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华南理工大学陈俊龙:数字孪生在广州的重要应用为车联网及智能交通

2021-12-04已围观 来源:互联网编辑:热点新闻网

12月3日,由中央广播电视总台粤港澳大湾区总部和南方财经全媒体集团联合主办、《21世纪经济报道》承办的2021南方财经国际论坛在广州正式召开。琶洲智库于2021琶洲指数年度发布会正式发布首期《琶洲数字经济指数研究报告》。

论坛上,华南理工大学计算机科学与工程学院院长、欧洲科学院外籍院士、琶洲实验室副主任陈俊龙以《人工智能及物联网赋能传统产业转型前瞻》为主题进行演讲。他提到,数字技术对数字产业化和产业数字化和实体经济进行深切融合,最主要的基础在物联网,随着物联网发展到数字孪生层面,广州在数字孪生的重要应用是车联网。

在人工智能助力智慧城市发展的当下,陈俊龙展望,新一代的人工智能将迈向3.0发展阶段,情感计算、认知计算、车联网与飞行车、量子计算是新方向。

数字孪生赋能车联网多重优势

中国数字经济发展白皮书(2017年)指出,数字经济是以数字化的知识和信息为关键生产要素,以数字技术创新为核心驱动力,为国民经济产业提升作出贡献。

“数字技术对数字产业化和产业数字化和实体经济进行深切融合,最主要的基础是在物联网。”陈俊龙表示,随着物联网技术的发展,数字孪生承担了更创新的万物互联功能。

作为一种新技术,数字孪生以数字化的方式对物理世界中实体进行多维、多物理量、多粒度的精确虚拟映射,形成“数据感知-实时分析-智能决策”的实时智能闭环。其中,物理世界的实体可能是设备、传感器、机器人、工业生产流程或复杂的物理系统。

陈俊龙介绍,与传统的仿真技术比较,数字孪生技术具有更高性能、更全面的监控、更低的系统维护成本,不仅能增强系统可靠性,还可以通过优化、预测、容错技术和自动化流程保持更低的系统故障风险。他还简单介绍了元宇宙的概念,是数字孪生,加上虚拟技术的的模拟,加上芯片技术的硬件的集成,这使得软件及物联网的信息可以实时的更新模型,使人在回路中、回路上进而使得人进入了虚拟世界里。

“互联网的世界早先谈的是信息物理系统(CPS),这是虚拟世界对现实世界的模拟,强调反馈的控制物理。数字孪生则是在线的、动态的,物理世界与虚拟世界一一对应,而且是双向的关系,双方数据实时更新。”陈俊龙提到,一旦使用数字孪生技术,建模后可以从一个数字孪生个体扩充到数字孪生网络,例如建智慧城市一个小区的智能安防网,从而扩充到其它智慧城市的应用。

数字孪生的应用层,包含智能工厂、智能交通、智慧城市、6G、智慧医疗。其中,数字孪生赋能车联网正在发挥重要作用。工信部11月正式发布的《“十四五”信息通信行业发展规划》提出,到2025年,信息通信行业整体规模进一步壮大,其中,重点高速公路、城市道路实现蜂窝车联网(C-V2X)规模覆盖。

“数字孪生领域在广州市的重要应用是车联网及智能交通,例如广州的广汽也有在探讨数字孪生的应用。”陈俊龙表示,车联网牵涉到人、车、路和导航,甚至将路边的基建都要联结在一起,低延迟和资源的需求极大,对于车的建模和虚拟世界的构建并不简单。由于自动驾驶需要立即响应周围环境,处理速度的任何滞后都将导致高危风险,传统的基础架构和云计算不再能够满足实际要求,这使得边缘计算智能技术也得到广泛的重视。

数字孪生为车联网的赋能,在陈俊龙看来存在多重优势。例如,能满足车联状态高保真与实时反映,构建车联网与交通网归一管理平台;实现车辆行为、资源供需、路网交通的态势预测与网络攻击、安全事件预警;突破时间、空间与资源限制,实现大时间尺度的时间回溯与预测。

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“蜂窝车联网的实践,意味着运输实体如车辆、路边的基础设施和行人,可以收集当地环境的信息。从其它车辆或传感器设备接收到的信息,再进一步处理和共享信息,以提供更多的智能服务,例如碰撞警告或自主驾驶。”陈俊龙说。

人工智能助力智慧城市

近年来,智慧城市已经成为推进全球城镇化、提升城市治理水平、破解大城市病、提高公共服务质量、发展数字经济的战略选择。

智慧城市飞速发展的背后,是人工智能进行的技术支撑。“数字经济和人工智能的结合,最明显的应用就是智慧城市,在城市建设、城市经济、城市管理上发挥新一代人工智能技术的作用,对城市进行智慧化的治理。”陈俊龙表示,将实现交通、教育、能源、社区、医疗、安防等多领域的问题解决。

例如,城市交通领域常现高峰期堵车、行人违法难监管,城市教育难以实现个性化服务,城市能源领域分配不合理、配送路径高耗能,城市社区仅有有限的社区养老资源,城市医疗服务成本高、信息难共享,城市安防领域存在人流难以监控、信息孤立问题。智慧城市的构建,则通过5G实现即时通讯、物联网实现万物互联、大数据提供样本分析、人工智能提供智能决策、区块链构建安全存储、云计算提供计算服务,从而有针对性地解决前述问题。

陈俊龙以智能交通为例提到,广州“羊城通”系统连接电子站牌、控制中心、车载采集器三方,能在手机上查询公共交通到站情况,也可以同时在电脑上看到所有车辆到达的地方,北京市也利用智慧城市技术实现每个站点的不同显示,例如车辆到了哪个站,还有多少分钟到站等。

“如果将智能停车和停车场的系统连在一起,能实现自动引导停车,避免在路上找停车位,提升效率。”陈俊龙介绍,利用智慧交通系统的智能决策,未来也将为智慧停车提供更多解决方案。智慧交通系统包含信息发布、信息处理分析、交通信息采集三大系统,提供的智能决策应用于智慧停车的泊位管理与智能停车引导领域。在实践层面,将通过车联网、边缘计算的技术,加上5G精准的定位,包括环境的感知等实现。

人工智能为行业赋能,情感计算、认知计算、车联网与飞行车、量子计算将成为未来发展的新方向。“新一代的人工智能正在向智能大数据、群体智能、跨媒体智能、人机混合增强智能、自主智能系统等方面深化演变。”陈俊龙期待人工智能技术迈向3.0发展的新阶段。

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