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騰訊公司在智慧交通和智慧出行領(lǐng)域的涉足與其2018年的重大戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型密切相關(guān)，該轉(zhuǎn)型促使騰訊充分利用其在消費互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域積累的數(shù)字技術(shù)，旨在通過這些技術(shù)支持實體經(jīng)濟的發(fā)展和賦能。因此，騰訊成功進(jìn)入產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時代，并以數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用推動智慧交通和智慧出行等領(lǐng)域的進(jìn)步。
一、數(shù)字交通的時代機遇
中國作為一個交通大國，擁有廣泛的交通網(wǎng)絡(luò)，包括高速公路、高鐵、城市交通軌道和鄉(xiāng)村公路等。然而，要成為交通強國，中國仍面臨著一些挑戰(zhàn)。為此，自2019年起，政府相繼出臺交通強國建設(shè)綱要，其中包括自動駕駛和智能網(wǎng)聯(lián)等技術(shù)規(guī)劃，以推動交通系統(tǒng)的效率和智能化水平的進(jìn)一步提升。然而，隨著機動車保有量和駕駛?cè)藬?shù)量迅速增加，道路供給量的增長卻相對緩慢，導(dǎo)致供需矛盾，可能引發(fā)交通擁堵、效率低下和環(huán)境問題等挑戰(zhàn)。因此，改善道路供給和交通基礎(chǔ)設(shè)施，是目前實現(xiàn)交通強國目標(biāo)的重要措施之一。
騰訊提出了一個基于未來車輛、交通基礎(chǔ)設(shè)施和人的基本模型，即將人車路三者都納入云端運行。過去十年IT領(lǐng)域高速發(fā)展時，以資源為中心的網(wǎng)格計算和網(wǎng)格資源是主流。然而，現(xiàn)在正在發(fā)生一個重大變革，即過渡到以應(yīng)用為中心的分布式云。分布式云正是未來復(fù)雜環(huán)境和復(fù)雜交通的基石。如何構(gòu)建非?？煽康木W(wǎng)絡(luò)和云平臺，能夠安全地運行各種應(yīng)用，是一個巨大的挑戰(zhàn)。分布式云正好利用其彈性和安全能力，為實現(xiàn)這一目標(biāo)提供了很好的解決方案。
二、實時孿生技術(shù)
與傳統(tǒng)孿生可視化不同，實時孿生技術(shù)將感知、通信、時空計算和渲染相結(jié)合，主要目的是將復(fù)雜的交通環(huán)境甚至一輛車數(shù)字化，盡量用簡單的語義描述復(fù)雜的場景，以便充分發(fā)揮人工智能的能力，如圖1所示。實時孿生的數(shù)字化結(jié)果可用于仿真、推演和AI計算。此外，我們還開發(fā)了面向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的OS系統(tǒng)，包括交通領(lǐng)域的OS系統(tǒng)，它們運行在云上，基于云原生技術(shù)。實時孿生和交通OS都面向云原生，與基礎(chǔ)設(shè)施和物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行互聯(lián)，并為深度提供低代碼應(yīng)用。這樣的應(yīng)用可以累積，就像今天手機上的微信和小程序一樣，無論手機是否更換，應(yīng)用不需要重新配置。這些技術(shù)的引入將在未來的行業(yè)發(fā)展中發(fā)揮重要作用，為實現(xiàn)數(shù)字化和智能化的交通環(huán)境提供強有力的支持。
圖1 分布式云的實時數(shù)字孿生交通網(wǎng)
正是由于其彈性、可擴充性和可靠性，實時孿生和交通OS屬于分布式云技術(shù)。分布式云由于其物理上的分布廣泛，能夠?qū)崿F(xiàn)盡可能多的備份，因此具備強大的網(wǎng)絡(luò)抗損傷能力。此外，分布式云充分應(yīng)用了公有云的運維技術(shù)，同時還可以進(jìn)行私有化部署。如今，在交通的各個方向，廣泛地應(yīng)用了分布式云技術(shù)。
云上孿生技術(shù)通過與基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行互聯(lián)，將復(fù)雜的交通對象的靜態(tài)部分（例如地面建筑等）和動態(tài)部分（人流、物流等）放在同一空間中進(jìn)行觀察，它涵蓋了感知、低時延和高帶寬通信、時空計算能力，以及最后的渲染，該綜合架構(gòu)將為交通領(lǐng)域的實時孿生技術(shù)帶來新的發(fā)展機遇。
實時孿生中使用的時空計算技術(shù)大部分來源于游戲技術(shù)，游戲領(lǐng)域催生了IT領(lǐng)域最先進(jìn)的技術(shù)。在這過程中，騰訊應(yīng)用了自動化建模技術(shù)，例如飛機駕駛艙類似的場景，外部有多個窗戶顯示實景，要將實景與虛擬場景盡可能融合，對飛行員的識別至關(guān)重要，因此采用了大量的自動化建模技術(shù)。此外，騰訊還應(yīng)用了自動化場景構(gòu)建技術(shù)，游戲中的場景不再手繪，而是通過計算生成。騰訊還擁有開悟平臺，在人工智能方向非常有用，支持多智能體的博弈，可用于各種訓(xùn)練和模擬。
實時孿生技術(shù)將一個路口、一段道路甚至整個區(qū)域都顯示在數(shù)字世界中，借助傳統(tǒng)視覺傳感器，我們能夠?qū)⒙房诘牟蛔儾糠郑鐦?biāo)志、標(biāo)線、紅綠燈和障礙物等，定期更新到系統(tǒng)中。而實時發(fā)生的車流、人流以及小動物入侵等，也能在這個孿生世界中實時展現(xiàn)。此時，最重要的不再是可視化圖像，而是可視化圖像中的每一個要素。每一個障礙物、每一條標(biāo)線甚至每一個人，都可以被計算并準(zhǔn)確描述。我們不僅能觀察到這些要素的順態(tài)變化，還可以將過去十秒、一分鐘甚至一個小時的場景進(jìn)行描述和分析。
在交通領(lǐng)域中，通過孿生技術(shù)，可以在實際感知發(fā)生時，將結(jié)果最大時延控制在100毫秒以內(nèi)。這一技術(shù)的實現(xiàn)將帶來重要的改變。目前的數(shù)字技術(shù)依賴于算力和人工智能的進(jìn)步，但對整個交通仿真的理論結(jié)構(gòu)和體系可能會帶來顛覆性的變化。
騰訊的孿生技術(shù)結(jié)果與互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)相結(jié)合，形成了獨特的優(yōu)勢。作為中國最大的位置大數(shù)據(jù)平臺和地圖平臺，騰訊為包括微信、美團、滴滴、順豐、京東等在內(nèi)的各類應(yīng)用提供位置服務(wù)，每年被調(diào)用的次數(shù)近2000億次，積累了大量位置數(shù)據(jù)。其中，人流日歷和車流日歷等數(shù)據(jù)是重要的應(yīng)用之一。我們將這些數(shù)據(jù)與局部區(qū)域進(jìn)行精確劃分，并與實時孿生技術(shù)相結(jié)合，這將極大地發(fā)揮出數(shù)據(jù)的作用。
圖2是實時孿生技術(shù)的一個案例，左邊的圖是實際場景的照片，而右邊的主圖像則是孿生技術(shù)生成的結(jié)果，這項工程正在實施中。道路側(cè)部署了包括雷達(dá)和攝像機在內(nèi)的傳感器，通過這些傳感器實時孿生出道路上的場景，并將結(jié)果展示在大屏幕上。同時，這些孿生結(jié)果可以通過公網(wǎng)傳輸?shù)绞謾C的小程序或車機的APP上。我們?yōu)槊恳惠v不同的車提供自己的上帝視角或追隨視角，這樣可以將道路兩側(cè)基礎(chǔ)設(shè)施的數(shù)字化與車輛智能化結(jié)合起來，讓車內(nèi)乘客可以看到車外的孿生結(jié)果。同時，也可以將路上觀察到的車輛情況與車內(nèi)的孿生結(jié)果結(jié)合起來，為輔助駕駛提供良好的誘導(dǎo)作用。
圖2 交通OS+實時孿生
由于當(dāng)前自動駕駛技術(shù)的發(fā)展是階段性的，其主要目標(biāo)是提高交通安全性。目前90%的交通事故都是由人的操作引起的，如果能夠最大程度地減少人為操控車輛，將能大大降低交通事故發(fā)生率和由此導(dǎo)致的人員傷亡。因此，實時孿生技術(shù)在車路協(xié)同和輔助駕駛方面具有重要作用，有望為實現(xiàn)更安全的交通環(huán)境做出貢獻(xiàn)。
三、交通OS
交通OS是將孿生技術(shù)的結(jié)果和人工智能的能力進(jìn)行管理，類似于手機上的操作系統(tǒng)。手機操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)管理CPU、GPU和其他內(nèi)存、IO口等資源，而交通OS在交通領(lǐng)域也起到類似的作用，其甚至在自動駕駛測試和仿真方面也采用了相同的方法。通過在原生云上構(gòu)建這樣的系統(tǒng)，可以簡化了上開發(fā)應(yīng)用的過程，使應(yīng)用的開發(fā)者和創(chuàng)建者能夠更簡單地開發(fā)和運行應(yīng)用。在工程化方向上，我們致力于為經(jīng)濟、生產(chǎn)和運營等方面提供服務(wù)能力，主要目標(biāo)是為應(yīng)用的開發(fā)者和創(chuàng)建者降低開發(fā)門檻和成本。這樣的創(chuàng)新將推動智慧交通和自動駕駛等領(lǐng)域的發(fā)展，為未來交通系統(tǒng)的優(yōu)化和智能化提供支持和幫助。
在OS系統(tǒng)上，我們創(chuàng)建了一個高速公路管理系統(tǒng)，用于霧天天氣的管理。使用簡單的拖拉拽操作就能快速創(chuàng)建應(yīng)用，并進(jìn)行模擬和仿真。例如，在高速公路上，霧天天氣涉及的相關(guān)動作很多，如外場救援、值班人員通知、路段誘導(dǎo)等。利用OS系統(tǒng)和孿生技術(shù)，再結(jié)合低代碼的組件和策略引擎，可以將應(yīng)用的開發(fā)成本大幅降低，真實的應(yīng)用創(chuàng)建時間僅需半個小時左右，相比傳統(tǒng)方式成本減少到僅有1%甚至更低。這展示了OS系統(tǒng)的強大優(yōu)勢，簡化了應(yīng)用開發(fā)流程，提高了開發(fā)效率和靈活性，加速交通系統(tǒng)的智能化和優(yōu)化。
在OS、實時孿生和AI能力的組合下，我們能夠為城市實現(xiàn)數(shù)字化治理、交通組織優(yōu)化以及紅綠燈路口的性能控制優(yōu)化。騰訊負(fù)責(zé)將云部署和數(shù)字孿生做好，而真正的AI能力則由專業(yè)的人員和公司來完成。通過這樣的整合，能夠顯著提高整個城市交通組織的效率，實現(xiàn)更智能、高效的交通管理和治理。
將人、車輛和道路放入一個系統(tǒng)中，研究它們之間的相互關(guān)系是當(dāng)前一個比較重要的思想。人在開車時的決策是與車輛的自動化協(xié)同博弈，而當(dāng)車輛行駛在道路上時，它與周圍的基礎(chǔ)設(shè)施也存在相互關(guān)系。過去的人機交互（HMI）僅指人與車輛之間的交互，但現(xiàn)在的HMI已經(jīng)擴展到車輛與人、以及周圍人車之間的關(guān)系。實質(zhì)上，如果能夠為所有出行者提供最大的安全時空，他們將實現(xiàn)自由駕駛，這是汽車技術(shù)的終極目標(biāo)。然而，在通往自由駕駛的終極目標(biāo)之前，還有許多過渡階段，不可能一夜之間實現(xiàn)全部車輛的自動駕駛。因此，我們需要逐步改進(jìn)和優(yōu)化交通系統(tǒng)，不斷實現(xiàn)智能化和自動化。
在混合駕駛持續(xù)長時間的情況下，我們的目標(biāo)是讓每個參與交通的用戶都能享受到科技進(jìn)步帶來的紅利，實現(xiàn)有獲得感的智能交通。用戶可以通過微信、小程序、導(dǎo)航等方式獲取交通支持的信息，無論是在車上使用APP，還是在沒有APP的情況下使用車載小程序，都可以借助現(xiàn)有的通信手段，讓用戶能夠獲得最大限度的實時誘導(dǎo)和交通支持。對于那些條件允許的用戶，還可以將車輛與實時孿生的結(jié)果進(jìn)行對接，從而進(jìn)一步提高交通的智能化水平。
不久前騰訊成功開發(fā)了一個駕駛仿真系統(tǒng)，它是一個小型的駕駛模擬器，能夠讓用戶感覺仿佛真實地駕駛在高速公路上。在現(xiàn)實孿生的結(jié)果中，我們能夠?qū)⒁惠v車注入進(jìn)去，從而創(chuàng)造出全新的應(yīng)用場景。該駕駛仿真系統(tǒng)靈活且成本較低，用戶能夠體驗到真實駕駛的感覺，并且可以為數(shù)字孿生帶來更廣闊的應(yīng)用前景。
除此之外，騰訊還積極參與各地車聯(lián)網(wǎng)先導(dǎo)區(qū)項目，與“雙智”城市建設(shè)緊密合作，其中包括天津、重慶、襄陽、長沙等地，如圖3所示。在這些方向上，我們不斷積累寶貴經(jīng)驗，并且每個新的建設(shè)項目都有不同的升級和改進(jìn)。在智能網(wǎng)聯(lián)建設(shè)領(lǐng)域，騰訊將提供開放的平臺和技術(shù)能力，并歡迎更多的合作伙伴加入進(jìn)來。我們相信通過共同努力，能夠推動智能交通和智慧城市建設(shè)取得更加顯著的進(jìn)展，并為人們帶來更加便捷、安全、智能的出行體驗。
圖3 騰訊深度參與各地車聯(lián)網(wǎng)先導(dǎo)區(qū)與“雙智”城市建設(shè)
在標(biāo)準(zhǔn)化方向，騰訊也在持續(xù)進(jìn)行建設(shè)，特別是在5G領(lǐng)域。其中，騰訊在互聯(lián)網(wǎng)公司中率先提出了5G標(biāo)準(zhǔn)的報告，并且研發(fā)了首個5G車路協(xié)同的開源平臺。在5G專網(wǎng)方面，騰訊的貢獻(xiàn)也是舉足輕重的，因為如今不再需要像過去那樣建立龐大的核心網(wǎng)絡(luò)機房，而是可以通過云化和核心網(wǎng)優(yōu)化，以及有限的設(shè)備基站構(gòu)建具有特定需求的專網(wǎng)。5G專網(wǎng)的應(yīng)用可以為實時孿生提供優(yōu)質(zhì)的通信支持，它將推動智能交通和城市建設(shè)取得更大的進(jìn)步和成就。未來，騰訊將繼續(xù)致力于推動5G技術(shù)的發(fā)展，并為智能交通和智慧城市的建設(shè)做出更多的貢獻(xiàn)。
在智能交通數(shù)字孿生系統(tǒng)方面，騰訊是ITO（物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)組織）標(biāo)準(zhǔn)的主導(dǎo)者，并且逐步將這個標(biāo)準(zhǔn)推廣到ISO（國際標(biāo)準(zhǔn)化組織）。在車路協(xié)同和泛車路協(xié)同方面，我們積極參與了許多標(biāo)準(zhǔn)制定工作。在未來智慧交通和自動駕駛領(lǐng)域，騰訊提供全方位的技術(shù)和能力支持。特別是在自動駕駛方向，國際和國內(nèi)的大公司都在騰訊云上進(jìn)行自動駕駛的云仿真。騰訊利用自身的算力和GPU能力，提供類似于自動駕駛?cè)ぞ哝溡约叭娴脑品抡婺芰Γ@些能力將為智能交通和自動駕駛的發(fā)展提供強大的技術(shù)支持和推動作用。
總結(jié)來說，騰訊以提供數(shù)字化和AI能力為核心，在智慧交通和智慧出行領(lǐng)域，與車企、政府以及交通運營企業(yè)等緊密合作。在整個過程中，騰訊作為一個生態(tài)型的組織，與各類專業(yè)機構(gòu)、高校和應(yīng)用單位合作，形成產(chǎn)學(xué)研生態(tài)、生產(chǎn)運營生態(tài)和應(yīng)用開發(fā)生態(tài)，以最大化和高效運行為目標(biāo)，共同推動智能交通和自動駕駛技術(shù)的發(fā)展。
