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

近年來,，“中國(guó)智慧”不斷推動(dòng)全球軌道交通大發(fā)展。輕點(diǎn)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(wú)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(jì)算機(jī)與信息技術(shù)學(xué)院副院長(zhǎng)李浥東看來,，這不是科幻中的未來場(chǎng)景,，而是走進(jìn)現(xiàn)實(shí)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)立項(xiàng)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”獲批立項(xiàng),。作為該實(shí)驗(yàn)室主任，李浥東正帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)面向“數(shù)字中國(guó)”“交通強(qiáng)國(guó)”“新一代人工智能”等國(guó)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(jí),。

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(shí)驗(yàn)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(guó)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(guó)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(guó)智慧交通保持加速度的動(dòng)能何在,？當(dāng)前，這一問題正成為我國(guó)交通運(yùn)輸領(lǐng)域?qū)＜宜伎嫉臒狳c(diǎn),。

“大數(shù)據(jù)和人工智能是交通迭代升級(jí)的關(guān)鍵,。”在北京交通大學(xué)校長(zhǎng)余祖俊看來,，信息時(shí)代,，計(jì)算與交通融合趨勢(shì)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(guó)軌道交通未來引領(lǐng)全球發(fā)展的推動(dòng)力。

北交大具有鮮明的行業(yè)特色,，在計(jì)算機(jī)和交通領(lǐng)域積淀深厚,。為引領(lǐng)新時(shí)代交通事業(yè)發(fā)展，學(xué)校依托計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)學(xué)院,，充分整合計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù),、交通運(yùn)輸工程等優(yōu)勢(shì)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,。

“實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)目標(biāo)緊跟數(shù)字強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略和交通強(qiáng)國(guó)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(shí)驗(yàn)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(gè)主要研究方向,，致力為交通強(qiáng)國(guó)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(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)感知、分析和決策的大腦,?！崩顩艝|表示，實(shí)驗(yàn)室更注重學(xué)科領(lǐng)域的基礎(chǔ)性核心問題,，依托計(jì)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(diǎn)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(tái)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(chǎng)景,。

“多學(xué)科交叉與融合，有利于重大項(xiàng)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(shí),。

“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(guó)交通科技實(shí)現(xiàn)‘領(lǐng)跑’提供充沛動(dòng)能?！崩顩艝|說,。

面向國(guó)家戰(zhàn)略，力扛發(fā)展重?fù)?dān)

一般列車在運(yùn)行過程中,，會(huì)通過相機(jī)檢測(cè)前行道路上的異物,。但川藏鐵路累計(jì)爬升高度超過1.4萬(wàn)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(cè)帶來了巨大挑戰(zhàn),。2019年,，李浥東團(tuán)隊(duì)在川藏鐵路施工現(xiàn)場(chǎng)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(dòng)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(guó)家需求為己任?！?020年,，李浥東團(tuán)隊(duì)牽頭與中科院微電子所等單位開展高動(dòng)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(cè)驗(yàn)，該芯片的綜合性能達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平,。

把科研成果寫在崇山峻嶺間,，這是團(tuán)隊(duì)圍繞國(guó)家戰(zhàn)略開展有組織科研的生動(dòng)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(dòng)力的重要結(jié)合點(diǎn)，應(yīng)心懷國(guó)之大者,，積極服務(wù)國(guó)家戰(zhàn)略需求和行業(yè)創(chuàng)新發(fā)展,。”北京交通大學(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(jiān)持黨的全面領(lǐng)導(dǎo)，明確重點(diǎn),、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(shí)驗(yàn)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(dòng)力?！睂?shí)驗(yàn)室副主任,、青年學(xué)術(shù)帶頭人金一介紹，團(tuán)隊(duì)擬瞄準(zhǔn)國(guó)家和交通行業(yè)智能化建設(shè)需求，全面梳理我國(guó)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(shí)上，錨定國(guó)家或行業(yè)需求開展科研創(chuàng)新的導(dǎo)向,，貫穿于實(shí)驗(yàn)室建設(shè)始終,。

2022年北京冬奧會(huì)是全球首次實(shí)現(xiàn)三賽區(qū)聯(lián)動(dòng)的冬奧盛會(huì)。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(huì)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(duì)參與研發(fā)了“軌道交通列車智能管控技術(shù)”，將調(diào)度臺(tái)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(guó)交通的“硬實(shí)力”,。目前，該技術(shù)已推廣應(yīng)用到全國(guó)7000余個(gè)車站,，綜合性能達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平,。

力扛國(guó)家發(fā)展擔(dān)當(dāng)，進(jìn)一步夯實(shí)了學(xué)校的科研實(shí)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(guó)際影響力的原始創(chuàng)新成果，承擔(dān)包括4項(xiàng)重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目和國(guó)家自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目在內(nèi)的國(guó)家級(jí)科研項(xiàng)目200余項(xiàng),，獲得包括國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)在內(nèi)的省部級(jí)以上榮譽(yù)14項(xiàng),。

培養(yǎng)科研人才，構(gòu)筑創(chuàng)新高地

作為我國(guó)“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(guó)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(duì)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(shí)別,、計(jì)算機(jī)、人工智能技術(shù)應(yīng)用到鐵路安全監(jiān)測(cè)中,，探索重載鐵路自動(dòng)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(shí)現(xiàn)了障礙物檢測(cè),、車距測(cè)量以及行人檢測(cè)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)室區(qū)別于其他實(shí)驗(yàn)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)室就把人才培養(yǎng)擺在首要位置,，有針對(duì)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(shí)驗(yàn)室充分利用計(jì)算機(jī)學(xué)院的人才培養(yǎng)優(yōu)勢(shì),，為每個(gè)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(shí)驗(yàn)室匯集了教學(xué)經(jīng)驗(yàn)豐富的兩位國(guó)家級(jí)教學(xué)名師王移芝教授和阮秋琦教授,，以及兩位北京市級(jí)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(shí)踐需求,。在實(shí)踐一線培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，是實(shí)驗(yàn)室人才培養(yǎng)的特色與優(yōu)勢(shì),。

“在人才培養(yǎng)過程中,，可以將實(shí)際的科研案例轉(zhuǎn)化成教學(xué)項(xiàng)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(duì)教師以豐富的項(xiàng)目為基礎(chǔ),，與交通強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略相結(jié)合,，形成了理論研究與教學(xué)實(shí)踐相融合的多元化培養(yǎng)體系。

隧道病害檢測(cè)是交通工程質(zhì)量檢測(cè)中難度最大的項(xiàng)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(cè)的難點(diǎn)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(shí)別,。

不久前，實(shí)驗(yàn)室郎叢妍教授團(tuán)隊(duì)成功解決了這一難題,。團(tuán)隊(duì)教師指導(dǎo)學(xué)生將工程問題帶進(jìn)實(shí)驗(yàn)室,，組織圖像識(shí)別、數(shù)據(jù)處理等不同專業(yè)的學(xué)生,，經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn),，收集整理了數(shù)萬(wàn)個(gè)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(cè),，將檢測(cè)準(zhǔn)確率提升了20余倍。

當(dāng)前,，該實(shí)驗(yàn)室正以豐富的項(xiàng)目為基礎(chǔ),，通過聯(lián)合項(xiàng)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(shí)踐的貫通融合,。

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