5月22日，雅萬高鐵開始聯(lián)調(diào)聯(lián)試,，標(biāo)志著中國高鐵走出國門“第一單”取得新的重大進(jìn)展,。

近年來,，“中國智慧”不斷推動全球軌道交通大發(fā)展,。輕點屏幕,，一鍵生成涵蓋線路組合,、餐飲預(yù)訂、住宿安排等全流程出行決策意見,；無感出行,，一張臉?biāo)⒈橥P(guān)、支付,、簽到等交通服務(wù)各環(huán)節(jié)……在北京交通大學(xué)計算機(jī)與信息技術(shù)學(xué)院副院長李浥東看來，這不是科幻中的未來場景,，而是走進(jìn)現(xiàn)實的智慧交通新貌,。

不久前，教育部公布了“十四五”第一批教育部重點實驗室建設(shè)立項名單,，北京交通大學(xué)“交通大數(shù)據(jù)與人工智能教育部重點實驗室”獲批立項,。作為該實驗室主任,，李浥東正帶領(lǐng)團(tuán)隊面向“數(shù)字中國”“交通強(qiáng)國”“新一代人工智能”等國家戰(zhàn)略以及行業(yè)重大需求,，推進(jìn)交通運(yùn)輸領(lǐng)域創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)智能化升級。

交通,、數(shù)據(jù)與控制等多學(xué)科怎樣交叉賦能,？教育、科研,、工程如何協(xié)同創(chuàng)新,？日前，記者走進(jìn)該實驗室,，探索智慧交通背后的數(shù)據(jù)密碼,。

領(lǐng)跑世界交通，創(chuàng)造“中國速度”

交通運(yùn)輸部發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示,，截至2022年年底,，我國已建成世界上最現(xiàn)代化的鐵路網(wǎng)和最發(fā)達(dá)的高鐵網(wǎng)。由“跟跑”到“并跑”再到“領(lǐng)跑”,，我國智慧交通保持加速度的動能何在,？當(dāng)前，這一問題正成為我國交通運(yùn)輸領(lǐng)域?qū)＜宜伎嫉臒狳c,。

“大數(shù)據(jù)和人工智能是交通迭代升級的關(guān)鍵,。”在北京交通大學(xué)校長余祖俊看來,，信息時代,，計算與交通融合趨勢凸顯，發(fā)展前沿交叉學(xué)科已成把握科技前沿的必由之路,。大數(shù)據(jù),、人工智能與軌道交通交叉融合將成為我國軌道交通未來引領(lǐng)全球發(fā)展的推動力,。

北交大具有鮮明的行業(yè)特色，在計算機(jī)和交通領(lǐng)域積淀深厚,。為引領(lǐng)新時代交通事業(yè)發(fā)展,，學(xué)校依托計算機(jī)與信息技術(shù)學(xué)院，充分整合計算機(jī)科學(xué)與技術(shù),、交通運(yùn)輸工程等優(yōu)勢學(xué)科,，組建成立了交通大數(shù)據(jù)與人工智能教育部重點實驗室。

“實驗室的建設(shè)目標(biāo)緊跟數(shù)字強(qiáng)國戰(zhàn)略和交通強(qiáng)國戰(zhàn)略發(fā)展需求,，并以‘智行天下,、數(shù)通美好’作為建設(shè)與發(fā)展愿景?！崩顩艝|介紹,，實驗室深度融合交通大數(shù)據(jù)與人工智能，圍繞交叉領(lǐng)域重大需求,，確定了交通大數(shù)據(jù)智能基礎(chǔ)理論,、智能感知與傳輸、智能分析與決策,、安全與隱私保護(hù)4個主要研究方向,，致力為交通強(qiáng)國戰(zhàn)略提供強(qiáng)有力的科技與人才支撐。

“數(shù)據(jù)是造‘聰明的車’,、建設(shè)‘智慧的路’的神經(jīng),，人工智能是實現(xiàn)數(shù)據(jù)感知、分析和決策的大腦,?！崩顩艝|表示，實驗室更注重學(xué)科領(lǐng)域的基礎(chǔ)性核心問題,，依托計算機(jī)學(xué)科,，關(guān)注交通垂直領(lǐng)域的關(guān)鍵數(shù)據(jù)與智能科學(xué)方面的關(guān)鍵技術(shù)。

當(dāng)前,，交通大數(shù)據(jù)與人工智能領(lǐng)域研究,、創(chuàng)新和應(yīng)用的難點在哪里？

在李浥東看來,，交通系統(tǒng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)不但規(guī)模龐大,、類型眾多，而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜,、分布廣泛,、平臺異構(gòu)。傳統(tǒng)的采集、分析,、挖掘與決策路徑，已經(jīng)難以適應(yīng)如此復(fù)雜的場景,。

“多學(xué)科交叉與融合,，有利于重大項目開展綜合研究以及成果突破?！崩顩艝|介紹,，利用人工智能開展交通“感—傳—算”數(shù)據(jù)一體化處理，已成為智慧交通的廣泛共識,。

“智慧交通不是單一的,、固定的系統(tǒng)方案，而是多種技術(shù)的交匯融合,。相關(guān)領(lǐng)域的多學(xué)科交叉融合將為我國交通科技實現(xiàn)‘領(lǐng)跑’提供充沛動能,。”李浥東說,。

面向國家戰(zhàn)略,，力扛發(fā)展重?fù)?dān)

一般列車在運(yùn)行過程中，會通過相機(jī)檢測前行道路上的異物,。但川藏鐵路累計爬升高度超過1.4萬米,、擁有高達(dá)84%的“橋隧比”（即橋梁和隧道占總里程的比例），給列車隨行檢測帶來了巨大挑戰(zhàn),。2019年,，李浥東團(tuán)隊在川藏鐵路施工現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)，列車反復(fù)進(jìn)出隧道,，光線忽明忽暗,，普通相機(jī)的感光芯片難以適應(yīng)這樣的高動態(tài)變化。

“此前,，這種極端環(huán)境下的數(shù)據(jù)采集在交通工程領(lǐng)域從未遇到,，但創(chuàng)新就是要以國家需求為己任?！?020年,，李浥東團(tuán)隊牽頭與中科院微電子所等單位開展高動態(tài)微光芯片研發(fā)。經(jīng)過3年攻關(guān),，于今年3月完成了樣品開發(fā),。經(jīng)測驗，該芯片的綜合性能達(dá)到國際領(lǐng)先水平,。

把科研成果寫在崇山峻嶺間,，這是團(tuán)隊圍繞國家戰(zhàn)略開展有組織科研的生動寫照。

“高校作為科技第一生產(chǎn)力、人才第一資源,、創(chuàng)新第一動力的重要結(jié)合點,，應(yīng)心懷國之大者，積極服務(wù)國家戰(zhàn)略需求和行業(yè)創(chuàng)新發(fā)展,?！北本┙煌ù髮W(xué)黨委書記王稼瓊表示，作為一所特色鮮明的“雙一流”高校,，學(xué)校堅持黨的全面領(lǐng)導(dǎo),，明確重點、把握關(guān)鍵,，全力提升科技創(chuàng)新能力,，支撐高水平科技自立自強(qiáng)。

“實驗室的成立為進(jìn)一步搶抓智慧交通前沿,，注入了澎湃的科技動力,。”實驗室副主任,、青年學(xué)術(shù)帶頭人金一介紹,，團(tuán)隊擬瞄準(zhǔn)國家和交通行業(yè)智能化建設(shè)需求，全面梳理我國交通運(yùn)輸行業(yè)在信息精準(zhǔn)感知與可靠交互,、交通系統(tǒng)協(xié)同式互操作和泛在智能化等方面的關(guān)鍵問題,，通過自上而下和自下而上相結(jié)合的方式，推進(jìn)學(xué)科迭代,，引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展,。

事實上，錨定國家或行業(yè)需求開展科研創(chuàng)新的導(dǎo)向,，貫穿于實驗室建設(shè)始終,。

2022年北京冬奧會是全球首次實現(xiàn)三賽區(qū)聯(lián)動的冬奧盛會。旅客需求多樣,、線路條件復(fù)雜,、安全保障要求高等難題使得承擔(dān)冬奧會運(yùn)輸任務(wù)的京張高鐵面臨巨大挑戰(zhàn)。為保障全線通暢,，由北交大牽頭,，李浥東團(tuán)隊參與研發(fā)了“軌道交通列車智能管控技術(shù)”，將調(diào)度臺平均管轄范圍從80公里提升至280公里,，以出色的智能技術(shù)彰顯了中國交通的“硬實力”,。目前，該技術(shù)已推廣應(yīng)用到全國7000余個車站,，綜合性能達(dá)到國際先進(jìn)水平,。

力扛國家發(fā)展擔(dān)當(dāng)，進(jìn)一步夯實了學(xué)校的科研實力。近5年,，北交大在交通大數(shù)據(jù)與人工智能領(lǐng)域取得了一大批具有國際影響力的原始創(chuàng)新成果,，承擔(dān)包括4項重點研發(fā)計劃項目和國家自然科學(xué)基金重大項目在內(nèi)的國家級科研項目200余項，獲得包括國家科技進(jìn)步獎一等獎在內(nèi)的省部級以上榮譽(yù)14項,。

培養(yǎng)科研人才,，構(gòu)筑創(chuàng)新高地

作為我國“西煤東運(yùn)”的戰(zhàn)略大通道，大秦鐵路的煤炭運(yùn)量占全國鐵路煤運(yùn)總量的五分之一,。一直以來，該線路重裝載,、高負(fù)荷的復(fù)雜運(yùn)行環(huán)境,，對運(yùn)行安全構(gòu)成了極大挑戰(zhàn)，鐵道部門每年還要花費(fèi)大量的人力和資源用于線路維護(hù),。

2021年年底,，北交大一群年輕的師生入駐該線路。他們首次將圖像識別,、計算機(jī),、人工智能技術(shù)應(yīng)用到鐵路安全監(jiān)測中，探索重載鐵路自動化,、智能化維護(hù)新思路,。

兩年來，師生們克服高寒,、高粉塵的惡劣環(huán)境,，夜以繼日地蹲守在運(yùn)行一線，了解功能需求和業(yè)務(wù)邏輯,，成功實現(xiàn)了障礙物檢測,、車距測量以及行人檢測等技術(shù)開發(fā)，為改變鐵道人“滿目塵霜”的工作面貌提供了強(qiáng)有力的智能數(shù)據(jù)支撐,。

突出人才培養(yǎng)與科研創(chuàng)新的協(xié)同,，是教育部重點實驗室區(qū)別于其他實驗室的顯著特征。在成立之初,，交通大數(shù)據(jù)與人工智能教育部重點實驗室就把人才培養(yǎng)擺在首要位置,，有針對性地建立了“雙帶頭人”制度。

“‘雙帶頭人’護(hù)航,，推進(jìn)了復(fù)合型人才培養(yǎng),。”李浥東介紹,，實驗室充分利用計算機(jī)學(xué)院的人才培養(yǎng)優(yōu)勢,，為每個研究方向分別配備一名學(xué)術(shù)導(dǎo)師和一名教學(xué)名師。以教學(xué)名師為例，實驗室匯集了教學(xué)經(jīng)驗豐富的兩位國家級教學(xué)名師王移芝教授和阮秋琦教授,，以及兩位北京市級教學(xué)名師王志海教授和李清勇教授,。

交通大數(shù)據(jù)與人工智能是典型的交叉學(xué)科，且具有較強(qiáng)的工程實踐需求,。在實踐一線培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力,，是實驗室人才培養(yǎng)的特色與優(yōu)勢。

“在人才培養(yǎng)過程中,，可以將實際的科研案例轉(zhuǎn)化成教學(xué)項目,。通過‘雙帶頭人’讓科研育人落地?！苯鹨唤榻B,，他所在團(tuán)隊教師以豐富的項目為基礎(chǔ)，與交通強(qiáng)國戰(zhàn)略相結(jié)合,，形成了理論研究與教學(xué)實踐相融合的多元化培養(yǎng)體系,。

隧道病害檢測是交通工程質(zhì)量檢測中難度最大的項目之一，以大數(shù)據(jù)“把脈”隧道病害是當(dāng)前主流的診斷方式,。然而,，智能檢測的難點之一在于數(shù)據(jù)樣本的差異性過大。例如,，隧道中存在大量襯砌裂縫,、瓷磚裂縫、滲漏水等病害,，很多樣本肉眼難以識別,。

不久前，實驗室郎叢妍教授團(tuán)隊成功解決了這一難題,。團(tuán)隊教師指導(dǎo)學(xué)生將工程問題帶進(jìn)實驗室,，組織圖像識別、數(shù)據(jù)處理等不同專業(yè)的學(xué)生,，經(jīng)過大量實驗,，收集整理了數(shù)萬個隧道病害數(shù)據(jù)樣本，建立了一整套算法,。這雙“火眼金睛”已成功應(yīng)用于多條線路的隧道病害檢測,，將檢測準(zhǔn)確率提升了20余倍。

當(dāng)前,，該實驗室正以豐富的項目為基礎(chǔ),，通過聯(lián)合項目、技術(shù)攻關(guān)和案例教學(xué)等途徑,，不斷探索理論研究與教學(xué)實踐的貫通融合,。

“今后,，實驗室還將聯(lián)合行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)建立實踐基地，聚焦鐵道智能化運(yùn)行中亟須解決的實際問題,，建立起綜合交叉,、動態(tài)發(fā)展的實驗室育人生態(tài)體系?！崩蓞插f,。（本報記者 徐倩 特約通訊員 張運(yùn)）