《基于機(jī)器學(xué)習(xí)的智慧交通出行技術(shù)規(guī)范》編制說明

2《基于機(jī)器學(xué)習(xí)的智慧交通出行技術(shù)規(guī)范》編制說明(一)任務(wù)來源【2022】中科促標(biāo)字第842號《關(guān)于開展<基于機(jī)器學(xué)習(xí)的智慧交通出行技術(shù)規(guī)范>》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)立項通知，同意本標(biāo)準(zhǔn)立項，項目計劃編號CI2022350。(二)編制背景隨著我國經(jīng)濟(jì)社會快速發(fā)展和人民生活水平質(zhì)量的不斷提高，交通出行已經(jīng)成為人們生活中必不可少的一環(huán)。根據(jù)《中國聯(lián)通5G+智慧交通白皮書》指出，截至2017年，我國在使用中的高速公路長度已達(dá)13.6萬公里，汽車保有量達(dá)到2.4億輛，汽車駕駛?cè)烁沁_(dá)到4.09億人。交通產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步為人民生活帶來了便利，但同時也為城市交通帶來了更多的復(fù)雜性與變化性，一些基于人力和局部數(shù)據(jù)的交通管理和監(jiān)測手段已經(jīng)越來越不能有效滿足人們?nèi)粘Ｐ枨?。根?jù)國家統(tǒng)計局發(fā)布的2017年交通事故統(tǒng)計，2017年共發(fā)生交通事故203049起，造成死亡人數(shù)63772人，直接財產(chǎn)損失121311萬元。而據(jù)高德發(fā)布的《2018Q2中國主要城市交通分析報告》，北京作為中國十大堵城榜首，高峰擁堵延時指數(shù)為2.095，平均車速僅達(dá)22.4km/h。由此可見，對交通有效管理和監(jiān)測手段的缺失，會給道路交通安全與便捷帶來較大的不確定因素。近年來，大數(shù)據(jù)技術(shù)和機(jī)器學(xué)習(xí)方法在不斷高速發(fā)展，人工智能應(yīng)用在逐漸落地并深入到政府各項應(yīng)用程序和業(yè)務(wù)場景，為組織的人力結(jié)構(gòu)、業(yè)務(wù)流程甚至所在的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)帶來新的變革。在這樣的趨勢下，我國接連頒布重要指導(dǎo)性文件，提出運用新技術(shù)，大數(shù)據(jù)，機(jī)器學(xué)習(xí)為交通系統(tǒng)賦能。2017年國務(wù)院印發(fā)的《“十三五”現(xiàn)代綜合交通運輸體系發(fā)展規(guī)劃》中，明確指出要“開展新一代國家交通控制網(wǎng)、智慧公路建設(shè)試點，推動路網(wǎng)管理、車路協(xié)同和出行信息服務(wù)的智能化”。交通運輸部印發(fā)的《交通運輸信息化“十三五”發(fā)展規(guī)劃》和《智慧交通讓出行更便捷行動3方案(2017—2020年)》表示“信息化是實現(xiàn)智慧交通的重要載體和手段，智慧交通是交通運輸信息化發(fā)展的方向和目標(biāo)，大力推動企業(yè)為主體的智慧交通出行信息服務(wù)體系建設(shè)”。2018年交通運輸部發(fā)布《關(guān)于加快推進(jìn)新一代國家交通控制網(wǎng)和智慧公路試點的通知》，要求在北京、河北、吉林、江蘇、浙江、福建、江西、河南、廣東九省市開展車路協(xié)同、高精度定位、交通控制網(wǎng)建設(shè)等一系列智慧交通試點工作。2022年1月國務(wù)院發(fā)布《“十四五”現(xiàn)代綜合交通運輸體系發(fā)展規(guī)劃》來推動既有設(shè)施數(shù)字化改造和加強(qiáng)新建設(shè)施與感知網(wǎng)絡(luò)同步規(guī)劃建設(shè)。2022年3月交通運輸部與科學(xué)技術(shù)部聯(lián)合發(fā)布《“十四五”交通領(lǐng)域科技創(chuàng)新規(guī)劃》推動智慧交通與智慧城市協(xié)同發(fā)展，大力發(fā)展智慧交通。同時，國外政府也在紛紛制定有關(guān)政策：2017年1月13日，英國政府科學(xué)辦公室發(fā)布了《未來移動：交通系統(tǒng)》戰(zhàn)略報告，展望和規(guī)劃了未來一直到2040年英國整個交通系統(tǒng)發(fā)展進(jìn)程的構(gòu)想。日本警察廳計劃2023年4月1日正式施行《道路交通法》修正案以允許無人駕駛公交車上路行駛。在智慧交通的發(fā)展過程中，與廣大人民群眾日常生活最為貼近的應(yīng)用場景當(dāng)屬智慧出行，如規(guī)劃行程路線，選擇交通方式，避開擁堵地段等等。我國人口眾多，大量的脫敏用戶數(shù)據(jù)可以在大數(shù)據(jù)平臺和機(jī)器學(xué)習(xí)的加持下，快速推進(jìn)出行智腦建設(shè)，更加精確而智能地實現(xiàn)對城市、路網(wǎng)和個人級別的狀態(tài)判別和態(tài)勢預(yù)測，提供更個性化的下游服務(wù)給人、車、路。然而，盡管已經(jīng)有多種機(jī)器學(xué)習(xí)方法在智慧出行領(lǐng)域被提出，目前國內(nèi)外都還尚未有一個完整、統(tǒng)一、規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)來針對機(jī)器學(xué)習(xí)在智慧出行相關(guān)的各個問題，如數(shù)據(jù)采集，預(yù)處理，模型架構(gòu)，來進(jìn)行指導(dǎo)和引領(lǐng)。因此，迫切需要一套完整規(guī)范的機(jī)器學(xué)習(xí)在智慧出行應(yīng)用上的規(guī)范指南來帶領(lǐng)和推進(jìn)智慧出行相關(guān)企業(yè)更加高效、充分和規(guī)范的挖掘交通大數(shù)據(jù)來服務(wù)于各類智慧交通場景的人、車、路?？偨Y(jié)而言，本標(biāo)準(zhǔn)旨在規(guī)定機(jī)器學(xué)習(xí)算法在智慧出行場景下的不同任務(wù)與對應(yīng)方法，適用于從事機(jī)器學(xué)習(xí)和智慧出行應(yīng)用行業(yè)者。4(三)起草單位本標(biāo)準(zhǔn)的主要起草單位是南方科技大學(xué)、長春理工大學(xué)、中國第一汽車集團(tuán)有限公司、北京大學(xué)、華為技術(shù)有限公司、重慶大學(xué)、浪潮集團(tuán)有限公司、同濟(jì)大學(xué)、中國檢驗認(rèn)證集團(tuán)深圳有限公司、深圳市駿嘉科技發(fā)展有限公司、深圳市鎧碩達(dá)科技有限公司、深圳渾沌數(shù)字化實驗室科技有限公司、深圳樹米網(wǎng)絡(luò)科技有限公司、汕頭大學(xué)、吉林省卡思特科技有限公司、吉林省中云數(shù)訊股份有限公司、超智研發(fā)中心(深圳)有限公司、碳獵研發(fā)中心(深圳)有限公司、深圳安視信息技術(shù)有限公司、蘇州奇盈半導(dǎo)體科技有限公司、維旭長電科技(深圳)有限公司。本文件主要起草人：宋軒、陳紀(jì)元、王宏俊、楊華民、王興山、趙衛(wèi)東、朱津萱、謝洪彬、張浩然、張家祺、馮德帆、宋歌、張嘉暉、李昊洋、吳季泫、陳孫兵、陳天樂、張凌宇、賈云健、張昕、宋小龍、劉妍、周時瑩、李長龍、孫宗姚、王中一、謝奕、(四)主要工作過程4.1起草階段項目立項前，標(biāo)準(zhǔn)撰寫小組通過組織多次會議討論和制定了詳細(xì)的預(yù)研方案和計劃，進(jìn)行了國內(nèi)外研究現(xiàn)狀的調(diào)研和分析，查閱了大量和智慧交通的相關(guān)應(yīng)用與實踐相關(guān)的研究文獻(xiàn)，收集了眾多相關(guān)資料進(jìn)行評估和分析，并組織了小組成員與智慧交通等企業(yè)人員就智慧交通的相關(guān)技術(shù)研究進(jìn)行調(diào)研和探討，廣泛征求標(biāo)準(zhǔn)制定方面的意見和建議。12月26日，本標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)中國國際科技促進(jìn)會標(biāo)準(zhǔn)化工作委員會及相關(guān)專家技術(shù)審核，成功立項。立項后，標(biāo)準(zhǔn)撰寫小組召開會議針對標(biāo)準(zhǔn)的立項內(nèi)容進(jìn)行撰寫方向和詳細(xì)內(nèi)容的討論和分析，明確了每個小組成員的分工安排，以及制定了標(biāo)準(zhǔn)的整體撰寫計劃。在標(biāo)準(zhǔn)起草過程中，小組成員針對各自負(fù)責(zé)的部分進(jìn)行了深入的調(diào)研和分析，并組織多次研討會對整個標(biāo)準(zhǔn)撰寫內(nèi)容進(jìn)行評審和改進(jìn)，形成標(biāo)準(zhǔn)草案。54.2征求意見階段2023年1月上旬開始，標(biāo)準(zhǔn)小組的所有參編單位通過多種形式向行業(yè)相關(guān)專家就標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容進(jìn)行意見咨詢，在收集并匯總專家建議后，標(biāo)準(zhǔn)編制小組充分吸收了合理的建議，并對標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容的進(jìn)行進(jìn)一步的修改，形成征求意見稿，并于2月由中國國際科技促進(jìn)會標(biāo)準(zhǔn)化工作委員會通過全國團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)信息平臺面向全社會進(jìn)行公開征求意見。4.3審查階段4.4報批階段二、標(biāo)準(zhǔn)編制原則、主要內(nèi)容及其確定依據(jù)，修訂標(biāo)準(zhǔn)時，還包括修訂前后的對比(一)標(biāo)準(zhǔn)的編寫原則標(biāo)準(zhǔn)編制過程中，遵循了以下基本原則:1)標(biāo)準(zhǔn)需要具有行業(yè)特點，指標(biāo)及其對應(yīng)的分析方法要積極參照采用國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。2)標(biāo)準(zhǔn)能夠體現(xiàn)出基于機(jī)器學(xué)習(xí)的智慧出行具有關(guān)鍵共性的技術(shù)要素。3)標(biāo)準(zhǔn)能夠為機(jī)器學(xué)習(xí)在交通出行的優(yōu)化和改進(jìn)指出明確的方向。4)標(biāo)準(zhǔn)需要具有科學(xué)性、先進(jìn)性和可操作性。5)要能夠結(jié)合行業(yè)實際情況和特點。6)與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)協(xié)調(diào)一致。7)促進(jìn)行業(yè)健康發(fā)展與技術(shù)進(jìn)步。(二)提出本標(biāo)準(zhǔn)的依據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)提出的基于機(jī)器學(xué)習(xí)驅(qū)動的智慧交通出行技術(shù)規(guī)范，包括機(jī)器學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)挖掘等具體技術(shù)，均參考現(xiàn)今主流通用交通預(yù)測平臺的最新技術(shù)方法。針對機(jī)器學(xué)習(xí)在智6慧交通出行各環(huán)節(jié)存在的數(shù)據(jù)采樣預(yù)處理難、學(xué)習(xí)方法斑駁、交通場景應(yīng)用不統(tǒng)一等痛點，本標(biāo)準(zhǔn)將目前機(jī)器學(xué)習(xí)的通用方法技術(shù)與智能出行這一實際應(yīng)用場景進(jìn)行了結(jié)合，使得本標(biāo)準(zhǔn)里的相關(guān)技術(shù)內(nèi)容能夠適用于智能交通交通，能夠?qū)崿F(xiàn)對智能交通行業(yè)的數(shù)據(jù)采樣預(yù)處理、學(xué)習(xí)方法和應(yīng)用場景的統(tǒng)一與規(guī)范。(三)制定本標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)1)智慧交通：項目帶頭人正在主持華為高校合作面向城市軌道場景的客流動態(tài)分析預(yù)測與突發(fā)事件的應(yīng)急客流分析預(yù)測項目，該項目引入機(jī)器學(xué)習(xí)來應(yīng)對突發(fā)事件相關(guān)的應(yīng)急客流預(yù)測；研發(fā)了一套基于人工智能和數(shù)據(jù)科學(xué)等技術(shù)的交通預(yù)測平臺搭建了多個適用于不同場景的算法構(gòu)件以推進(jìn)智慧交通行業(yè)智能化；同時正在申請多項相關(guān)技術(shù)專利。本工作組的成員包含了來自中國一汽、華為、浪潮等國內(nèi)先進(jìn)智慧交通公司的一線專家。因此，本工作組對當(dāng)前智慧交通業(yè)的智能化轉(zhuǎn)型升級過程中面臨的痛點和需求有著深入的理解和研究。2)機(jī)器學(xué)習(xí)：項目組在機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)上已經(jīng)積累了豐厚的科研經(jīng)驗并取得了多項研究應(yīng)用成果。項目組在深圳防疫密切接觸檢測相關(guān)項目中實現(xiàn)了基于機(jī)器學(xué)習(xí)的傳染病傳播、城市人流、防控方法、密切接觸者確定方法等發(fā)明，為深圳防疫提供技術(shù)支持。此外，項目組申請了多個與智慧交通、數(shù)據(jù)挖掘相關(guān)的國家發(fā)明專利。3)項目帶頭人：項目帶頭人多年來一直從事人工智能和大數(shù)據(jù)領(lǐng)域的學(xué)術(shù)研究工作，并通過長期系統(tǒng)地研究，積累了大量的理論和應(yīng)用基礎(chǔ)。基于在“城市智能化管理”方面的學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)，申請人在2017年入選了日本國家卓越研究員計劃。在各類國際高水平期刊UT等多個國際著名學(xué)術(shù)期刊和會議上擔(dān)任編輯或委員。在以上理論研究工作的基礎(chǔ)上，落地了多個重大傳染病防控、城市人流移動預(yù)測、城市應(yīng)急管理的實際應(yīng)用系統(tǒng)。在過去十年中，申請人同深圳市政府、聯(lián)合國、日本內(nèi)閣府等政府或組織合作，承擔(dān)了多項重大智7能應(yīng)急項目。4)項目團(tuán)隊：本工作組是人工智能、大數(shù)據(jù)分析、智能制造、智慧城市、區(qū)塊鏈等領(lǐng)域的國內(nèi)一流產(chǎn)學(xué)研團(tuán)隊，包含了來自南方科技大學(xué)、北京大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)等國內(nèi)知名研究型大學(xué)的教授和研究人員，以及來自中國一汽、華為、浪潮等國內(nèi)先進(jìn)智慧交通業(yè)業(yè)公司的專家和技術(shù)骨干。因此，本工作組在推動深度學(xué)習(xí)技術(shù)和智慧交通業(yè)轉(zhuǎn)型升級的深度融合發(fā)展過程中有著深厚的底蘊和巨大的潛力。5)硬件資源：南方科技大學(xué)已建成國際一流的超算中心，其超算設(shè)備包含了全球最高密度的刀片計算節(jié)點、最高規(guī)格的八路胖節(jié)點、GPU異構(gòu)加速器，并采用目前世界上最快的100Gbps高速網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)了高性能計算+大數(shù)據(jù)+深度學(xué)習(xí)的統(tǒng)一調(diào)度管理，計算性能超過三百萬億次每秒。此外，南方科技大學(xué)投資1.6億元正在籌建大型超算和可視化平臺、人工智能基礎(chǔ)研究平臺，這些計算資源支撐將為本工作組后續(xù)的工作開展創(chuàng)造非常有利的條件。(四)實驗內(nèi)容實驗內(nèi)容主要包含以下幾點：設(shè)計和構(gòu)建機(jī)器學(xué)習(xí)驅(qū)動下的智慧交通出行數(shù)據(jù)采集與預(yù)處理方法。設(shè)計和明確智慧交通出行預(yù)測方法。設(shè)計和明確算法應(yīng)用的具體智慧交通場景。設(shè)計和明確算法模型的性能測試評估指標(biāo)。(五)實際應(yīng)用效果無。無三、試驗驗證的分析、綜述報告，技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證，預(yù)期的經(jīng)濟(jì)效益、社會效8(一)主要試驗或驗證的分析為了驗證本標(biāo)準(zhǔn)提出的基于機(jī)器學(xué)習(xí)的智慧交通出行技術(shù)的科學(xué)性、有效性和可行性，本工作組搭建基于機(jī)器學(xué)習(xí)的數(shù)據(jù)處理與挖掘預(yù)測平臺進(jìn)行驗證分析：該平臺使用Keras，Pytorch和Sklearn作為機(jī)器學(xué)習(xí)平臺，使用numpy和pandas等數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理功能，同時使用各類機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)等進(jìn)行建模對交通預(yù)測問題進(jìn)行方法構(gòu)建，并使用全面齊全的性能測試工具對平臺功能和性能進(jìn)行測試和優(yōu)化。該平臺可以實現(xiàn)對智慧交通業(yè)中智慧交通場景預(yù)測的精準(zhǔn)高效預(yù)測，有助于推動交通行業(yè)智能化。(二)預(yù)期的經(jīng)濟(jì)效果本標(biāo)準(zhǔn)提出了一種基于機(jī)器學(xué)習(xí)的智慧交通出行技術(shù),預(yù)期能夠在智慧交通場景下實現(xiàn)高效精準(zhǔn)的智慧交通狀態(tài)和需求預(yù)測，降低數(shù)據(jù)采樣和預(yù)處理成本，增強(qiáng)智慧交通行業(yè)數(shù)據(jù)采樣、預(yù)處理和挖掘預(yù)測的效率，促進(jìn)產(chǎn)品協(xié)同研發(fā)，進(jìn)而提升企業(yè)整體利潤。(三)真實性驗證無。無樣機(jī)的有關(guān)數(shù)據(jù)對比情況無。無五、以國際標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)的起草情況，以及是否合規(guī)引用或者采用國際國外標(biāo)準(zhǔn)，并說明未采用國際標(biāo)準(zhǔn)的原因無。無六、與有關(guān)法律、行政法規(guī)及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系1.按照GB/T1.1－2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》要求進(jìn)行編寫。92.參照相關(guān)法律、法規(guī)和規(guī)定，在編制過程中著重考慮了科學(xué)性、適用性和可操作3.規(guī)范性引用文件包括：GB/T35295-2017信息技術(shù)大數(shù)據(jù)術(shù)語T/ZGCSC004-2022城市時空預(yù)測智能模型的數(shù)據(jù)要求七、重大分歧意見的處理經(jīng)過和依據(jù)無。無利的有關(guān)說明無。無九、實施標(biāo)準(zhǔn)的要求，以及組織措施、技術(shù)措施、過渡期和實施日期的建議1.宣傳培訓(xùn)在標(biāo)準(zhǔn)審批通過后，主要起草單位組織召開內(nèi)部會議商討和制定標(biāo)準(zhǔn)宣傳和推廣工作，建議聯(lián)合智慧交通業(yè)各行業(yè)主管部門為