來源 | 阿裡雲研究
編輯 | 阿裡雲研究中心 張楠
編者按：
近日，計程車司機為救嬰兒連闖三個紅燈的新聞讓人揪心，如果城市不那麼擁堵，這種緊急時刻是不是能來得少一些？
靠好心人隻能解決個例，在交通數字化轉型中，城市大腦緻力于從全局提升交通治理問題。相較于人腦，城市大腦的優勢在哪裡？讓我們來一探究竟。
導語
根據高德地圖實時釋出的中國主要城市交通健康榜，43%的城市處于交通亞健康狀态。随着城鎮化的發展，交通問題已經成為普遍的城市病，傳統的治理方式在面對交通問題的規模和複雜性上顯得捉襟見肘。
城市大腦的出現，給出了新的解題思路。在交通數字化轉型中，城市大腦具備四大能力，五大應用場景，本文将簡要介紹。
“城市大腦” 的四種超能力
城市是巨大的自然現象，超過了我們改變事物的能力，也超過了我們所能了解的慣有應該如何去改變城市的知識。
——美國人本主義城市規劃理論家凱文·林奇
城市資料遠遠超過人類的認知能力，擁有全面、全量、實時的多源大資料，阿裡雲ET城市大腦成為人類認知城市、改造城市、營運城市的強大助手，擁有超越人類的四種 “超能力”：
超能力一：看得清、看得全
ET城市大腦擁有機器視覺認知能力，能夠提升城市視訊資料價值與感覺能力。
第一，全面識别路況，“百事通”全景認知。
城市中很多路面下埋藏的地磁線圈年久失修，部分區域故障率高達50%, 這些 “傳感盲區”，路面攝像頭獲得的視訊資料就成為重要的感覺手段。有别于業界産品隻能識别行人（或車牌），不需新增路面裝置，城市大腦通過接入所有主流廠商的攝像頭、傳感裝置，在不同視訊品質、光照天氣、夜晚等實戰場景中，能夠根據細節差異快速有效識别出人、車、事（故）、物，這項超能力讓沒有智能晶片的傳統球狀錄影機具有了雲端讀懂“萬物”的能力。
第二，全景視訊激活，“算無遺策”全局視野。
一個城市數萬路攝像頭傳輸的視訊流在阿裡雲彈性計算平台上，全量分析而無遺漏，突破人力巡查無法覆寫的全城“盲點”、“沉睡資料”，以算法自動監控全量資料，是對警力資源最大的釋放，是雪亮工程的神助攻。
第三，實時分析事件，“秒懂”安防閃電戰。
依靠阿裡雲強大的流計算技術、視覺計算加速等獨門秘籍，實時分析全城視訊資料流，一旦發生交通事故、治安事件，城市大腦向交警總隊“秒級報警”，紅綠燈政策動态制定、車流誘導（高德導航），城市大腦保障每位市民安心出行。
超能力二：聚資料、管資料
一朵城市雲極大降低了資料資源共享流通的成本，建立起統一共享的“資料中台”（城市資料資源平台）、一體化“資料語言”（城市資料定義與标準），幫助政府主管部門向公共服務産業生态圈開放。
城市大腦首次實作了上百PB資料的線上存儲以及每日PB級别的計算吞吐能力，計算請求響應時間控制在3秒以内，實時資料接入延時低于200ms, 以超高密度資料平台支撐城市精準營運。
第一，共享平台打通資料孤島。
目前杭州城市大腦已經打通9個網絡、50多個業務系統，快速整合了網際網路交通資料、交通裝置檢測資料、政府部門資料和攝像頭視訊等近1000PB的資料，日新增約12PB, 80%以上都是實時資料。
第二，資料标準彙聚生态管道。
包括資料彙聚、資料模型、品質評價、資料應用等一系列城市大資料建設标準規範的建立，為城市大腦生态中的跨管道的多源資料融合分析奠定前提基礎。
第三，資料模型建立名額體系。
将彙聚後的資料按5個層次、6大主題、8大中心進行了資訊整合和融合分析，建構了一套包含500多個名額的城市大腦名額體系，既能實時刻畫城市交通全局态勢，又能支援車道級别的精準管控，并為城市交通的曆史規律分析提供資料基礎。
第四，資料工具配套資料治理。
資料資源平台提供曆經網際網路實戰檢驗的一整套大資料服務組合，包括資料內建、資料開發、資料品質監控、資料資産管理、資料血緣分析、資料服務等全球領先的大資料技術産品為海量資料開發和全城協同治理提供強有力的工具支援。
超能力三：預言家、協調員
第一，城市動态路網的“蝴蝶效應”分析能力。
擁堵路口的某個方向加大或者減小放行，會對交通網絡的其他環節産生什麼連鎖反應與潛在影響？交警制定交通幹預措施後，城市大腦能夠根據實時路況建構大規模城市交通網絡擾動模型，準确預測未來網絡狀态的演化過程，幫助城市管理者獲得更優決策支撐與效果。
第二，緊急車輛的“聰明導航”。
在城市應急避險場景中，緊急救助車輛（消防車、救護車等）對路線規劃、全城排程的時間要求極為苛刻，例如在緊急救助響應時間方面，英國8分鐘、紐約10分鐘、新加坡11分鐘，目前根據交通資訊避開擁堵路段的簡單路徑導航方法，無法保證超大規模複雜路況下響應時間的穩定性與可靠性。
城市大腦可以在充滿不确定性的動态交通網絡上實作精确路線規劃。計算過程本身複雜度非常高，幾十萬路面節點（路口，紅綠燈燈設施）組成的城市交通網絡，網絡規劃算法的深度優化、阿裡雲的彈性計算能力必不可少，在蕭山城市大腦實戰中，實作了精準路線規劃服務秒級響應。
第三，全城AloT實時協同，車輛排程與信号燈系統實作網絡協同。
交通信号的調解對實時交通狀态的影響具有一定的滞後性。與信号系統的協同計算，目的是讓控制系統能夠提前對交通流狀況做好準備，逐漸的對交通狀況進行調節以平穩過度。
以緊急車輛排程為例，如何讓緊急車輛順利優先通過，并最小化對現有交通流的影響，是一個混合優化問題。首先是資料的擷取和預測，視訊資料和軌迹資料經過融合之後用來擷取交通排隊參數和未來趨勢預測。在計算上，綜合考慮連續多個信号路口的運作狀況和參數，推薦最佳的信号配時方案。經過在蕭山的測試，綠燈通過率高達95%以上的情況下，經過資料統計，對交通流基本沒有影響。
超能力四：引人才，築生态
以城市的資料、城市的智慧解決城市的頑疾，事實證明，平台上的資料資源、城市的海量需求能夠有效吸引全球高端技術人才“空降”本地，長期培育資料科技人才，加速孵化數字經濟生态。
城市大腦的開放生态會帶動和培育更多廠商深度挖掘資料價值，促進當地AI産業更新。目前全國各地投身數字孿生城市建設的“Al獨角獸”廠商已達幾十家，“數字城市綜合體”包括萬象，僅靠一家公司不能推動，舉生态之力，技術組合、軟硬協同服務豐富形成覆寫視訊智能、資料智能、應用智能多層次的 “城市大腦應用超市”。
“城市大腦” 的五大應用場景
在每一個城市計劃中必須将各種情況下所存在的每種自然的、社會的、經濟的、文化的因素配合起來。
——國際現代建築協會《雅典憲章》
阿裡雲ET城市大腦是按照城市交通體檢、城市警情監控、城市交通微控、城市特種車輛、城市戰略規劃5大應用場景部署實施。依托于“1134”基礎設施，統一城市資料資源平台，一體化信号燈控制，三大資料源（高德網際網路資料，路面物聯網資料，路面視訊資料），四種視訊服務（天曜、天鷹、天機、天擎）。目前已經幫助國内外多個城市地區（蘇州，杭州、蕭山、衢州，上海、吉隆坡）完成向新一代數字孿生城市的轉型更新，各地交管部門因“數”制宜，在城市資料資源平台上，與機器智能并肩作戰，日日夜夜營運着一張有溫度的城市交通協同網。
應用場景一 ：城市交通體征檢測
通過全量、全網、跨領域多源資料的彙聚與融合，完整量化城市“生命體征”，避免因為單一資料來源造成針對城市病“頭痛醫頭，腳痛醫腳”。
杭州城市大腦對遍布全城的交通傳感器、視訊感覺參數，公共汽車計程車，網際網路導航資料進行多源融合，構成圍繞交通量、擁堵指數、主幹道速度、快速路速度、安全指數的五大“生命體征名額體系”，讓交通管理部門在詳實可靠的實時資料基礎上，實時監測預警，快速執行“手術刀式”精準治理，避免牽一發而動全身的連鎖反應。
應用場景二：城市警情自動監控
機器視覺讓資料多跑腿，警員少跑腿，ET城市大腦中的“天曜”如同虛拟交警，用全城路網上24小時線上、360°觀測的球機監控替代一線警力巡邏。可以20秒内識别出汽車走應急車道、機車上高架、行人橫穿馬路等交通違法行為。
“天鷹”如同線上福爾摩斯，具有世界第一的行人識别準确率，甚至超過了人類識别能力，阿裡雲在惠興、衢州的雪亮工程中，“天鷹”依靠行人車輛、物體的全方位細節識别，首次在警務實戰中實作“精準搜人”，對中國兩億老年人群體和老齡化社會具有巨大的公益價值。
在蘇州，城市大腦 “天機”産品如同線上交通顧問，憑借城市交通曆史資料，預判某個區域未來10分鐘至1小時的交通态勢，幫助交通管理在交通堵點出現前制定應急預案、提前實施交通疏導措施。
承載天曜、天鷹、天機和第三方生态應用，作為城市大腦的“加速器”，天擎處理16小時視訊僅用1分鐘，實作“千倍加速”。
應用場景三：城市交通微控閉環
城市大腦可以打通 ”大腦”、“眼睛”、"手腳＂間的回報控制系統，從多源資料出發，全局智能算法對全城大規模信号燈的精細化控制。大腦 “自動巡檢”率先發現警情，立刻與 “最快雙手”信号（紅綠燈）優化配時平台關聯，“最快雙腿”TPTU現場處置系統自動對接，自動推送警情下發至離現場最近的可用警力終端， 與傳統的指揮中心人工通知交警相比，效率大幅提升。
在擁堵、夜間場景下，城市大腦可以提升車輛與行人通行效率，做到“人車雙赢”。
應用場景四：城市緊急車輛優先通行
在杭州市蕭山區，城市大腦為需要急救的城市居民實時開辟一條“生命快捷通道”，城市大腦為救護車規劃最優導航路徑 對車輛到達下一個路口時間實作秒級精準預測，“零時差”自動調控紅綠燈，在“彈性綠波帶”實際測試中，救護車從醫院到病人事發地通勤時間縮短50%，同時對城市正常交通流的影響非常小。
應用場景五：城市布局規劃驗證
城市大腦主動學習曆史資料後得出“千城千面”的改造經驗與社會規律，在雲計算開放平台上通過數字孿生城市進行大規模仿真、推演、預測，定位分析未來城市運作中可能遇到的瓶頸問題與社會風險，幫助城市規劃師疊代更新全局設計方案，真正實作ODO (Online Driven Offline)的數字新城。
阿裡雲與中國城市規劃設計研究院的合作充分展現了大資料和人工智能在城市規劃方面的作用。借助數字城市規劃平台，城市的建築形态、道路、商業、企業、學校等等資料被融合到— 起，結合動态的交通出行、商業活動、人群密度等活資料，實時分析城市規劃和管理對于城市整體發展參數系統的影響，人機互動模拟城市政策、願景、效能等場景。結合城市的未來定位，實踐面向城市日常營運的動态數字城市規劃，推動多方合作共赢和公衆參與，讓城市發展目标更清晰，讓城市生活更宜人，讓城市生态更美麗。