧化不應(yīng)該只停留在“被數(shù)字”的表面功夫，而應(yīng)該真正讓城市的每一寸肌理都能夠感知數(shù)據(jù)、應(yīng)用數(shù)據(jù)，這樣任何地面事件帶來(lái)的每一個(gè)“神經(jīng)沖動(dòng)”，才能快速而順利地抵達(dá)城市“大腦中樞”。

將城市道路變成神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

關(guān)于城市數(shù)據(jù)體系的建構(gòu)，目前還沒(méi)有什么“基本法”，參與者都在各自摸索。對(duì)于城市交通領(lǐng)域的數(shù)據(jù)難題，顯然不是單一的軟硬件所能夠解決的。因此，可將數(shù)據(jù)網(wǎng)也拆解成了三個(gè)步驟：

第一步：多模態(tài)傳感器的全面鋪設(shè)；

第二步：多模組監(jiān)測(cè)的綜合解決方案；

第三步：車(chē)人路聯(lián)動(dòng)的真·智慧交通。

首先是數(shù)據(jù)感知網(wǎng)絡(luò)。前面我們提到，城市智慧交通突出的問(wèn)題就是采集方式和種類(lèi)單一，導(dǎo)致數(shù)據(jù)的維度和精度不夠，無(wú)法照顧到龐大的細(xì)節(jié)角落。

基于此，可將交通神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了從頂層設(shè)計(jì)到終端布局的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。體現(xiàn)到具體的硬件部署上，就是將多模態(tài)的傳感器結(jié)合各類(lèi)數(shù)據(jù)采集模塊，對(duì)城市道路進(jìn)行因地制宜的綜合改造。

比如通過(guò)路燈傳感器，對(duì)路面的人和物實(shí)現(xiàn)10cm的高精度定位；在地面設(shè)置磁坐標(biāo)，可以對(duì)車(chē)輛每10cm的移動(dòng)都了如指掌；在隧道等復(fù)雜結(jié)構(gòu)環(huán)境中，則采用了超聲波測(cè)距儀、靜力水準(zhǔn)儀、裂縫傳感器、振弦采集儀等傳感器綜合做功，并結(jié)合車(chē)聯(lián)網(wǎng)，對(duì)交通出行所需要的數(shù)據(jù)進(jìn)行了深層次、多模態(tài)的系統(tǒng)收集，讓外部刺激的每一絲“神經(jīng)沖動(dòng)”，都能夠被城市以立體的方式感知到。

然后是場(chǎng)景化的多模組監(jiān)測(cè)方案。

這部分有點(diǎn)像神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的大腦分區(qū)，數(shù)據(jù)感知網(wǎng)絡(luò)與處理模塊一起，構(gòu)成了垂直場(chǎng)景的監(jiān)測(cè)模組，提供清晰而具體的能力。

目前，智慧交通系統(tǒng)可以為用戶提供定位導(dǎo)航、通訊傳輸、氣候監(jiān)測(cè)、橋梁監(jiān)控監(jiān)測(cè)、隧道監(jiān)控監(jiān)測(cè)、地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)等不同模塊的服務(wù)。

以地災(zāi)模組為例，智慧交通系統(tǒng)在邊坡等道路環(huán)境上部署了傳感器、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸?shù)茸酉到y(tǒng)，對(duì)自然災(zāi)害等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。這些數(shù)據(jù)會(huì)實(shí)時(shí)上傳到數(shù)據(jù)庫(kù)和處理控制中心，一旦出現(xiàn)異常狀況，就能夠根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行安全評(píng)價(jià)，預(yù)警子系統(tǒng)在向上發(fā)出分級(jí)預(yù)警，從而達(dá)到監(jiān)控邊坡安全、及時(shí)消除安全隱患的功能。

最后，就需要將路、車(chē)、人等不同的“子模塊”聯(lián)動(dòng)起來(lái)，形成一個(gè)細(xì)節(jié)明確、功能多元、場(chǎng)景豐富的完整城市數(shù)字體系。再借助超級(jí)計(jì)算機(jī)的磅礴算力， 完成城市交通的智能管理。

就拿常見(jiàn)的“城市病”——交通擁堵來(lái)說(shuō)，一旦道路、基建、人、車(chē)都被城市神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)連通起來(lái)，那么一旦周邊車(chē)輛發(fā)生異變，車(chē)與車(chē)之間的感應(yīng)就會(huì)實(shí)時(shí)開(kāi)啟。特殊氣候、網(wǎng)絡(luò)失聯(lián)、車(chē)流異常等外界環(huán)境的變化，都能夠及時(shí)被無(wú)處不在的傳感器網(wǎng)絡(luò)所感知和處理，再借由城市大腦將指示傳遞給車(chē)主，進(jìn)行合理避障。這樣的無(wú)死角的城市網(wǎng)絡(luò)，自然就不會(huì)再輕易就“心肌梗塞”了。

如此看來(lái)，從神經(jīng)突觸（傳感器系統(tǒng)），到獨(dú)立腦區(qū)（垂直模塊），再到城市大腦（智慧交通系統(tǒng)），智慧交通系統(tǒng)正是通過(guò)這樣環(huán)環(huán)相扣的勾畫(huà)，讓真正的智慧城市更早地來(lái)到我們身邊。

城市智能化道路上，傳感器的角色扮演

至此，數(shù)據(jù)、智能與城市，完成了一次軟硬件一體化的深度結(jié)合。那么，我們不妨簡(jiǎn)單總結(jié)一下，在智慧城市的建構(gòu)過(guò)程中，傳感器系統(tǒng)應(yīng)該扮演哪些角色？

1.規(guī)劃師

在智慧交通系統(tǒng)的部署細(xì)節(jié)中，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，傳感器系統(tǒng)并不僅僅是在機(jī)械執(zhí)行道路改造工作，而是充分結(jié)合城市交通發(fā)展中的實(shí)際問(wèn)題，通過(guò)數(shù)字化、智能化的手段，去應(yīng)對(duì)復(fù)雜而多變的交通狀況。

換句話說(shuō)，一個(gè)優(yōu)秀的數(shù)據(jù)規(guī)劃師，才能讓城市生活變得真實(shí)可感，進(jìn)而從全局提升城市服務(wù)能力。

2.守護(hù)者

城市數(shù)字化吸引了無(wú)數(shù)廠商來(lái)分一杯羹，但芯片廠商、基建企業(yè)、數(shù)據(jù)維護(hù)等各自為政，由此帶來(lái)的數(shù)據(jù)斷層、協(xié)作失調(diào)，卻是埋伏在城市神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)上的“隱藏殺手”。

而基礎(chǔ)的傳感器網(wǎng)絡(luò)，則可以從廣闊的數(shù)據(jù)維度上，將車(chē)與車(chē)、車(chē)與人、車(chē)與網(wǎng)統(tǒng)一整合在一起。

就像智慧交通系統(tǒng)，在環(huán)境不好的前提下，可以通過(guò)信號(hào)燈狀態(tài)、天氣監(jiān)測(cè)、隧道健康監(jiān)測(cè)、厘米級(jí)磁柵等綜合做功，來(lái)解決車(chē)輛可能遭遇的通訊、定位、導(dǎo)航等諸多問(wèn)題。

正是這樣細(xì)致到“毛細(xì)血管”級(jí)別的統(tǒng)一數(shù)據(jù)系統(tǒng)，才能夠保障行車(chē)安全。

3.深耕者

在現(xiàn)實(shí)的交通網(wǎng)絡(luò)中，存在著許多垂直而細(xì)分的小環(huán)境，每個(gè)結(jié)構(gòu)都有著各自特殊的部署需求，對(duì)此估計(jì)不足很有可能在道路軟硬件改造上顧此失彼，讓車(chē)輛上了路也走不遠(yuǎn)、走不快。

對(duì)此，可將橋梁、隧道、邊坡災(zāi)害等特殊的公路場(chǎng)景都進(jìn)行了縝密而細(xì)致的部署?；诖?，自動(dòng)駕駛、車(chē)路協(xié)同等技術(shù)才能真正走出試驗(yàn)場(chǎng)，讓大家看到真實(shí)的價(jià)值。

目前看來(lái)，城市必須以全面統(tǒng)一布局和垂直場(chǎng)景落地來(lái)雙面進(jìn)擊，才能真正實(shí)現(xiàn)智慧的覺(jué)醒。

因此，多模態(tài)、多種類(lèi)傳感器的綜合部署、協(xié)同作戰(zhàn)，也就變得至關(guān)重要。否則，城市道路的眾多節(jié)點(diǎn)只能像偏癱患者一樣，肢體再如何動(dòng)作，都難以被大腦所精準(zhǔn)感知。

或許未來(lái)我們回顧中國(guó)城市的智慧化進(jìn)程時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)鑿開(kāi)了一個(gè)個(gè)“神經(jīng)元”、搭建了一根根數(shù)字管道，才讓智慧開(kāi)始在城市中流動(dòng)、傳導(dǎo)、撞擊，最終萌生出智慧。

只有每一個(gè)關(guān)鍵角色都認(rèn)真對(duì)待屬于自己的時(shí)代劇本，城市文明值得驕傲的智慧大戲，才能真正拉開(kāi)序幕。