智能交通系統與人工智能系統

智能交通系統（Inligent transportation Systems,簡稱ITS）是將*的信息技術、數據通訊傳輸技術、電子傳感技術、電子控制技術及計算機處理技術等有效地集成運用于整個地面交通管理系統而建立的一種在大范圍內、發揮作用的，實時、準確、的綜合交通運輸管理系統。ITS能有效地利用現有交通設施、減少交通負荷和環境污染、保證交通安全、提高運輸效率、促進社會經濟發展、提高人民生活質量，并以推動社會信息化及形成新產業而受到各國的重視。目前已形成世界二十一世紀的發展方向。

    交通仿真是智能交通領域的重要分支，它是利用*的計算機技術，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。傳統上，數學推導、科學實驗是進行科學研究、解決科學問題的主要方法。對于交通問題來說，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、甚至無法對交通問題建立的數學模型。同時，由于安全、法規，以及開銷方面的原因，進行現場交通實驗通常也是不可行的。而交通仿真恰恰能夠有效地解決上述兩個方面的困難。

    然而，傳統的交通仿真由于設計理念上的原因，并不能從根本上有效地解決交通問題。這是因為，交通系統是一個龐大的復雜系統，必須用對付復雜系統的方法來處理，也就是要用綜合的方法，而不是還原分解的方法來處理。

城市交通系統是一個典型的復雜系統：
        1）城市交通系統是由經濟、環境、人口等因素綜合作用的結果，必須全面綜合地考慮城市交通和這些系統之間的關系。例如，不能為例城市交通問題的解決，而導致城市生態惡化，危害人居環境；不能為了城市交通的暢通，阻礙城市社會經濟活動的健康發展。我們必須在已有工作的基礎上，突破傳統思維，探索研究此類復雜系統的新途徑，而基于人工系統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。城市交通系統涉及人與社會的動態變化，本身也在不斷變化和發展之中，不可避免地需要一個不斷深化地認識過程，這類系統實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算實驗方法體系，為不斷地完善城市交通系統的綜合可持續發展方案提供科學依據。
        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*解與假設條件直接相關，具有條件敏感性，但對于城市交通這樣的問題，假設條件與實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化指標，而多層次多目標優化往往導致多個甚至無數個解決方案，就連采用近似模型的多目標優化也是如此。再者，對于這類復雜系統，有時甚至連確定一個量化的綜合優化指標也有困難，特別是由于復雜系統長期行為的不可預測性，試圖求解其某一*化解決方案本身就是不可行的。因此，我們應當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有效解決方案的事實。在這種情況下，我們應該利用平行系統方法，追求具有動態適應能力的有效解決方案。

    基于以上分析，中國科學研自動化所王飛躍研究員提出了人工交通系統的概念。其基本思想是利用人工社會的理論與方法，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、面向對象的編程和并行分布式計算等方法和技術，“生長”和“培育”交通系統，即“人工交通系統”。
       
    利用人工交通系統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、方法更科學化、系統化、綜合化，不斷改善探索建立城市交通、物流、生態綜合發展的理論和方法體系。

人工交通系統有三個核心組成部分：
    一是根據人工社會的原理思想，建立一個來源于現實交通系統又超越現實交通系統的虛擬交通世界；
    二是計算實驗方法，即在上述的虛擬交通世界里進行可重復的實驗，不但可以復原已有的交通擁堵、事故的成因，而且能夠預先運行解決方案，從而選擇*的擁堵解決方法和突發事件的緊急預案；
    三是平行管理運行，虛擬交通系統與實際交通系統相結合，直接采集現實交通數據，進行超前運算，以判斷可能發生的交通事件，提前采取預防措施，為交通的暢通提供保障。

人工交通系統具有以下特點：
        1）在宏觀認識上，人工交通系統不是單純的討論交通自身的問題。相反，人工交通系統將交通看作社會整體的一個子系統，與經濟、人口、環境、氣候等子系統具有平等的地位，并將各個子系統之間的相互銜接、相互、相互作用和相互影響作為研究的重點之一。
        2）在仿真方法上，人工交通系統屬于微觀仿真的范疇，但是不局限于研究局部的交通問題。人工交通系統面向大區域的仿真研究，采用復雜性科學中“涌現”的原理，在底層建立單個交通出行元素的代理模型，通過大交通區域內單個代理模型之間的相互作用，“涌現”出宏觀的交通現象。
        3）在實現手段上，人工交通系統不能在單一、孤立的計算機上進行仿真，要使人工交通系統具備真實交通系統的分散性和社會性，必須采用*的分布式計算方法，如網格和P2P等，在互聯網上建立結構化、分散化的虛擬交通路網系統，并且通過終端界面將網絡中的真實人吸引到人工交通系統的運行中來，以使每一個代理模型具有逼近現實的社會屬性。
        4）在仿真目的上，人工交通系統不是一味的追求逼近現實交通環境和狀態。除此之外，人工交通系統可以通過調整參數、添加隨機事件等方法產生現實交通系統可能但尚未發生的交通現象，用以制定突發事故的緊急預案、交通控制方案的預評估以及交通參與人員的培訓等等。

    人工系統說起來有一點抽象，其實說穿了很簡單。*是充分利用計算機技術的發展，第二是仿真與模擬的常態化。仿真不再是一個項目立項前跑一跑看看行不行的手段，仿真要秒秒在、分分在、永遠在。它是經驗與知識的數字化、動態化和即時化，使人工影響現實，虛擬影響實在。
       
    人工交通系統完善之后，人們可以像玩網絡游戲一樣，作為一個行人或司機加入到系統中，不必出門即可體驗交通；交通警同志可以在人工交通系統中學習指揮交通，而不必擔心造成擁堵；交通分析人員可以利用人工交通系統研究各種突發事故對交通的影響，而不必擔心人民的生命財產受到威脅；交通管理和決策人員可以在人工交通系統試驗交通政策和方案，而不必承擔決策失敗的風險。