5.1 智慧交通系統發展路線

迄今為止，人類共經歷了三次科技革命并處于第四次科技革命階段。交通運輸作為人類社會發展的基礎性、先導性產業，也隨著科技的根本性變革不斷跨越式發展。

如圖5-1所示，隨著機械技術的發展，交通運輸系統進入機械化階段；隨著電力技術的發展，交通運輸系統進入電氣化階段；隨著電子計算技術的發展，交通運輸系統進入數字化、網聯化階段；而隨著智慧感知、智慧傳輸、智慧處理、智慧決策、智慧控制等技術的發展，交通運輸系統也開始由智能化向智慧化轉變。

圖5-1 交通運輸系統發展路線

如表5-1所示，第一次科技革命驅動人類社會進入“機械時代”：1765年，哈格里夫斯發明“珍妮紡紗機”；1785年，瓦特改良蒸汽機，為機器提供了動力系統，機器快速普及和發展，并從棉紡織業開始，逐漸拓展到采礦、冶鐵、交通運輸等多個行業[32]，交通運輸也隨之進入機械化階段。這一階段，自行車、蒸汽火車、蒸汽輪船等機械交通工具的出現，逐步取代傳統的以人力、畜力和風力作為動力的交通方式，交通運輸進入飛速發展階段。

表5-1 交通運輸系統發展歷程

第二次科技革命驅動人類社會進入“電氣時代”：19世紀末和20世紀初，以電能應用和內燃機出現為標志的第二次科技革命爆發。電力開始在生產和生活中得到廣泛利用[32]。交通運輸也進入電氣化階段，交通系統的能源動力向電力不斷轉變，大幅提高了運輸能力。

第三次科技革命驅動人類社會進入“信息時代”：20世紀四五十年代，第三次科技革命爆發，推動人類社會又一次飛躍式發展。尤其是電子計算技術迅速發展和廣泛應用，推動人類社會進入“信息時代”[32]。這一時期對應交通運輸系統的數字化、網聯化兩個發展階段。20世紀80年代，微型計算機研制成功，讓計算機的普及應用成為可能，也為交通運輸系統數字化奠定了基礎。在這一階段，交通運輸系統所有資源及其運行環境時空變化轉化為數字化計算資源。以我國為例，鐵路、民航、交通部門等相繼成立信息中心或計算機中心，開展信息系統建設工作，應用計算機進行簡單的數據處理、數學運算、辦公文字處理等[33]。之后的網聯化階段則是在數字化廣泛深入運用基礎上發展出來的高階階段。通過網絡實現信息共享，在區域內將分散的信息互聯為集成數據，網聯化、協同工作。例如，我國鐵路在網聯化過程中建設的TMIS系統，通過計算機網絡，從站段實時收集列車、車輛、集裝箱以及所運貨物的動態信息，對列車、車輛、集裝箱和貨物進行節點式追蹤，為全路各級運輸管理人員提供及時、準確和完整的運輸生產信息和輔助決策方案，為提高運輸生產效率，改善客戶服務質量和實現緊密運輸、均衡運輸，提供強有力的現代化技術支撐[34]。

進入21世紀以來，全球科技創新進入空前密集活躍的時期，以人工智能、5G通信、光電芯片、大數據等為代表的新興技術趨向成熟，交通運輸系統也向智能化轉變，并逐步走向智慧交通系統。智能化的交通系統以信息的收集、處理、發布、交換、分析、利用為主線，為交通參與者提供多樣性服務。它將數字化的信息進行條理化，通過智能分析、多維分析、查詢回溯，為決策提供有力的數據支撐。在這一階段，交通信息得到了廣泛應用，原有交通設施的運行效率大幅提高。例如公交電子收費（IC卡），每日產生近2500萬條公共交通電子收費數據，從2006年5月開始積累數據，在不額外增加設施建設情況下，實現公共交通參數定量化獲取。

智能化交通系統主要用計算機和網絡取代傳統的手工流程操作，而智慧化的交通系統則是用智慧技術取代傳統的某些需要人工判別和決斷的任務。通俗來說，智能向智慧的進步就是一個從人工、自動到自主的過程。智慧化的交通系統具備靈敏準確的感知功能、正確的思維與判斷功能、自適應的學習功能，以及行之有效的執行功能。通過大數據、物聯網、人工智能、系統優化等技術，整理、分析、加工資源，自主化感知、學習決策和執行。

目前，智慧化交通系統的典型代表就是基于人工智能的無人駕駛。無人駕駛汽車利用車載傳感器來感知車輛周圍環境，并根據感知所獲得的道路、車輛位置和障礙物信息，控制車輛的轉向和速度，從而使車輛能夠安全、可靠地在道路上行駛。無人駕駛集自動控制、體系結構、人工智能、視覺計算等眾多技術于一體，是計算機科學、模式識別和智能控制技術高度發展的產物。