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你有沒有因為地鐵和公交車的配合不合理，錯過出站的公交車？又是否受制于地鐵的行進(jìn)速度，明明也沒有太遠(yuǎn)，卻需要每天在地鐵上站一兩個小時？又是否曾經(jīng)明明快要遲到了，卻還要在安檢口排隊很久？
而對于提供地鐵服務(wù)的運營商來說，越來越多的客流量、越來越復(fù)雜的地鐵線路，也意味著越來越大的運營挑戰(zhàn)。車輛班次怎樣優(yōu)化？乘客過閘的速度能不能提高、提高、再提高？人流量突然增加時要怎么進(jìn)行引導(dǎo)？速度不同卻運行在同一條線路上的兩輛列車，又要如何合理安排、高效避車？
地鐵已經(jīng)成為了大城市最重要的交通工具，以人口 1500 萬的廣州為例，廣州地鐵日均旅客數(shù)量可以達(dá)到 850 萬人次之多，節(jié)假日甚至可以超過 1000 萬人次。但不論是對于乘客，還是站在地鐵運營商角度，現(xiàn)有的地鐵運營水平，都還有著明顯的進(jìn)步空間。
這些都是新加坡工程院院士、新加坡國立大學(xué)教授李德紘希望解決的問題。他于去年選擇全職加盟廣州人工智能企業(yè)——佳都科技，擔(dān)任高級副總裁，兼任全球智能技術(shù)研究院院長。
圖 | 李德紘
給地鐵打造操作系統(tǒng)
地鐵作為一個大型的工業(yè)系統(tǒng)，還沒能實現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)要求的新 “四化”：數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化和協(xié)調(diào)化。李德纮表示，以協(xié)調(diào)化為例，現(xiàn)在 “線網(wǎng)級” 的地鐵跟過去的 “線路級” 有很大的不同。不同線路之間有著交互的關(guān)系，如果班次設(shè)計、發(fā)車間隔等設(shè)計不合理，不僅限制乘客的體驗，也令運營商感到頭疼。
作為粵港澳大灣區(qū) 2019 年首位引進(jìn)的全職外籍院士，李德紘致力于為廣州提供一個同時針對地鐵運營和乘客痛點的一體化解決方案。具體來說，就是一套地鐵的“操作系統(tǒng)”。更進(jìn)一步，他期待可以把地鐵服務(wù)打造成一種全新的未來生活方式。
這套操作系統(tǒng)首先要實現(xiàn)的，就是快速過閘。傳統(tǒng)的讀卡、IC 卡、二維碼過閘方式，速度較慢是一方面，更普遍的問題是并沒有建立起基于乘客身份識別的信息系統(tǒng)。要知道乘客是誰，這不只是基于安全考慮，更多的是要發(fā)掘乘客出行的特性，優(yōu)化出行方式的提供。怎樣實現(xiàn)身份識別？最好的方法就是人臉識別。
對于北上廣這樣體量的城市來說，地鐵站要實現(xiàn)千萬級別乘客量級的人臉識別過閘，是一個世界級的課題。千萬級別的乘客數(shù)量，需要建立一個非常龐大的人臉數(shù)據(jù)庫，還需要非常強(qiáng)大的處理能力，可以讓乘客行進(jìn)的過程中就快速、準(zhǔn)確地完成身份的識別和車費的支付。以廣州地鐵為例，人臉識別的精度要達(dá)到 99.9999%。
這背后是一整套采集、分析構(gòu)成的完整的數(shù)據(jù)體系，要有大量的傳感設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，還需要運用數(shù)據(jù)分析的方法，例如邊緣計算平臺、人臉聚類等算法，根據(jù)特征實現(xiàn)快速的人臉檢索。
除了過閘，地鐵安檢已經(jīng)逐漸成為了地鐵服務(wù)的瓶頸和乘客抱怨的主要對象。李德纮也在研究，如何把安檢做得更加省心。當(dāng)人通過安檢空間的時候，能否人包同檢？盡管人和包的檢測設(shè)備是不一樣的，但可以實現(xiàn)當(dāng)人通過人體安檢設(shè)備的時候，就可以同時拿到自己的包，而在這個過程中，還可以順便完成支付的流程。這樣一來，乘客進(jìn)站的過程就可以大大優(yōu)化。李德纮表示，他們并不是要實現(xiàn)無感支付，還是要讓乘客意識到他們被扣錢了，但整個乘車的流程應(yīng)該更加簡便。
而對于運營商來說，大量的硬件設(shè)備還可以大大提升車站管理的效率。傳統(tǒng)的地鐵站管理方法需要依靠人工對客流量進(jìn)行觀察，再根據(jù)經(jīng)驗執(zhí)行分流預(yù)案。但地鐵操作系統(tǒng)可以根據(jù)目前和歷史的狀況，根據(jù)一套相當(dāng)復(fù)雜的算法和算法系統(tǒng)，利用人工智能對車站的狀態(tài)進(jìn)行完整的研判，制訂最佳的客流預(yù)案。以后的乘客并不會感受到為操作系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)的傳感器的存在，但卻會發(fā)現(xiàn)地鐵雖然人還是很多，但忙中有序，而不是忙中有亂。
當(dāng)乘客通過站廳、到達(dá)站臺等車的時候，李德纮希望給乘客提供原本只有運營商才知道的信息，實現(xiàn)乘客和運營商的信息對稱。在站臺門的展示板上，乘客可以知道之后兩班車的到站時間和擁擠情況，自行判斷要不要等下一班不那么擁擠、但也不至于等太久的車。甚至，在等車期間，還可以觀看基于 5G 提供的視頻、語音的高品質(zhì)串流數(shù)據(jù)，更進(jìn)一步，地鐵站臺門甚至可以變?yōu)橘徫锷虉觯诘溶嚨钠陂g，乘客可以在站臺門這樣一塊巨大的屏幕上完成購物的過程，在目的地車站就可以直接取貨、離開，而無需再購買喚醒一天所需的早餐、咖啡。
李德紘表示，在這一領(lǐng)域，中國大陸的地鐵已經(jīng)走到了世界的前列。比如準(zhǔn)點率高、列車技術(shù)先進(jìn)等等，但現(xiàn)在的地鐵不再單純只是一個出行的場景，更是一個生活場景。
有著深厚城市規(guī)劃研究背景的李德紘，長久以來都一直希望可以打造出有溫度、有個性的城市，而不只是表面上的宜居、方便的城市。城市，要為生活帶來鮮明的記憶。在城市的發(fā)展中，很多東西都會改變，但地鐵車站的位置和名稱卻很難改變，這使得地鐵站成為了城市生活記憶的重要載體。通過打造地鐵操作系統(tǒng)，李德紘不僅希望可以利用現(xiàn)在的技術(shù)提高乘車體驗，更要讓地鐵使用者對其所生活、工作的城市留下一個更加深刻和美好的回憶。
而在城市之外，李德紘還希望利用地鐵操作系統(tǒng)，為一座城市的地鐵賦予服務(wù)整個地區(qū)的能力。
廣州是整個粵港澳大灣區(qū)的幾何中心。粵港澳大灣區(qū)一體化的發(fā)展，必須要面對的一個問題就是要如何處理人員的快速互通，實現(xiàn)灣區(qū)的“一小時生活圈”。而軌道交通，是實現(xiàn)高效、通暢交通的不二之選。
跨城交通可以由高鐵來實現(xiàn)，但高鐵站點距離較遠(yuǎn)、高鐵站離生活區(qū)也較遠(yuǎn)，高鐵并不是最方便的軌道交通方式。與之對應(yīng)，地鐵每三四公里甚至更短的距離就有一站，如果可以利用地鐵實現(xiàn)跨城交通，將極大地方便一小時生活圈的形成。然而，過密的站點設(shè)置也限制了地鐵的速度，一小時內(nèi)從廣州搭地鐵到珠海是不現(xiàn)實的。
圖|李德紘要用地鐵來打造粵港澳大灣區(qū)的一小時生活圈
解決方案，就是“普快共軌”：同一條線路上，有的車每站必停，有的車則可以呼嘯而過，直接把乘客送到下一個城市。對于乘客來說，只需要在屏蔽門上了解下一班車是慢車還是快車，就可以決定是去隔壁街區(qū)看電影，還是去隔壁城市吃飯，但對于列車的安全運行就提出了很高的要求。
首先，快車比慢車發(fā)車晚、但到達(dá)早，在與慢車相遇的時候必須要避車。如何合理規(guī)劃避車的位置和時間，才能在已經(jīng)達(dá)成一定密度的站點上實現(xiàn)普快共軌。此外，列車到站時候產(chǎn)生的風(fēng)壓，和快速列車過站產(chǎn)生的風(fēng)壓不是一個量級，因此，屏蔽門和屏蔽門玻璃都要重新設(shè)計。而地鐵隧道、避車區(qū)的設(shè)計也要相應(yīng)改變。因此，對于未來地鐵來說，乘客體會到的將只有方便快捷，而李德紘他們需要解決的，是背后先進(jìn)的科技和巨大的工程量。
深耕交通領(lǐng)域
全職來到粵港澳大灣區(qū)工作之前，李德紘在新加坡國立大學(xué)從事了長達(dá)二十年的教學(xué)、科研與專業(yè)服務(wù)工作。
在交通和城市規(guī)劃領(lǐng)域，李德紘是毫無疑問的泰斗級人物。他曾長期專注于交通領(lǐng)域算法的研究，其代表研究之一就是客流的預(yù)測算法。在一座城市的公共交通網(wǎng)絡(luò)中，每時每刻都有乘客在四面八方進(jìn)站出站，上車下車。對于一個只有一條線路的城市來說，想要知道乘客的客流量是很簡單的，只要看進(jìn)站出站的刷卡數(shù)量就可以了。但對于現(xiàn)代化的線網(wǎng)級的城市，要怎么知道在一個車站下車的乘客，是從哪里出發(fā)、哪里中轉(zhuǎn)的呢？李德纮就開發(fā)了一套實時的客流預(yù)測的算法。與天氣預(yù)報相比，這套算法的難度有過之而無不及，它甚至可以讓城市的交通燈與公交車的運行相匹配，在疏解城市擁堵的同時，提高公交系統(tǒng)的運行效率。憑借著這套算法，李德纮曾經(jīng)于 2002 年入選《麻省理工科技評論》“35 歲以下科技創(chuàng)新青年 35 人”榜單。
圖|李德紘是《麻省理工科技評論》02年35位35歲以下創(chuàng)新者得主
除此之外，李德紘曾有十余年研究經(jīng)歷，專注于港口集裝箱港口的運營優(yōu)化研究，結(jié)合集裝箱港口設(shè)備與作業(yè)特點，設(shè)計優(yōu)化算法，以提高港口的運作效率。新加坡是國際航運樞紐，其集裝箱轉(zhuǎn)運量位居世界前列。這首先要歸功于新加坡得天獨厚的地理位置優(yōu)勢，但更多的是新加坡港口出色的轉(zhuǎn)運效率。從貨輪泊位的選擇，再到集裝箱的岸橋抓取、廠橋堆放，再到后面的開箱、分裝、重組，李德紘在這個領(lǐng)域做了大量的算法工作，優(yōu)化了其中每一個環(huán)節(jié)。
近年來，李德紘又開始研究如何利用公交智能卡進(jìn)行多模式公交系統(tǒng)（公交車、地鐵等）的出行模型分析。李德纮說，每天通勤的時候，我們遇到的經(jīng)常是同一批人。這些每天都要見面、但彼此并不認(rèn)識的人，堪稱蕭亞軒歌里“最熟悉的陌生人“。通過 IC 卡的數(shù)據(jù)分析，他們就可以利用算法發(fā)現(xiàn)每位乘客每天跟哪些人接觸、接觸多久。這是一項附加值很高的工作，例如，可以有效幫助疫情期間的溯源管控：分析同行乘客是流行病學(xué)上的阻斷傳播的重要方式，但過往這些都是由人手動標(biāo)注的，其工作量之大可以想象。而有了這套算法，就可以直接從 IC 卡數(shù)據(jù)中分析出相關(guān)信息。
圖|基于公交智能卡數(shù)據(jù)的多模式公交建模
通過分析，李德紘發(fā)現(xiàn)，新加坡的雙層巴士上下客的效率不高。這是由于乘客在前門上車的時候，上客通道通常會被從二層下車的乘客阻斷，導(dǎo)致雙層巴士在車站的停靠時間明顯偏長。在這項研究見報前，新加坡有關(guān)部門正巧于英國訪問，原計劃向英方訂購一批與之前相同的雙層巴士。而李德紘研究的發(fā)表，使得相關(guān)部門意識到這批訂購可能存在問題，經(jīng)過審慎的研究之后，新加坡于是決定追加向另一家公司訂購了一種不會造成上下客乘客阻斷的雙層巴士。自己的研究成果影響到了政府的決策，讓他意識到需要讓研究走出校園，更好地服務(wù)社會。而李德纮實現(xiàn)這個目標(biāo)的方式，就是離開教職，加入企業(yè)，而且，加入的還是一家中國企業(yè)。
為何選擇廣州
在新加坡，李德紘無疑從一位青年科學(xué)家逐漸成長為了一名世界頂級大學(xué)的科研巨擘。但他也意識到，科研不應(yīng)該只是發(fā)論文這么簡單。和數(shù)學(xué)、物理不一樣，交通是一個需要與用戶產(chǎn)生互動的領(lǐng)域。這么多年在高校的研究進(jìn)行下來，他覺得如果研究出來的算法或者是模型沒有辦法在真實世界得到應(yīng)用，就好像少了一點什么。
于是，2019 年，在新加坡工作、生活整整 20 個年頭之后，李德紘決定離開這個體量相對較小的城市國家，在廣州、在粵港澳大灣區(qū)實現(xiàn)一些在新加坡想要實現(xiàn)但缺乏舞臺的新機(jī)會。而新加坡國立大學(xué)也對此十分支持，認(rèn)為他的停薪留職除了“勇氣可嘉“之外，更能把業(yè)界的信息帶回學(xué)校，也能為學(xué)生找到更廣闊的發(fā)展空間。
面對角色的轉(zhuǎn)換，李德紘并不覺得在文化和生活上需要什么適應(yīng)。他表示自己在臺灣出生、長大，作為一個中國人，在去美國之前一直接受的都是中華文化的熏陶和教育。海峽兩岸盡管有不同之處，但相同之處更多。而在生活方式上，他甚至覺得廣州比新加坡還要方便。一次回新加坡的時候，他邀請朋友吃飯，卻只帶了手機(jī)沒帶錢包，結(jié)果反而讓被請的朋友掏了飯錢。
而角色轉(zhuǎn)換的真正挑戰(zhàn)，來自于工作環(huán)境的變化。與高校相比，企業(yè)的節(jié)奏很快，需要及時根據(jù)市場和客戶的反饋做出調(diào)整，企業(yè)里工程師的背景也比高校里研究生的背景更復(fù)雜。此外，習(xí)慣了以院士、教授身份與人溝通的李德纮，也要開始學(xué)著以一個企業(yè)管理者的身份，與企業(yè)內(nèi)部的不同部門，以及外部的政府機(jī)構(gòu)、國有企業(yè)進(jìn)行溝通?？焖龠m應(yīng)之后，他作為頂級科學(xué)家的作用就開始顯現(xiàn)出來了。
過去，企業(yè)的研發(fā)側(cè)重于“發(fā)”，也就是開發(fā)的過程，而他帶領(lǐng)的佳都科技全球智能技術(shù)研究院則更多地在“研”，也就是從研究的角度對企業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)展開攻關(guān)，提升企業(yè)的核心競爭力。李德纮的研究院不僅要協(xié)助各個事業(yè)群的研發(fā)部門，解決他們解決不了的問題，更要為他們指出應(yīng)該要關(guān)注和發(fā)展的方向。厲害的企業(yè)，不只是要被動地關(guān)注市場的需要，更要像喬布斯發(fā)明 iPhone 一樣引導(dǎo)市場的需求。
此外，他還為企業(yè)吸引了高端的人力資源和研發(fā)能力。加盟廣州的時候，除了他自己，李德纮還帶上了兩個中國留學(xué)生。他們本來都在新加坡得到了很好的工作機(jī)會，但在導(dǎo)師的鼓勵和感召之下，還是認(rèn)同了他的想法，并最終為廣州和佳都的人才積累都做出了貢獻(xiàn)。人才是有匯聚效應(yīng)的，有了這已經(jīng)加盟的高端人才，佳都在今年的行情下依然吸引了很多高端人才的加入。
而當(dāng)初 “大度” 地放李德紘遠(yuǎn)走廣州的新加坡國立大學(xué)，也因自己的 “慷慨” 而收獲頗豐。而李德纮則在中新廣州知識城的基礎(chǔ)上，直接促成了新加坡國立大學(xué)和廣州市在科研方面的合作，計劃共建新加坡國立大學(xué)廣州創(chuàng)新研究院。中國市場的多樣性和廣闊性都不是新加坡可以相比的，這個創(chuàng)新研究院的建成，也讓新加坡國立大學(xué)多年以來積累的知識產(chǎn)權(quán)和科研成果可以在粵港澳大灣區(qū)進(jìn)行轉(zhuǎn)化。在廣州這個更加開闊的空間里，新加坡國立大學(xué)的學(xué)生和教師也將贏來更好的發(fā)展機(jī)遇。這一雙贏，既是李德紘、新加坡國立大學(xué)和廣州市、粵港澳大灣區(qū)智慧的體現(xiàn)，更是當(dāng)今變化多端的國際背景下，跨國創(chuàng)新合作的典范。
