導讀 全球正在加速部署智慧城市。然而，這些城市的部署速度比預期的要慢，甚至有所縮減，而且經常面臨強烈反對。相對於 15 年前預見飛行汽車的概念，智慧城市的定義也發生了變化。本文將從交通管理的角度討論智慧城...
全球正在加速部署智慧城市。然而，這些城市的部署速度比預期的要慢，甚至有所縮減，而且經常面臨強烈反對。相對於 15 年前預見飛行汽車的概念，智慧城市的定義也發生了變化。本文將從交通管理的角度討論智慧城市，事實證明，交通管理是實施智慧城市最具挑战性的領域之一。
好處和挑战
智慧城市承諾提高安全性、減少污染、提高生產力和改善生活質量，這些承諾實在太好了，不容忽視。城市是一個比大多數人意識到的要復雜得多的系統。早先的預期可能需要緩和。一個很好的例子是紐約市的擁堵收費計劃，大多數乘用車每天要支付 15 美元才能進入曼哈頓 60 街以下的擁堵區。這項備受爭議的計劃已經酝釀多年，原定於今年上线，但紐約州長 Kathy Hochul 決定無限期暫停該計劃。
無論如何，它體現了交通管理系統面臨的一些挑战。讓我們回顧一下智慧城市交通管理面臨的一些主要挑战：
- 大規模 智慧城市的概念最適合應用於較大的城市地區。很難將智慧城市項目的部署劃分爲較小的、分階段的方法。較小的部署對於概念驗證來說很好，但對於實現智慧城市的全部好處來說卻不是那么重要。
- 互聯互通 真正的魔力來自於多樣化的傳感器，它們相互連接並作爲一個智能的單一實體工作。從網絡的角度來看，這些傳感器之間的連接可能很難實現，但對於軟件來說也是如此，因爲每個傳感器都有不同的 API 和不同的通信方式。較小的、重點狹窄的系統在其功能範圍內是可以的，但如果沒有互聯互通，它們就無法擴展到智慧城市系統。
- 不斷變化 城市是一個動態變化的空間，不斷快速更新。交通流量會因爲新的發展、道路維修、事故和其他事件而不斷改變。密集化的驅動帶來了新的挑战，需要以過去的城市規劃無法想象的方式更新基礎設施。
- 隱私 智慧城市的概念包含隱私風險，因爲現在商業和政府機構可以獲得更多的個人數據。如果敏感數據被暴露，數據泄露或系統黑客攻擊的風險會帶來巨大的麻煩。
- 法律和政治框架 技術是爲了支持社會，而不是相反。像智慧城市這樣具有社會影響的技術的部署必須經過深思熟慮。法律和政治框架以自己的速度發展，落後於技術發展的閃電速度。人們還擔心智慧城市數據被用於訴訟目的。
先進交通管理的核心承諾是改善交通流量並減少擁堵。事實證明，實現這一目標具有挑战性。早期的概念驗證通常效果很好，足以吸引城市管理者進一步探索大規模部署，但這些大型系統的復雜性卻令他們灰心喪氣。降低復雜性的一種方法是在收集點使用邊緣處理架構處理信息。
“智慧城市基礎設施的架構師必須考慮到人工智能不斷發展的性質”
邊緣處理提供了在傳感器級別分析數據的能力。傳感器可以有多種類型，包括基於視覺的檢測、計數、分類、監控等。其他傳感器可以測量空氣質量、天氣狀況、路面和噪音水平。這些傳感器上的邊緣處理可以通過過濾甚至在本地做出決策來減少數據。
通過僅傳輸結果而不是原始數據，邊緣處理架構具有許多好處：
- 彈性基於邊緣的系統本質上更具彈性，因爲沒有單點故障。智慧城市的系統至關重要，而且有幾件事可能會出錯。
- 速度 這樣的系統執行速度更快，因爲它不必等待數據傳輸和遠程處理後再做出決定，從而避免了處理隊列可能出現的瓶頸。
- 可擴展性 基於邊緣的系統可以隨着需求的擴大而輕松擴大規模。只需添加更多節點即可增加容量和覆蓋範圍，而無需改造整個系統。
- 隱私 邊緣處理還具有減少隱私擔憂的額外好處。這種方法最大限度地減少了系統內交換或進入托管雲服務器的原始數據量。
智慧城市基礎設施的架構師必須考慮到人工智能不斷發展的性質。基礎設施需要設計爲易於升級到未來版本的人工智能的組件，最好是軟件。爲了完成這樣的任務，硬件組件（包括傳感器）必須提供靈活性和嵌入式處理能力，可能是基於 GPU 或 FPGA 的。在攝像頭系統中，這意味着使用內存和某種處理引擎。
攝像頭是智慧城市實施中的關鍵傳感器。攝像頭可以部署在交叉路口，用於監控道路交通，並充當執法設備。要構建靈活的系統，攝像頭還必須具備超出當前任務的成像能力。可以用面向未來的思維來分析高分辨率、更好的動態範圍和更快的幀速率等特性，從而使解決方案能夠隨着時間的推移而發展。近年來，成像傳感器發展迅速——就像我們在人工智能方面看到的演變一樣。
擁有廣泛的攝像頭組合是確保系統面向未來的一種方式。攝像頭技術的最新進展帶來了對智能城市特別有用的新功能。例如，能夠在多攝像頭系統中提供同步性——例如在交叉路口發現的攝像頭——或者能夠通過使用攝像頭內的多感興趣區域來減少要處理的信息量。
前進的道路
架構需要將智能邊緣傳感器與中央主機功能相結合，以充分利用新的 AI 功能，並實現現代智能城市系統所期望的全部功能。中央主機最好通過雲計算進行部署，就像邊緣計算一樣，它靈活且易於擴展。構建此類系統所需的組件現已可用，包括內置處理功能的攝像頭或更簡單的機器視覺攝像頭，這些攝像頭可通過 USB 端口輕松連接到同地嵌入式處理器板。
“城市是一個比大多數人意識到的要復雜得多的系統”
這種實施策略帶來了前所未有的新水平的功能，系統可以實時預測事件，而不僅僅是對某種情況做出反應。事實上，當發生交通堵塞時，系統可以做的遠不止發出警告和封鎖當地交叉路口。相反，它可以通過預測局部阻塞將如何影響更大的區域來重新調整整個街區的交通流量。對現代基礎設施管理的要求是實時響應和預測，而不是反應。
交通應用中部署的智能系統的一些早期示例是自動限速和紅燈執法。在智能城市中，我們現在可以採用更先進的執法系統，包括分心駕駛（手機）、危險駕駛（不穩定的駕駛行爲和醉酒駕駛）和交通阻塞。高水平的連接性使系統能夠與警察執法機構和其他機構實時通信，以提供實時響應。
這項新技術帶來的其他新功能包括智能停車、動態限速、多模式交通流量管理、智能交通信號燈等，所有這些都是完全互聯的智能系統的一部分。這樣的系統實現了提高所有道路使用者（從車輛到自行車騎行者再到行人）效率和安全性的承諾。最終，這些好處轉化爲更環保的城市和更好的生活質量。
作者：Dany Longval
標題：如何推進智慧城市交通管理
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