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听阿里云团队讲述——他们这样为城市装上“大脑”

改变,是从细微之处开始的。

2016年的一天,在浙江杭州萧山区路上开车的司机,或许会觉得,“今天真幸运,一路都没堵车,真顺畅”。但他可能不知道,这份“小幸运”并非偶然,而是来自一项新技术——“城市大脑”的应用。

4年之后,城市大脑带来的变化已从改善一条道路的交通状况,扩展到了服务城市生活的方方面面;从杭州一城的实践,铺开到更多地方,甚至走出国门,成为中国智慧城市建设最具代表性的技术应用之一。

这个让城市更聪明、更智慧的“大脑”是怎样研发出来的?未来又将继续带给人们哪些惊喜?

为此,本报记者采访了阿里云城市大脑技术团队的专家,看看他们是如何为城市装上“大脑”的。

跑遍全城争取试点,他让信号灯变聪明

曾任阿里巴巴技术委员会主席的王坚,是国内云计算领域的专家。2009年2月,由其主持研发的云操作系统“飞天”诞生。这一云操作系统最大可扩展至10万台计算集群,一举成为全球集群规模最大的计算平台。

一扇新门开启了。

“飞天”提供的超大算力能让许多设想变为现实,这当中就包括王坚一直在思考的城市信息数据处理。

中国每年产生的数字信息约占全球的13%。运用得好,数据就会变成像水、电、煤一样不可或缺的资源。在王坚的预想中,不久,城市将会进入“算力时代”,计算能力将为城市发展带来革命性质变。

国家层面也在关注新的城市发展方向。2012年11月,住建部发布《关于开展国家智慧城市试点工作的通知》,其中指出“智慧城市”是通过综合运用现代科学技术、整合信息资源、统筹业务应用系统,加强城市规划、建设和管理的新模式。

“智慧城市”是一个很大的概念,如何让它落地?王坚首先想到要从交通领域入手。

“交通状况好不好对一个城市来说极其重要,既能体现城市的发展水平,又与每个人的生活息息相关。更重要的是,交通领域已有搜集数据的基础设施比较好,街上有各种路测设备、摄像头,推进实施起来会比较快。”参与了杭州城市大脑1.0版研发的阿里云智能资深算法专家张辉解释说。

2016年初,为了争取到一个尝试的机会,王坚跑遍了杭州各个与交通口相关部门,终于,萧山区交警支队答应做个试点。然后王坚又从公司不同团队里召集了十几个人,开始了新的探索。

两个月的实验期,优化萧山区市心北路到育才路的交通,这就是城市大脑初现雏形时的第一个任务。

萧山区道路上已有的交通摄像头就像“眼睛”,信号灯则像指挥交通的“手”,它们之间需要建立一个机器大脑来进行沟通协调。机器大脑需要训练,数据就是知识,各种各样的算法和场景模型则像是思维。

视频组的成员瞪大眼睛,一帧一帧地将摄像头中出现的各种车型、车牌、左右转弯、标志标线等信息标记出来,训练机器认识它们。数据智能团队对道路、车辆、车流进行算法建模,让机器学习并预判各种可能发生的情况,通过信号灯发出相应的指令。比如,当摄像头发现当前直行方向车流量大,机器的大脑需要自动分析,控制信号灯变化时长,让直行车辆降速,避免拥堵。为了实现目标,团队成员都驻扎在交警队,每天深夜才能回家。

大家坚持熬过了两个月,最终的测试结果让人振奋:试点道路车辆通行速度平均提升了3%至5%,在部分路段有11%的提升。

杭州市政府也从中看到了城市发展的新可能。杭州云栖大会是中国早期的开发者创新展示平台,2016年10月,在云栖大会上,杭州市政府宣布启动城市数据大脑建设,为这座城市安装一个人工智能中枢。

从改变一条路到改变一个城,契机来了。

从“治堵”到“治城”,算法专家提出新的解决方案

不同于小范围的实验,要让全杭州市的交通变智能,难度倍增。全杭州有数百万的行人车辆,上万个交通摄像头,必须要算法专家提出新的解决方案。

阿里云智能数字产业产研部研究员曾震宇和张辉带着一支小团队,决心为城市大脑打造一个交通数据中台。利用这个平台,把全市与交通相关的数据整合在一起,通过多元融合计算,实现交通数字化。

在曾震宇看来,建立交通数据中台,最核心的问题是要将城市交通当成一个整体来看待。“城市不同的区域有不同的交通需求。如何多样化、立体化地规划一个动态的交通网络,是优化城市交通最大的挑战。”

“一开始我们把搭建交通数据中台想得比较简单,以为会很顺利。没想到真操作起来,遇到了很多困难。”张辉回忆,问题主要集中在两方面,一个是数据沉淀,另一个是业务沟通。

交通数据中台首先要大量的数据,但当时全市的交通数据情况是“不通、不稳、不准”。政府和交管系统内很多网络是不互通的;道路上的许多路测设备在设计安装之初没有考虑到未来的需求,原有系统的完备性不够稳定;路测设备的位置不准,交通摄像头的型号不一,有的画面难以识别,有的年久失修……

交通数据中台是一个全新的事物,需要多方通力合作才能完成。但初期,大家在业务沟通上不是很顺畅。“我们的团队成员都是搞技术的,不懂交通,交通部门的工作人员又不够了解技术。经过不断磨合,大家才互相取得信任。”张辉说。

克服了一个个障碍,城市交通的静态数据和动态数据终于集纳在交通数据中台上。每条道路都有了自己的信息标识,每辆车的行程轨迹都可以全部还原。无论是天气变化,还是道路施工,或是各种突发状况对交通产生的影响,都能被计算预测。

2018年,杭州城市大脑的管辖范围扩大了28倍,信号灯优化1300个,每2分钟便可完成一次区域扫描,处置效率提高了9倍。

“治堵”的小目标初步实现,城市大脑开始走向“治城”。

2018年5月,《杭州市城市数据大脑规划》发布。其中提出,除交通领域外,城市大脑还将深入医疗、平安、城管、旅游、环保等行业系统。到2022年,杭州要基本完成城市数据大脑在各行各业系统建设,投入实际运行,成为支撑城市可持续发展的基础设施。

由杭州大数据局牵头,来自多个部门的成员组成了交通、环保、旅游等16个专班,进驻云栖小镇。政府工作人员与技术研发人员坐在一起,联合办公。张辉认为,政府部门的支持至关重要。“许多变革需要跨部门的协同合作,打通不同领域的数据。各个部门都需要有积极拥抱新技术的心态才能做好。”

到2019年底,杭州城市大脑已更新到3.0版本,包括公共交通、城市管理、卫生健康、基层治理等11大系统48个应用场景,日均协同数据1.2亿条。

今年,在抗击新冠肺炎疫情的过程中,城市大脑也发挥了出色作用。全国推行的健康码,正是依托城市大脑的能力支撑,才能率先在杭州推出。复工复产期间,杭州又在18小时内上线了“杭州市企业严格防控有序复工数字平台”,具备企业复工申报、员工返工检查、防疫措施引导等功能。

“城市大脑的应用会是一条非常长的路。在这条路上走得越远,越会看到新的东西,不断有惊喜,更会有挑战。前进的过程中,各方都在不停成长,共同的一点是大家对这条路的方向很有信心,就是通过技术提升让城市生活更美好。”曾震宇说。

因城因地制宜,他们到政府热线当接诉员,了解市民最关心的事

有了实实在在的成绩,智慧城市的概念被越来越广泛地接受,城市大脑也有了更广阔的施展空间。

2018年,阿里云智能高级架构师姚臻从广州来到海口,搭建了一个新的小团队,雄心勃勃地准备让城市大脑在海南岛上落地生根。

因为有杭州的成功经验在前,海口市政府对海口城市大脑的期待很高。不同于杭州从交通领域试点,海口从一开始就定位为“全国第一个综合性城市大脑标杆”。这意味着,在很多领域,姚臻的团队要自己摸索。

“我们前期花了4个月时间,做了大量调研。城市大脑不仅要满足当下城市的需求,更要和城市未来的发展紧密结合。所以我们同市长、副市长进行了多次访谈,研究海口市历年的政府工作报告,还要到各个委办研究各领域的需求。”

除了了解政府对城市的规划设计,还要知道城市生活中的痛点。“对城市建设来说,老百姓满意才是真的满意。”如何快速掌握老百姓最关注哪些问题?姚臻想到一个巧办法:让团队成员到12345政府热线去当接诉员。美舍河河道污染、路面违章停车、政务窗口办事难等最直接的问题,“在热线办公室坐上半天就全知道了,这是最一手的资料。”

城市的需求明晰了,着手去做仍有新的难点。海口的信息化建设起步相对较晚,信息系统建设小而散,数据量不足。比如很多医院没有形成电子病历,路面上智能摄像头和信号灯少,游客流量靠传统方式预估……城市信息化的缺口需要一步步改善。“像医疗领域,线上挂号、缴费,在很多大城市早就实现了。但我们过来的时候,海口还没实现。政务服务也做不到一网通办,市政服务有31个专窗,市民办理业务可能需要在不同窗口之间来回跑。”姚臻回忆说。

从这些最能提升市民幸福感的领域入手,海口的城市大脑一步步完善起来。一年多以后,在2019年12月,海口城市大脑一期项目交付。平台接入了6个国家部委的16个共享数据接口,29个省级单位、40个市级单位上云,12家社会企业也上了云,形成超过上千亿条的数据资源池,支撑着交通、政务、医疗、文旅等领域的智慧应用场景。

姚臻介绍说:“现在我们依托海口本地的生活服务APP‘椰城市民云’,打通了市内所有二甲以上医院的在线挂号、缴费等业务。改建了19个‘一窗办理’的政府服务窗口。在交通方面,在海甸岛尝试了智能交通AI信号灯,实时感知每个路口的行车数量、车速、排队情况,然后根据拥堵程度自动设置红绿灯的放行和等待时长,以最科学合理的方式调控红绿灯,进而提升通行效率,节省警力。”

今年5月,IDC评选的2020年度亚太区智慧城市大奖,海口城市大脑获得了“最佳智慧城市项目”,这对姚臻和他的团队来说是一个肯定。6月,《海南自由贸易港建设总体方案》印发,“数字海南”按下加速键,这更让姚臻充满期待。

摸着石头过河的过程充满苦辣酸甜,但从海口城市大脑的成功来看,姚臻觉得,从头完善一个城市的信息化建设,可以实现更多具有创新性的想法,甚至实现超车。“二三线城市发展城市大脑有很大的潜力。用技术帮助城市资源更好地做规划和分配资源,仍有巨大的可想象空间。”

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2017年11月, 城市大脑被列为首批四大新一代国家人工智能开放创新平台之一,将成为接下来10年机器智能最重要的研究平台。在同年的第四届乌镇世界互联网大会上,又入选为该年度的“世界互联网领先科技成果”。

截至2019年,全球有20多个城市引入城市大脑。目前,城市大脑合作的城市包括:杭州、海口、北京、上海、重庆、天津、郑州、苏州、雄安、衢州、澳门以及马来西亚吉隆坡等等。

2018年的云栖大会上,杭州城市大脑总架构师王坚曾说,“城市大脑是杭州献给世界的礼物”。如今,这正在变为现实。

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