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智能交通

智能運(yùn)輸之發(fā)展趨勢

2025China.cn   2017年09月13日

  摘 要

  隨著都市化快速發(fā)展導(dǎo)致各項(xiàng)沖突逐一浮現(xiàn),世界各國開始重視與投入資源打造智慧城市,希望透過信息通訊技術(shù)解決問題,并滿足民眾的生活需求。綜觀全球智慧城市推動(dòng)方向,智能運(yùn)輸是發(fā)展智慧城市之重要突破點(diǎn),然而各地運(yùn)輸需求或面臨問題不盡相同,因此智能運(yùn)輸之發(fā)展須因地制宜而無法一體適用。

  本文將由智慧城市之發(fā)展切入說明智能運(yùn)輸之重要性,并概述歐美與亞洲之智能運(yùn)輸發(fā)展概況與成功案例,以及借助技術(shù)成熟度曲線之角度,探討目前正在影響智能運(yùn)輸之關(guān)鍵技術(shù)包括:大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)(車聯(lián)網(wǎng))、機(jī)器學(xué)習(xí)與自動(dòng)駕駛,接著將說明目前智能運(yùn)輸之變革:由系統(tǒng)導(dǎo)向轉(zhuǎn)型為整合型服務(wù)導(dǎo)向,借此綜整并厘清未來發(fā)展趨勢。

  ?壹、前言

  自20世紀(jì)開始,歐美日等國家大力發(fā)展汽車工業(yè)與進(jìn)行道路基礎(chǔ)建設(shè),并且在工業(yè)技術(shù)日新月異輔助下,人與貨物之移動(dòng)效率得以大幅提升,其衍生之經(jīng)濟(jì)行為帶動(dòng)土地的使用與開發(fā),土地價(jià)值隨之提高,也因此導(dǎo)向高密度的土地使用,并引發(fā)更多交通運(yùn)輸需求,于是交通運(yùn)輸、土地使用與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展形成緊密的正向循環(huán)。

  然而在此循環(huán)下,當(dāng)有限的時(shí)空資源無法因應(yīng)日漸膨脹之運(yùn)輸需求,壅塞、污染與事故等負(fù)面影響伴隨產(chǎn)生。為此,歐美日等國于90年代開始導(dǎo)入信息通訊技術(shù),發(fā)展智能型運(yùn)輸系統(tǒng)(Intelligent Transportation Systems, ITS)嘗試解決問題,至今全球智能運(yùn)輸已發(fā)展近30年并深入民眾日常生活,以下將簡要說明智能運(yùn)輸之重要性、發(fā)展概況與關(guān)鍵技術(shù),并嘗試?yán)迩逦磥碇l(fā)展趨勢,分別說明如下。

  ?貳、全球都市化面臨問題與解決方案

  一、都市化發(fā)展導(dǎo)致人口過度集中

  運(yùn)輸之目的,乃為滿足因人們生活而產(chǎn)生之移動(dòng)需求,而根據(jù)聯(lián)合國每兩年公布的《世界都市化展望》報(bào)告(World UrbanizationProspects Report: 2015 revision)指出,2015年全球約有73億人口(截至2017年3月,全球人口估計(jì)已超過75億人),預(yù)估至2030年全球人口數(shù)將達(dá)到85億,2050年達(dá)到97億,隨著人口數(shù)持續(xù)攀升,勢必將衍生更多運(yùn)輸需求。

 

 

  該報(bào)告亦指出,全球都市化的發(fā)展過程,逐漸導(dǎo)致人口發(fā)展失衡現(xiàn)象。自1950年代開始,聯(lián)合國針對全球人口變化進(jìn)行紀(jì)錄,超過半個(gè)世紀(jì)的時(shí)間,全球農(nóng)村地區(qū)人口數(shù)皆超過都市人口,如圖1所示,當(dāng)時(shí)都市人口約只占總?cè)丝?0%。然而隨著都市化發(fā)展,都市人口持續(xù)增加,到了2005年,都市人口首次超越了農(nóng)村人口,且成長趨勢一路向上;到了2015年全球約有54%的人口居住于城市地區(qū),因而導(dǎo)致人口數(shù)超過千萬之“超級城市”(mega city)數(shù)量快速增加?;仡欉^往環(huán)視全球,如此規(guī)模之超級城市已從1950年的2座,成長至2015年的28座,大約占全球城市總量741座的3.8%。

  不僅如此,該報(bào)告由人口變化趨勢推估,全球人口仍然持續(xù)往都市集中,預(yù)估2030年后,全球居住于都市地區(qū)的人口比例將超過60%,屆時(shí)巨型城市數(shù)量亦可能增加至41座,并且絕大多數(shù)都位于亞洲;到了2050年,將有超過60億人生活于都市地區(qū)。審視上述各項(xiàng)數(shù)字以及都市化發(fā)展進(jìn)程,不難發(fā)現(xiàn)全球都市化發(fā)展,透過吸納人力與資源,借此提升經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)效率,雖然帶來競爭力以及富裕便利的生活;但是,人口的過度集中亦產(chǎn)生資源分配不均、環(huán)境污染以及提高都市管理難度等沖突。

  二、智慧城市解決方案

  為了因應(yīng)都市化發(fā)展所衍生之各項(xiàng)問題,IBM公司最早提出“智慧地球”理念,而后并演變?yōu)椤爸腔鄢鞘小备拍?。隨著都市化發(fā)展進(jìn)程導(dǎo)致各項(xiàng)沖突逐一浮現(xiàn),世界各國開始重視智慧城市發(fā)展,希望透過信息通訊技術(shù)解決問題,并滿足民眾的生活需求。關(guān)于智慧城市之定義與內(nèi)涵仍在持續(xù)演變中,尚未有一致共識(shí),參考IBM針對智慧城市之定義:“充分利用新科技與洞察新觀點(diǎn),借以改善系統(tǒng)、營運(yùn)及服務(wù),使其成為更具智慧的城市”,強(qiáng)調(diào)透過新科技以及引入新思維,解決城市發(fā)展衍生之各項(xiàng)問題。

  國際知名市場產(chǎn)業(yè)研究機(jī)構(gòu)IHS,針對國際智慧城市之發(fā)展進(jìn)行深入調(diào)查與研究,解析都市發(fā)展之主要功能至少包括:移動(dòng)(mobility)、運(yùn)輸(transport)、能源(energy)、永續(xù)(sustainability)、基礎(chǔ)設(shè)施(physical infrastructure)、政府治理governance)與安防(safety and security),并將智慧城市定義為:“利用信息通訊技術(shù)(Information and Communications Technologies, ICT)解決方案,進(jìn)行多項(xiàng)(3項(xiàng)以上)都市功能之整合,改善運(yùn)作效率與管理,提升市民生活質(zhì)量,導(dǎo)向可持續(xù)改善之都市運(yùn)營”,強(qiáng)調(diào)以信息通訊技術(shù)解決都市管理問題與符合民眾需求。

 

  此外IHS針對符合此定義之智慧城市進(jìn)行調(diào)查,發(fā)現(xiàn)選擇交通運(yùn)輸進(jìn)行智能化整合之城市數(shù)量最多,如圖2所示,進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn),所調(diào)查之所有智慧城市都著重于智能運(yùn)輸之發(fā)展,顯示智能運(yùn)輸已是智慧城市發(fā)展不可或缺的重要基礎(chǔ)。

  ?參、智能運(yùn)輸之內(nèi)涵與國際發(fā)展現(xiàn)況概述

  世界各先進(jìn)國家已體認(rèn)智能運(yùn)輸之重要性,并投入大量資源進(jìn)行發(fā)展。智能型運(yùn)輸系統(tǒng)為:“借助先進(jìn)的信息、電子、感測、通訊、控制與管理等科技,將運(yùn)輸系統(tǒng)內(nèi)人、車、路所搜集的數(shù)據(jù),經(jīng)由系統(tǒng)平臺(tái)處理轉(zhuǎn)化成合適且有用的信息,透過通訊系統(tǒng)實(shí)時(shí)的溝通與鏈接,改善或強(qiáng)化人、車、路之間的互動(dòng)關(guān)系,提升用路人的交通服務(wù)質(zhì)量與績效,進(jìn)而增進(jìn)運(yùn)輸系統(tǒng)之安全、效率與舒適,同時(shí)減少交通環(huán)境沖擊?!?/FONT>

  然而各地運(yùn)輸需求或面臨問題不盡相同,因此智能運(yùn)輸之發(fā)展各有特色,以下依序針對歐洲、美洲與亞洲三個(gè)區(qū)域,分別列舉主要推動(dòng)組織或城市,簡要說明智能運(yùn)輸發(fā)展現(xiàn)況。

  一、歐洲-ERTICO

  檢視歐洲智能運(yùn)輸之發(fā)展,其服務(wù)功能多著重于透過信息通訊技術(shù),強(qiáng)化設(shè)備串聯(lián)與信息透通,借以有效率利用既有資源,并以強(qiáng)化安全與節(jié)能減碳為重要目標(biāo)。此外,功能內(nèi)涵由過去著重提供機(jī)動(dòng)車輛之ITS服務(wù),逐漸強(qiáng)調(diào)行人與自行車之ITS服務(wù),例如Pedestrian SCOOT,代表號(hào)志控制不再僅考慮機(jī)動(dòng)車輛通行,也重視行人通行之安全與需求;另一方面,過去ITS強(qiáng)調(diào)車輛本身的安全,現(xiàn)在除了車輛安全外,也著重車輛周邊之行人與自行車之安全;而綠色能源的推廣與使用,也是歐洲ITS服務(wù)重點(diǎn)。

  歐洲大型智能運(yùn)輸計(jì)劃,主要由成立于1991年之歐洲ITS協(xié)會(huì)(簡稱ERTICO,即ITSEurope)負(fù)責(zé)推動(dòng),提供所有成員在歐洲合作、開發(fā)、與建置智能型運(yùn)輸系統(tǒng)的平臺(tái),鼓勵(lì)共同參與歐洲的智能型運(yùn)輸系統(tǒng)建設(shè),成員們包括公/私部門超過100家以上的各國機(jī)構(gòu)與企業(yè)組成,致力于將智能化融入人及貨物的交通流動(dòng),期盼以最具成本效益的方式,達(dá)成挽救生命,保護(hù)環(huán)境與機(jī)動(dòng)力永續(xù)之目的。其發(fā)展愿景如圖3所示,透過提供更安全、更聰明以及更環(huán)保的運(yùn)輸方式,達(dá)成3零愿景:零事故、零壅塞以及零排放。

 

 

  為達(dá)成此愿景,ERTICO鼓勵(lì)合作伙伴透過歐盟支持之合作計(jì)劃,共同參與尖端ITS研究與建置,ERTICO并提供管理、宣傳與技術(shù)層面之適當(dāng)支持,協(xié)助發(fā)展項(xiàng)目計(jì)劃并持續(xù)運(yùn)營。由于多元化的跨部門合作,各項(xiàng)項(xiàng)目計(jì)劃成果具有一定程度之代表性,并作為訂定相關(guān)規(guī)范之重要參考;ERTICO項(xiàng)目計(jì)劃也為合作伙伴提供建立多樣化服務(wù)的機(jī)會(huì),并有利于拓展商業(yè)化應(yīng)用。

  另一方面,為了逐步朝向愿景邁進(jìn),ERTICO項(xiàng)目計(jì)劃皆以目標(biāo)導(dǎo)向?yàn)樵瓌t,透過逐步完成各項(xiàng)目目標(biāo),逐漸達(dá)成ITS愿景;因此依照ITS發(fā)展愿景,所有ERTICO項(xiàng)目計(jì)劃源自三項(xiàng)主軸:安全機(jī)動(dòng)力計(jì)劃(Safe Mobility)、智能機(jī)動(dòng)力計(jì)劃(Smart Mobility)以及環(huán)保機(jī)動(dòng)力計(jì)劃(Clean Mobility),如圖4所示,目前共有21項(xiàng)計(jì)劃正在執(zhí)行,各計(jì)劃皆與特定發(fā)展主軸息息相關(guān),以做為實(shí)現(xiàn)愿景之基礎(chǔ)。ERTICO除了強(qiáng)調(diào)計(jì)劃需務(wù)實(shí)執(zhí)行外,并十分重視宣傳與營銷,因此各項(xiàng)目計(jì)劃皆有專屬LOGO圖像,此外,經(jīng)常以生動(dòng)方式(如網(wǎng)頁或影片)闡述計(jì)劃內(nèi)容與重點(diǎn),借以提高計(jì)劃曝光率與增加知名度。

 

  目前ERTICO執(zhí)行之計(jì)劃多以透過信息通訊、大數(shù)據(jù)分析處理以及利用移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù),強(qiáng)化人車路之整合應(yīng)用,且不再是強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)或軟件之建置,而改以服務(wù)為導(dǎo)向進(jìn)行軟硬件之設(shè)計(jì)、開發(fā)與整合,透過各方單位與交通資源協(xié)調(diào),提供符合使用者交通需求之各類試驗(yàn)性服務(wù),三項(xiàng)機(jī)動(dòng)力計(jì)劃之主軸概述如下。

  (一) 環(huán)保機(jī)動(dòng)力計(jì)劃

  項(xiàng)目計(jì)劃主題包括環(huán)保車輛、提升能源效率、自動(dòng)駕駛、物流與GIS整合運(yùn)輸方案等,以達(dá)成節(jié)能減碳之目的;其中多數(shù)計(jì)劃由車廠主導(dǎo),部份計(jì)劃結(jié)合示范城市進(jìn)行方案實(shí)做。

  (二) 智能機(jī)動(dòng)力計(jì)劃

  主題包括透過大數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用、決策軟件平臺(tái)、衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)或是數(shù)據(jù)應(yīng)用等,借此改善整體運(yùn)輸環(huán)境,以提升運(yùn)輸效能,部份計(jì)劃結(jié)合示范城市進(jìn)行方案試驗(yàn)。

  (三) 安全機(jī)動(dòng)力計(jì)劃

  計(jì)劃主題涵括:車輛緊急呼叫、車間通訊、數(shù)據(jù)共享、駕駛行為與風(fēng)險(xiǎn),以及車輛與道路自動(dòng)化以達(dá)提升安全之目的,多數(shù)由車廠主導(dǎo)方案實(shí)做。

  目前已經(jīng)完成之計(jì)劃,如OPTICITIES(運(yùn)行時(shí)間:November 2013-October 2016),為ERTICO代表性計(jì)劃之一。該計(jì)劃提出創(chuàng)新架構(gòu)(如圖5)并強(qiáng)調(diào)所有運(yùn)具之協(xié)同合作與實(shí)時(shí)交通信息提供,以期盡可能為城市居民提供最好的旅行環(huán)境,并進(jìn)行城市物流運(yùn)送與管理之優(yōu)化,亦選定不同城市發(fā)展與交互測試ITS解決方案。沿襲ERTICO計(jì)劃之執(zhí)行方式,該計(jì)劃匯集來自歐洲各地合作伙伴,包括6個(gè)城市、服務(wù)提供商、汽車產(chǎn)業(yè)、研究實(shí)驗(yàn)室和歐洲主要網(wǎng)絡(luò)服務(wù)商,并努力拓展城市智慧移動(dòng)方式。

  二、美國

  美國強(qiáng)調(diào)利用信息通訊技術(shù)改善交通運(yùn)輸系統(tǒng),較知名之ITS案例包括511服務(wù)、OneBusAway(西雅圖、亞特蘭大、坦帕地區(qū))以及目前美國運(yùn)輸部(United States Department of Transportation,U.S. DoT)大力推動(dòng)之VII (Vehicle Infrastructure Integration, VII)車間及車路整合計(jì)劃。

  由于美國是全球龐大的汽車消費(fèi)市場(約占全球汽車銷量20%,僅次于中國),VII計(jì)劃自然成為全球矚目的焦點(diǎn)。VII采用基于IEEE802.11p/車用環(huán)境無線接取(Wireless Access in Vehicular Environments, WAVE)標(biāo)準(zhǔn)之DSRC技術(shù)為其主要平臺(tái),透過車對車(Vehicle-to-Vehicle,V2V)與車對路(Vehicle to Infrastructure, V2I)之信息交換,達(dá)到安全、效率與節(jié)能的目標(biāo)。

  為此2014年2月,美國交通部國家公路交通安全管理局(NHTSA)宣布正式啟動(dòng)立法程序,未來將強(qiáng)制小型車輛安裝V2V通訊設(shè)備與系統(tǒng),其中安全與隱私議題特別受到重視,故美國交通部同步發(fā)展安全憑證管理系統(tǒng),解決安全與隱私問題。而后于2017年1月發(fā)布法規(guī)制定通告(Notice of Proposed Rulemaking, NPRM),建立新的聯(lián)邦機(jī)動(dòng)車輛安全標(biāo)準(zhǔn)(Federal Motor Vehicle Safety Standard, FMVSS, No. 150),預(yù)計(jì)最快將于2022年強(qiáng)制所有新出廠之小型車輛安裝V2V通訊設(shè)備與系統(tǒng),如圖6透過立法加快推動(dòng)先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)(Advanced Driver Assistance Systems,ADAS)與車聯(lián)通訊技術(shù)(Vehicle-to-Everything,V2X)應(yīng)用與服務(wù)。

  此外,由于美國對于科技創(chuàng)新保持較為積極且開放的態(tài)度,因此由民間衍生許多智能運(yùn)輸創(chuàng)新應(yīng)用,透過信息通訊技術(shù)強(qiáng)化不同面向的交通服務(wù),像是:在國際間頗具爭議之網(wǎng)絡(luò)叫車媒合服務(wù),最具代表性就是2010年于舊金山成立之Uber,然而即使在發(fā)源地美國,也僅有部分地區(qū)被視為合法商業(yè)服務(wù)。該應(yīng)用服務(wù)之主要特色,無論時(shí)間地點(diǎn),使用者只要開啟手機(jī)App軟件,第一次完成注冊,往后只要點(diǎn)選叫車按鈕與選擇迄點(diǎn),平臺(tái)就會(huì)自動(dòng)媒合,車輛會(huì)于5~10分鐘之內(nèi)抵達(dá)叫車地點(diǎn),使用者還可透過手機(jī)查看行駛路徑、預(yù)測抵達(dá)時(shí)間與費(fèi)用或進(jìn)行共乘。雖然其爭議未解,但不可否認(rèn)其確實(shí)切合多數(shù)使用者的交通需求,并透過信息通訊技術(shù)改善過去常被詬病的問題,提供更方便且更舒適的叫車服務(wù)。

  隨著共享經(jīng)濟(jì)之商業(yè)模式逐漸為大眾所接受,也開始產(chǎn)生智能交通共享應(yīng)用服務(wù),如成立于美國麻州的Zipcar汽車共享服務(wù)。該服務(wù)使用者在需要用車時(shí),可于網(wǎng)頁或是手機(jī)APP預(yù)定想要租用的時(shí)間,系統(tǒng)會(huì)透過地圖搜尋附近有那些車能夠租用,使用者也可根據(jù)距離與喜好選擇欲租用車輛(如圖7)。Zipcar宣稱,平均一部Zipcar能夠減少15至20部私有車輛之使用,有效降低都會(huì)區(qū)內(nèi)私人運(yùn)具的數(shù)量及使用頻率,進(jìn)一步減輕交通壅塞壓力。

  三、亞洲-日本與韓國

  亞洲國家如日本與韓國,具備強(qiáng)大的信息通訊研發(fā)創(chuàng)新能力,因此于ITS發(fā)展應(yīng)用已有相當(dāng)成果,以下分別列舉日本以及韓國進(jìn)行簡要說明。

  (一) 日本

  日本自1970年起推動(dòng)智能運(yùn)輸政策并發(fā)展相關(guān)車路整合應(yīng)用技術(shù),并于1996年由日本郵政省、運(yùn)輸省、警察廳、通商產(chǎn)業(yè)省及建設(shè)省共同討論提出《高度道路交通系統(tǒng)推動(dòng)構(gòu)想》規(guī)劃,由政府邀請產(chǎn)、學(xué)、研共同研擬技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、分工規(guī)劃及產(chǎn)業(yè)發(fā)展配套措施等,并陸續(xù)推出包括道路交通信息通訊系統(tǒng)(Vehicle Information and Communication System, VICS)、Smartway及ITS SPOT Services等系統(tǒng)服務(wù)。于VICS及ETC推廣發(fā)展后,日本接著以提升安全為發(fā)展目標(biāo)。為了落實(shí)愿景,日本制定智能道路(Smartway)計(jì)劃,聯(lián)合23家民間企業(yè)共同發(fā)展,于2007年完成東京大都會(huì)快速道路(Tokyo Metropolitan Expressway)實(shí)地測試,2009年擴(kuò)大在東京、大阪及名古屋等三大都會(huì)區(qū)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),并于2010年推廣全日本各地建置,各項(xiàng)計(jì)劃逐步朝向一般道路與高速公路之整合型智能交通系統(tǒng)。

  2011年起,日本著重發(fā)展V2I計(jì)劃,主要應(yīng)用于高速公路的道路信息服務(wù),2011年12月并正式分配700MHz頻段予ITS安全應(yīng)用領(lǐng)域使用,以ITS SPOT Services為例,于2011-2013年間,已設(shè)置逾1,600個(gè)熱點(diǎn)于高速公路并與信息中心相互鏈接,透過車機(jī)/智能型手機(jī)傳輸信息,以提供塞車、危險(xiǎn)區(qū)域、車輛匯入警示等訊息。另一方面,700MHz頻段除用于車路通訊外,目前正積極發(fā)展用于車間通訊與人車通訊使用,如圖8所示,借助發(fā)送周遭人車訊息,針對危險(xiǎn)狀況預(yù)先警示,提升路口通行安全。

  (二) 韓國

  首爾TOPICS被視為亞洲智能運(yùn)輸系統(tǒng)發(fā)展亮點(diǎn)之一,以下簡要介紹其特色功能,詳細(xì)說明可參考中華技術(shù)第112期之《韓國首爾智能交通系統(tǒng)-TOPIS之借鏡與省思》。韓國于1960年后,在工業(yè)化與都市化趨勢下,郊區(qū)民眾開始移向都會(huì)區(qū)域,公交車成為當(dāng)時(shí)首爾民眾之主要交通工具;1970年開始都會(huì)區(qū)人口數(shù)逐漸成長,小客車持有率開始上升;到了1990年,小客車持有量成長超過1,000萬輛,搭乘公交車人數(shù)持續(xù)遞減,使都會(huì)區(qū)內(nèi)交通嚴(yán)重壅塞并造成空氣污染。

  考慮日益嚴(yán)重之問題,首爾市政府決定針對公共運(yùn)輸采取改善措施,于2002年成立“公交車改制規(guī)劃小組”,探討既有公交車系統(tǒng)問題、研擬改善策略、系統(tǒng)整合規(guī)劃等,并于2004年進(jìn)行公交車路網(wǎng)重整計(jì)劃,有效地改善公交車運(yùn)輸系統(tǒng)之問題,并顯著地提高民眾搭乘公交車之意愿。公交車路網(wǎng)重整計(jì)劃獲得成功之后,首爾市政府將公交車管理系統(tǒng)(BMS)升級為首爾市運(yùn)輸信息中心,即為現(xiàn)今之TOPIS,負(fù)責(zé)搜集與管理首爾市所有大眾運(yùn)輸工具與交通信息,并提供民眾實(shí)時(shí)路況與搭乘信息。

  現(xiàn)今TOPIS已成為一個(gè)大型整合式交通管理信息中心,除了提供相關(guān)交通信息之外,亦與多個(gè)單位進(jìn)行整合,如緊急災(zāi)害應(yīng)變中心、首爾市警察局、氣象局等,并提供跨區(qū)域交通信息,如城際公路交通信息、京畿道行政區(qū)域交通信息等,憑借其強(qiáng)大的信息通訊技術(shù)支持各項(xiàng)管理需求與跨單位協(xié)調(diào)運(yùn)作,該整合式交通管理中心已晉身為全球知名成功案例。

  肆、智能運(yùn)輸發(fā)展趨勢

  回顧前述智慧城市與智能運(yùn)輸內(nèi)涵以及發(fā)展現(xiàn)況可知,“智慧”是指應(yīng)用適當(dāng)科技解決問題與滿足需求,因此其發(fā)展趨勢與當(dāng)前尖端技術(shù)之研發(fā)與應(yīng)用息息相關(guān),有鑒于此,討論智能運(yùn)輸發(fā)展趨勢前,先概要檢視相關(guān)技術(shù)之發(fā)展趨勢。

  一、技術(shù)亮點(diǎn)與趨勢

  國際研究暨顧問機(jī)構(gòu)Gartner于1995年提出新興技術(shù)評估模型:技術(shù)成熟度曲線(Hype Curve),并于每年出版新興技術(shù)發(fā)展周期報(bào)告(Hype Cycle for Emerging Technologies),目前已成為科技產(chǎn)業(yè)每年關(guān)注的重點(diǎn)報(bào)告之一。該新興技術(shù)周期可分為5個(gè)部分(如圖9),包括:萌芽-創(chuàng)新促動(dòng)期(技術(shù)誕生揭開序幕)、過熱-過度期望高峰期(被大肆宣傳與渲染)、衰退-泡沫化的低谷期(具體實(shí)踐后期望落空與回歸現(xiàn)實(shí)發(fā)展)、復(fù)蘇-穩(wěn)健爬升的光明期(逐步且務(wù)實(shí)推動(dòng)與發(fā)展)以及成熟-實(shí)質(zhì)生產(chǎn)的高原期(主流應(yīng)用開始)。

  從智能運(yùn)輸發(fā)展觀點(diǎn)出發(fā),針對目前正影響或未來可能產(chǎn)生影響,甚至顛覆運(yùn)輸行為與傳統(tǒng)觀念的關(guān)鍵技術(shù),以下列舉四項(xiàng):包括大數(shù)據(jù)分析處理、物聯(lián)網(wǎng)、機(jī)器學(xué)習(xí)以及自動(dòng)駕駛,由Gartner近5年(2012~2016)所公布的新興技術(shù)發(fā)展周期報(bào)告切入,進(jìn)行分析以找出技術(shù)趨勢變化。

  (一) 大數(shù)據(jù)分析處理

  2011年Gartner首度將大數(shù)據(jù)技術(shù)納入技術(shù)成熟度曲線,2012年大數(shù)據(jù)技術(shù)更從萌芽期迅速移動(dòng),當(dāng)時(shí)預(yù)估2到5年內(nèi)將進(jìn)入過熱期;進(jìn)一步檢視2011年到2013年的十大策略性技術(shù)變化,可發(fā)現(xiàn)短短三年內(nèi),大數(shù)據(jù)技術(shù)從十名之外迅速竄升到第六名。2014年之技術(shù)成熟度曲線則顯示大數(shù)據(jù)技術(shù)正走向低谷,以及回歸理性之務(wù)實(shí)發(fā)展;而在2015乃至2016年,大數(shù)據(jù)分析已消失于技術(shù)成熟度曲線,然而這并非代表大數(shù)據(jù)不再重要,而是意味著相關(guān)技術(shù)已不再是新興技術(shù),已經(jīng)被廣泛使用于實(shí)際應(yīng)用與服務(wù)中。

  (二) 物聯(lián)網(wǎng)

  1998年美國麻省理工學(xué)院Auto-ID中心主任愛斯頓(Kevin Ashton)提出物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things, IoT)概念,當(dāng)時(shí)曾被視為天馬行空的幻想;然而在2008年,時(shí)代雜志將物聯(lián)網(wǎng)列為該年最佳發(fā)明之一,之后2011至2013年間物聯(lián)網(wǎng)連續(xù)出現(xiàn)于技術(shù)成熟度曲線之中并爬升至新興技術(shù)4名,隨后2014年Gartner更將物聯(lián)網(wǎng)視為技術(shù)成熟度曲線之最高點(diǎn),并預(yù)測5到10年內(nèi)會(huì)達(dá)到高原期,意即屆時(shí)技術(shù)將成為主流應(yīng)用。

  時(shí)至今日(2015至2016年),IoT乃至IoT Platform仍處于成熟度曲線頂峰,是目前長期被看好的新興技術(shù)之一。而物聯(lián)網(wǎng)之于交通應(yīng)用,即為車聯(lián)網(wǎng)(Internet of Vehicles, IoV)。根據(jù)Gartner于2016年之預(yù)測,無論成熟或新興汽車市場,聯(lián)網(wǎng)汽車產(chǎn)量都快速增長中,而隨著歐美日等國積極布署V2V、V2I乃至于V2X之發(fā)展,都將促使交通運(yùn)具更加智能化甚至自動(dòng)化,引發(fā)新一波運(yùn)具轉(zhuǎn)型革命,進(jìn)而改變我們?nèi)粘=煌ǚ绞脚c行為。

  (三) 機(jī)器學(xué)習(xí)

  隨著云端技術(shù)與大數(shù)據(jù)分析處理技術(shù)之快速演進(jìn)與成熟應(yīng)用,2015年技術(shù)成熟度曲線首次出現(xiàn)機(jī)器學(xué)習(xí)(Machine Leaning),并且在2016年達(dá)到成熟度曲線最高點(diǎn)。以大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)之機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù),將逐步推動(dòng)機(jī)器科技之智能化,換言之可協(xié)助人工智能之應(yīng)用與實(shí)踐。

  以Google DeepMind的AlphaGo為例,于2016年初擊敗韓國圍棋棋王李世石,即是透過深度學(xué)習(xí)技術(shù)讓機(jī)器學(xué)習(xí)產(chǎn)生突破性發(fā)展之最佳案例,不僅如此,各項(xiàng)機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用已逐漸深入我們的生活,如:Google的Gmail(電子信箱)、Maps(地圖)、Translate(翻譯)、Photos(圖片)以及Assistant(助理)等。在交通方面,機(jī)器學(xué)習(xí)已被應(yīng)用于交通路況預(yù)測、路徑導(dǎo)引與行程規(guī)劃,甚至目前如火如荼發(fā)展中的自動(dòng)駕駛。

  (四) 自動(dòng)駕駛

  有關(guān)自動(dòng)駕駛車輛,目前較為廣泛使用的定義為“能自動(dòng)感應(yīng)周圍環(huán)境并且無需人為干預(yù)而自動(dòng)導(dǎo)航的載具?!笔芑萦诟袦y技術(shù)(如LiDar)、大數(shù)據(jù)分析處理、車聯(lián)網(wǎng)與機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)之快速發(fā)展,自動(dòng)駕駛可能由過去的夢想運(yùn)具,逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槲磥淼睦硐脒\(yùn)具。

  該技術(shù)自2010年首次出現(xiàn)于Gartner新興技術(shù)成熟度曲線,此后位置逐漸向上攀升,到2013年期間都被視為萌芽期技術(shù),直到2014開始進(jìn)入頂峰區(qū)(過熱期),2015年自動(dòng)駕駛技術(shù)甚至攻至峰頂,各方一致看好自動(dòng)駕駛之未來發(fā)展,目前世界各汽車制造/消費(fèi)國家,包括:中國、美國、德國、法國與日本等國,都公開宣布投入自動(dòng)駕駛技術(shù)之研發(fā)與場域測試,并且開始進(jìn)行法規(guī)與相關(guān)配套措施之檢視與討論。另一方面配合各國鼓勵(lì)政策,已有許多廠商積極開發(fā)與推動(dòng)自動(dòng)駕駛技術(shù)之商業(yè)應(yīng)用與服務(wù)。

  有鑒于自動(dòng)駕駛對于提升未來整體道路安全之巨大潛力,亦被視為將來可能改變?nèi)祟愡\(yùn)輸行為之殺手級應(yīng)用,美國聯(lián)邦政府于2016年9月針對自動(dòng)駕駛汽車發(fā)布:“自動(dòng)駕駛車輛政策指南(Autonomous Vehicle Policy)”,為自動(dòng)駕駛技術(shù)之大規(guī)模應(yīng)用建立相關(guān)法規(guī)之準(zhǔn)備基礎(chǔ)。該指南除了被視為美國政府為未來自駕車之安全背書,同時(shí)也提供車商與科技公司發(fā)展依循方向,顯示美國政府推動(dòng)自動(dòng)駕駛技術(shù)之積極態(tài)度。

  綜觀全球自動(dòng)駕駛技術(shù)發(fā)展,小型巴士被視為自動(dòng)駕駛應(yīng)用商業(yè)化最可行之切入點(diǎn),具備重點(diǎn)技術(shù)如人工智能、汽車自動(dòng)控制、強(qiáng)固型計(jì)算機(jī)運(yùn)算以及偵測技術(shù)之廠商開始進(jìn)行跨域合作,共同制造無人駕駛巴士。目前已開始商轉(zhuǎn)且較為知名的制造商(如圖10)包括:Navya(法國)、EASYMILE(法國)與Local Motors(美國)等,無人巴士服務(wù)實(shí)施地點(diǎn)包括:美國(拉斯韋加斯)、美國(華盛頓特區(qū))、荷蘭(瓦赫寧恩)、希臘(特里卡拉)、法國(里昂)以及韓國(城南市)等,而2017年于高雄舉辦的生態(tài)交通全球盛典,規(guī)劃亦將提供無人小巴接駁服務(wù)。

  另一方面,專注于完全自動(dòng)駕駛研發(fā)之廠商亦不在少數(shù),包括:Waymo(由Alphabet公司旗下的無人駕駛計(jì)劃拆分出之獨(dú)立公司)、Uber(美國)、nuTonomy(美國)、Oxbotica(英國)以及Robot Taxi(日本)等公司投入自動(dòng)駕駛技術(shù)之實(shí)測,其中nuTonomy于2016年8月率先宣布,在新加坡進(jìn)行全球首例以無人駕駛出租車進(jìn)行載客營運(yùn)。到目前為止,雖已有許多國家以試驗(yàn)場域的方式,應(yīng)用自動(dòng)駕駛技術(shù)提供交通運(yùn)輸服務(wù),然而目前自動(dòng)駕駛之發(fā)展仍遠(yuǎn)不足以發(fā)揮應(yīng)有的潛在效益,關(guān)于這部分將于稍后再做詳細(xì)說明。

  二、系統(tǒng)整合與服務(wù)

  展望各國智能運(yùn)輸發(fā)展,可知智能運(yùn)輸系統(tǒng)必須架構(gòu)于“智慧城市”范疇中,著重聯(lián)結(jié)、協(xié)調(diào)與跨域整合,因此單一技術(shù)已無法滿足運(yùn)輸使用需求,需借大數(shù)據(jù)應(yīng)用,達(dá)成“多元運(yùn)具合作”、“車路整合與車聯(lián)網(wǎng)”與“自動(dòng)化與個(gè)人化服務(wù)”的智能運(yùn)輸環(huán)境;隨著智能運(yùn)輸范圍逐漸擴(kuò)大,合作式智能運(yùn)輸系統(tǒng)Cooperative-ITS近年已成先進(jìn)國家發(fā)展主流,并應(yīng)用通訊技術(shù)強(qiáng)化各單位與子系統(tǒng)的協(xié)調(diào)(Coordinated),創(chuàng)造互聯(lián)(Connected)環(huán)境。

  隨著全球都市化浪潮,人口集中導(dǎo)致交通資源利用不均而衍生的壅塞問題日益嚴(yán)重;所幸,信息通訊技術(shù)之成熟與應(yīng)用快速普及,在聯(lián)結(jié)、協(xié)調(diào)與跨域整合之發(fā)展趨勢下,各國開始嘗試可有效利用既有交通資源之整合性服務(wù),為此MaaS(Mobility as a Service)機(jī)動(dòng)力服務(wù)(或稱公共運(yùn)輸出行服務(wù))因運(yùn)而生。其概念如圖11所示,發(fā)展目的為建構(gòu)無縫(Seamless)與及門(Door-to-door)的多元運(yùn)具整合系統(tǒng),透過有效整合大眾與私人運(yùn)輸(public and private transit)、公共自行車(bike share)、乘車共享(rideshare)、小汽車共乘(car share),乃至未來自動(dòng)運(yùn)輸系統(tǒng)(Autonomous Transport System)等各式運(yùn)輸方式,以期更有效率提供符合需求之運(yùn)輸服務(wù)。

  自從MaaS解決方案架構(gòu)與概念提出以來,近年來已成為各國交通運(yùn)輸部門積極推動(dòng)的政策,并展開相關(guān)試驗(yàn)性的推動(dòng)計(jì)劃,例如芬蘭、英國、瑞典等國;甚至已有民間部門針對特定地區(qū)提供MaaS的商業(yè)化服務(wù),例如赫爾辛基的新創(chuàng)公司MaaS Global于2016年推出之Whim APP,將公共運(yùn)輸以套票式服務(wù)加以包裝,用路人可依照使用需求,選擇不同的套裝方案,如圖12若選擇Light方案,使用者只要月付89歐元即可無限制搭乘公共運(yùn)輸,并額外獲得可搭乘2次出租車之點(diǎn)數(shù),如有高頻率使用出租車或租車需求,則可選擇更高費(fèi)率之服務(wù)方案,借此鼓勵(lì)搭乘公共運(yùn)輸,同時(shí)也讓多元運(yùn)具之使用更有彈性且更加便利。

  雖然MaaS被視為可同時(shí)“減少私人運(yùn)具持有,增進(jìn)公共與大眾運(yùn)輸使用”的良方,惟其仍面臨制度改變、結(jié)構(gòu)調(diào)整與跨組織整合等挑戰(zhàn);另一方面,MaaS提供之服務(wù)能否切合需求,端視掌握與分析移動(dòng)需求之能力,越了解民眾的移動(dòng)需求,才有可能訂制化打造可讓民眾信任并放心使用之交通服務(wù),從而解決最困難的環(huán)節(jié):“改變用路人習(xí)慣”;而在大數(shù)據(jù)分析與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)協(xié)助下,MaaS將有機(jī)會(huì)帶動(dòng)運(yùn)輸服務(wù)之轉(zhuǎn)型升級,同時(shí)改善運(yùn)輸環(huán)境與提高質(zhì)量。

  三、最終目標(biāo)-無人駕駛技術(shù)整合與實(shí)現(xiàn)

  據(jù)估計(jì)約9成道路事故由人為造成,包括:精神不濟(jì)、酒駕、分心或藥物作用等因素,光是將人從駕駛座移開,或許就能降低龐大肇事成本,再加上可節(jié)省人力駕車之時(shí)間價(jià)值以及可省去道路停車空間之土地價(jià)值等,巨大潛在效益難以估算。因此由前述尖端技術(shù)、系統(tǒng)整合到服務(wù)提供趨勢,可以看出MaaS整合無人駕駛技術(shù),已然成為未來可能顛覆交通運(yùn)輸產(chǎn)業(yè)、改變用路行為與大幅改善運(yùn)輸環(huán)境的殺手級應(yīng)用。

  然而無人駕駛之實(shí)現(xiàn)不可能一蹴可及,為了更具體規(guī)范自動(dòng)駕駛之定義,2013年美國交通部國家公路交通安全管理局(NHTSA),率先發(fā)布自動(dòng)駕駛汽車的分級標(biāo)準(zhǔn),隨后2014年美國汽車工程師學(xué)會(huì)(SAE)也制訂一套自動(dòng)駕駛汽車分級標(biāo)準(zhǔn),兩者雖相差不遠(yuǎn),但仍有部分差異,整理如表1所示。

  一般所稱之無人駕駛目標(biāo),是指表4-1最高等級之自動(dòng)駕駛水平-完全自動(dòng)化,而前述商業(yè)運(yùn)轉(zhuǎn)之無人小型巴士接駁服務(wù),僅能算是高度自動(dòng)化之自動(dòng)駕駛,相較之下真正具備巨大潛在效益之無人駕駛,因復(fù)雜度更高,至今仍未有商轉(zhuǎn)運(yùn)行之案例。雖然如此,許多廠商仍然以完全自動(dòng)化為目標(biāo)進(jìn)行研發(fā),其中最知名廠商如Waymo,經(jīng)過多年測試,自動(dòng)駕駛里程數(shù)至2017年總共累積超過400萬公里,而且正在快速增加中。

  美國加州車輛管理局(Department of Motor Vehicles, DMV)于2017年1月發(fā)布之報(bào)告指出,光是2016年Waymo自駕車在加州上路測試的總里程數(shù)就達(dá)到635,868英里(1,017,388公里),較2015年總里程數(shù)增加近五成,此外值得注意的是雖然總里程數(shù)增加,但自動(dòng)駕駛解除次數(shù)反而減少,自動(dòng)駕駛解除率從每千英里0.8次,減少為每千英里0.2次。也就是說,Waymo自駕測試過程中,遇到危急或難以判斷的路況而須由駕駛?cè)藛T介入之情況減少,顯示相關(guān)技術(shù)越趨成熟。

  伍、結(jié)語

  綜觀國際趨勢,智能運(yùn)輸之發(fā)展已由過去重視系統(tǒng)功能,到現(xiàn)在強(qiáng)調(diào)透過跨界合作與協(xié)調(diào),打破系統(tǒng)間藩籬,提供可符合需求之整合性運(yùn)輸服務(wù)。各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)不論是大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、機(jī)器學(xué)習(xí)乃至自動(dòng)駕駛,或是MaaS(公共運(yùn)輸出行服務(wù))與未來的無人駕駛服務(wù),光靠單一系統(tǒng)都無法自行運(yùn)作,而是必須橫跨運(yùn)具、系統(tǒng)以及管理組織,進(jìn)行緊密協(xié)調(diào)、持續(xù)溝通以及有效連結(jié),方能發(fā)揮應(yīng)有的價(jià)值,也因此整合者的角色將更顯重要。

  另一方面,智能運(yùn)輸為智慧城市發(fā)展之重要環(huán)節(jié),同時(shí)也必須因地制宜無法一體適用,因此歐美日韓等國依照各自交通運(yùn)輸環(huán)境、發(fā)展需求以及產(chǎn)業(yè)能力等因素,無論是由政府或是產(chǎn)業(yè)主導(dǎo),都依循跨界合作與協(xié)調(diào)的方式,發(fā)展符合各自需求之智能運(yùn)輸服務(wù)。

  反觀我們之智能運(yùn)輸發(fā)展,現(xiàn)階段除了各地趕搭MaaS與自動(dòng)駕駛之熱潮外,更重要的應(yīng)該仔細(xì)思考運(yùn)輸環(huán)境到底需要什么?雖然各項(xiàng)尖端技術(shù)推動(dòng)著智能運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展,但是智能運(yùn)輸?shù)谋举|(zhì)并非只是使用最先進(jìn)的技術(shù),而是選用適當(dāng)技術(shù)解決問題;而有時(shí)問題并非智能運(yùn)輸手段可以解決,也因此應(yīng)先深入了解問題所在,考慮當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件與限制,才能避免落入技術(shù)迷思,真正落實(shí)智能運(yùn)輸服務(wù)并實(shí)現(xiàn)智慧城市目標(biāo)。

  一直以來,智能運(yùn)輸被視為在既有運(yùn)輸系統(tǒng)上進(jìn)行優(yōu)化的工具,若先天體質(zhì)不良如:道路空間有限而汽車流量過大,智能運(yùn)輸手段將無法達(dá)到立即與明顯成效。然而分析發(fā)展趨勢,可預(yù)見的未來智能運(yùn)輸將不再只是舊屋拉皮或重新裝潢之工具,而可能成為顛覆整體運(yùn)輸體系乃至為社會(huì)經(jīng)濟(jì)帶來巨大效益之殺手級應(yīng)用,讓我們共同努力并拭目以待。

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