经过近20年的交通智能化建设，北京市在交通综合治理、出行服务等方面卓有成效。但智能交通系统发展到当今阶段，一方面，智能驾驶、共享出行等新型出行模式和前沿科技的进步，推动智能交通向智慧型管理模式迈进；另一方面，传统交通治理模式发展到特定阶段，诸多问题难以突破，需积极寻求系统性、精细化的整合方式和模式创新，都迫使传统交通治理模式向更为精细化、智慧化的方向转变。在这种背景下国内外纷纷探索智能交通系统发展的新路径，国内互联网企业着眼于移动互联网与交通的融合发展，提出“城市交通大脑”的概念。
被炒的火热的“城市交通大脑”在行业内褒贬不一。那么，城市交通大脑究竟是什么？是“旧瓶装新酒”，还是智能交通系统的一场革命？笔者认为，城市交通大脑起源于互联网技术的蓬勃发展，推动了智能交通系统的进步，但若想引发智能交通系统的全面革新，还需要对其进行科学、系统和规范的界定与顶层设计。
1. 城市交通大脑起源与发展
国内以阿里、百度、腾讯、滴滴、华为等为代表的互联网企业，利用其“大数据”、“云计算”、“人工智能”、“无人驾驶”、“即时通信”等方面技术优势，积极研发城市交通大脑产品，在全国各地开展城市交通大脑的探索和试点建设。
·2016年3月阿里开始启动“城市大脑”，并陆续在杭州、萧山、苏州等城市开展建设试点；“城市大脑”由概念走向了实践。
·易华录在2017年发布“易慧-城市交通大脑”和“易策交通管理晴雨表”两款产品；
·2017年，深圳交警与华为共同打造智慧交通实验室，构建城市交通大脑；
·滴滴在2018智慧交通峰会上正式发布了智慧交通战略产品“滴滴交通大脑”，携手交管部门，运用AI的决策能力解决交通工具与承载系统之间的协调问题；
·2018年，百度携手大连交警，在交通台式监测、智慧信号系统、交通事件信息等开展全面合作；
·2018年，高德宣布同阿里一起致力于打造城市大脑智慧交通体系；
·2019年，腾讯公司与广州地铁联合推出全国首个轨道交通智慧大脑。
总体来看，目前各个企业提出的“交通大脑”在相同的外衣下有着不同的内核，主要是围绕公安交警的交通管控业务展开，有的着力于智能信号控制，有的则侧重于高清视频监测，可以说大部分的“大脑”都只是实现了“大脑”的部分功能，并未明确给出城市交通大脑的内涵，也还没有真正系统的开展交通大脑的全面建设。
2.城市交通大脑内涵与特征
城市交通大脑是传统智能交通体系的衍生与进化。通过搭建人、车、路、环境，全量、全景数据资源池，实现对全量个体用户画像式需求细分、数据集成与融合处理，形成“个体触觉”与“需求全景”。以全局最优、系统协同、个体智能为目标，基于深度学习与反馈的迭代更新，对交通网络进行实时智能化运算与模拟，并对未来趋势进行前瞻性预判，依托“数字平行交通系统”进行交通系统时空资源调配，实时提出精准、个性化的系统解决方案，实现供需适配、系统最优的智慧、高效交通系统。以一体化需求响应、出行预约的全新交通服务模式，建设零拥堵、零延误、零等待的有序交通系统，实现平等多样、体验最佳的人性化交通系统。
城市交通大脑具备现阶段智能交通系统的全部功能，但相比于传统智能交通系统，城市交通大脑在数据汇聚、平台计算、智慧性、协同性、全局性、实时性上均有质的飞跃，其突出特征表现在7方面：①大数据汇聚全景感知，强调全方位数据的运用和细化到出行个体的海量时空轨迹数据感知；②云平台超级计算，具备海量数据实时计算的超级处理能力，能够瞬时完成数据的运算、分析，完成交通系统反馈闭环；③机器学习人工智慧，充分运用机器学习、人工智能、知识工程等前沿技术，通过自学习、自组织的方式实现交通系统的智慧化运行；④泛在互联系统协同，强调人、车、路、环境的泛在互联、信息在交通要素间有序交互、流动与反馈，各个子系统能够协同运行；⑤全局视野系统最优，以全局视角进行系统整体供需平衡，对交通设施、运力资源进行配置，以达到全局最优的目的；⑥实时反馈闭环控制，构建“数字平行交通系统”，以“零延迟”完成交通系统数据信息接收与反馈闭环；⑦个体智慧一体服务，强调基于出行者个体的个性化、一体化、智慧化服务。
图2 城市交通大脑核心特征
3.城市交通大脑建设框架
以全局最优为目标的城市交通大脑建设不是一蹴而就，须通过技术的逐步积累、计算能力的逐层突破来实现，提出城市交通大脑初级、中级、超级三个建设阶段。
初级大脑是具备感知能力、计算能力的大脑，在现有智能交通系统建设的基础上，进一步完善人、车、路传统信息采集感知系统，同时更重要的是充分利用新兴大数据资源，提升交通感知的质量、广度、精度、细度，构建数据标准体系，实现交通全要素、全周期的数字化提升。中级大脑是具备自主学习反馈、协同互联能力的大脑，已经具备全面感知能力和系统之间的互联互通，初步具备自省、决策与自反馈能力，能够主动判断交通运行中存在的问题和网络可优化的潜力，在未来的交通问题中持续迭代自省优化。超级大脑是具备交通平行计算、实时调配供需资源能力，实现出行预约的大脑，建立“数字平行交通系统”，对交通系统进行实时智能化计算与模拟，对未来趋势进行前瞻性预判，对交通系统时空资源调配，让城市交通中相互影响的有限理性行为个体在时空中有序流动，实现以预约为主的出行模式，达到综合交通体系的最优化。
系统的城市交通大脑建设可以从基础平台层、数据汇聚层、超级计算层、解决方案层四个层次来开展。基础平台层是“大脑”建设的物理基础，提供基础存储与计算云平台；数据汇聚层完成海量多源数据的全方位汇聚，实现交通系统的泛在感知；超级计算层是“大脑”的核心中枢，基于人工智能、机器学习等智能技术，对数据进行实时智能化运算；解决方案层是“大脑”的行动层，基于中枢计算结果，以全局优化为目的，进行交通系统时空资源调配，实现交通系统的智慧自反馈与主动防控。
4.结语
“城市交通大脑”概念的提出带来的是技术爆炸之下AI和交通学科的一次深度融合，但这只是刚刚开始，随之而来的是“大脑”建设带动的一轮又一轮交通治理的变革与创新。2020年3月，习近平总书记考察杭州城市大脑，指出“让城市更聪明一些，更智慧一些，是推动城市治理体系和治理能力现代化的必由之路，前景广阔”，与此同时，杭州拟为“城市大脑”立法，起草了《杭州城市大脑数字赋能城市治理促进条例》，为城市交通大脑的建设提供了制度保障和良好的发展环境，标志着城市大脑建设将向着更为规模化、规范化、体系化的方向持续发展。但是城市交通大脑是复杂的巨系统，很多技术层面的问题远没有解决，例如交通流系统调控的问题，如何完成全网交通流最优化调节与控制？一站式运输调度问题，如何编制全网出行时刻表，实现出行需求的系统化配置？交通与城市的协同互动问题，如何实现交通与城市发展的全面协同与互动反馈？这些技术难题的攻关和突破才将带来一个城市真正意义的“交通大脑”。
注：部分内容引用论文《城市交通大脑的内涵与顶层设计》雷方舒,温慧敏,齐智,张东,孙建平,徐春玲,郭继孚.交通工程.
