5.1 智慧交通系统发展路线

迄今为止，人类共经历了三次科技革命并处于第四次科技革命阶段。交通运输作为人类社会发展的基础性、先导性产业，也随着科技的根本性变革不断跨越式发展。

如图5-1所示，随着机械技术的发展，交通运输系统进入机械化阶段；随着电力技术的发展，交通运输系统进入电气化阶段；随着电子计算技术的发展，交通运输系统进入数字化、网联化阶段；而随着智慧感知、智慧传输、智慧处理、智慧决策、智慧控制等技术的发展，交通运输系统也开始由智能化向智慧化转变。

图5-1 交通运输系统发展路线

如表5-1所示，第一次科技革命驱动人类社会进入“机械时代”：1765年，哈格里夫斯发明“珍妮纺纱机”；1785年，瓦特改良蒸汽机，为机器提供了动力系统，机器快速普及和发展，并从棉纺织业开始，逐渐拓展到采矿、冶铁、交通运输等多个行业[32]，交通运输也随之进入机械化阶段。这一阶段，自行车、蒸汽火车、蒸汽轮船等机械交通工具的出现，逐步取代传统的以人力、畜力和风力作为动力的交通方式，交通运输进入飞速发展阶段。

表5-1 交通运输系统发展历程

第二次科技革命驱动人类社会进入“电气时代”：19世纪末和20世纪初，以电能应用和内燃机出现为标志的第二次科技革命爆发。电力开始在生产和生活中得到广泛利用[32]。交通运输也进入电气化阶段，交通系统的能源动力向电力不断转变，大幅提高了运输能力。

第三次科技革命驱动人类社会进入“信息时代”：20世纪四五十年代，第三次科技革命爆发，推动人类社会又一次飞跃式发展。尤其是电子计算技术迅速发展和广泛应用，推动人类社会进入“信息时代”[32]。这一时期对应交通运输系统的数字化、网联化两个发展阶段。20世纪80年代，微型计算机研制成功，让计算机的普及应用成为可能，也为交通运输系统数字化奠定了基础。在这一阶段，交通运输系统所有资源及其运行环境时空变化转化为数字化计算资源。以我国为例，铁路、民航、交通部门等相继成立信息中心或计算机中心，开展信息系统建设工作，应用计算机进行简单的数据处理、数学运算、办公文字处理等[33]。之后的网联化阶段则是在数字化广泛深入运用基础上发展出来的高阶阶段。通过网络实现信息共享，在区域内将分散的信息互联为集成数据，网联化、协同工作。例如，我国铁路在网联化过程中建设的TMIS系统，通过计算机网络，从站段实时收集列车、车辆、集装箱以及所运货物的动态信息，对列车、车辆、集装箱和货物进行节点式追踪，为全路各级运输管理人员提供及时、准确和完整的运输生产信息和辅助决策方案，为提高运输生产效率，改善客户服务质量和实现紧密运输、均衡运输，提供强有力的现代化技术支撑[34]。

进入21世纪以来，全球科技创新进入空前密集活跃的时期，以人工智能、5G通信、光电芯片、大数据等为代表的新兴技术趋向成熟，交通运输系统也向智能化转变，并逐步走向智慧交通系统。智能化的交通系统以信息的收集、处理、发布、交换、分析、利用为主线，为交通参与者提供多样性服务。它将数字化的信息进行条理化，通过智能分析、多维分析、查询回溯，为决策提供有力的数据支撑。在这一阶段，交通信息得到了广泛应用，原有交通设施的运行效率大幅提高。例如公交电子收费（IC卡），每日产生近2500万条公共交通电子收费数据，从2006年5月开始积累数据，在不额外增加设施建设情况下，实现公共交通参数定量化获取。

智能化交通系统主要用计算机和网络取代传统的手工流程操作，而智慧化的交通系统则是用智慧技术取代传统的某些需要人工判别和决断的任务。通俗来说，智能向智慧的进步就是一个从人工、自动到自主的过程。智慧化的交通系统具备灵敏准确的感知功能、正确的思维与判断功能、自适应的学习功能，以及行之有效的执行功能。通过大数据、物联网、人工智能、系统优化等技术，整理、分析、加工资源，自主化感知、学习决策和执行。

目前，智慧化交通系统的典型代表就是基于人工智能的无人驾驶。无人驾驶汽车利用车载传感器来感知车辆周围环境，并根据感知所获得的道路、车辆位置和障碍物信息，控制车辆的转向和速度，从而使车辆能够安全、可靠地在道路上行驶。无人驾驶集自动控制、体系结构、人工智能、视觉计算等众多技术于一体，是计算机科学、模式识别和智能控制技术高度发展的产物。