广受关注学术成果 | 环境监测、智能交通……群智感知让生活更智能
雾霾天，打开手机一键查询PM2.5的具体数值；开车时，车载传感器可直接告诉附近哪里还有空余车位……移动群智感知“加持”下的智能生活正在身边上演。在日前举行的“2021年北京地区广受关注学术成果报告会（物联网领域）”上，北京邮电大学副教授、博士生导师赵东告诉科技日报记者，移动群智感知网络是满足物联网透彻感知与泛在互联的重要技术手段，目前已经在空气监测、智能交通、城市管理等多方面获得应用。
北京邮电大学副教授、博士生导师赵东在接受采访
适用于城市级大规模感知
物联网的根本发展需求是对物理世界进行更全面、更透彻的感知。“以前传统的感知模式是固定部署感知网络，典型的像无线传感器网络，主要对于一些自然环境，像森林、火山、海洋或者是建筑物相对比较小的范围内进行一个感知。”赵东表示，这种感知模式很难适应大规模的城市感知，存在组网成本高、系统维护难、服务不灵活等三个缺点。
赵东以无锡城市二氧化碳排放检测项目为例，试图说明传统感知模式的弊端。“在一平方公里要进行二氧化碳的监测，需要一百个二氧化碳传感节点以及一千多个中继节点进行传输。如果把范围扩展到北京的五环之内，面积是九百平方公里，需要将近十万个感知的传感器节点，同时还需要将近一百万个中继节点，成本非常高。”
怎么来更好地做城市级大规模的感知，“移动群智感知”出现了。据赵东介绍，这种模式的产生主要是将移动感知和众包思想相结合。利用普通用户的手机、传感器、可穿戴设备和其他的传感器，如便携式空气质量传感器，车载传感器等，借助人或者车边移动边感知，从而实现非常灵活的大规模的群智感知。这种感知网络跟传统固定部署的感知网络相比具有成本低，易维护，可扩展性好的优点。
智能应用场景云集
移动群智感知可以用于做环境监测，举例来说，用手机上的麦克风采集环境噪音，通过收集大量用户数据，可以构建一个城市噪音分布地图。类似原理也可以构建城市水质污染的地图，空气质量地图等。
缺乏细粒物监测数据正成为雾霾形成机理研究的瓶颈。“北京有35个空气质量监测站点，但还是非常粗粒度。我们能不能通过群智感知的方式实现空气质量的监测？”赵东团队找到了办法，借助群智感知让普通用户采集了五万多张图片，并且联合十多种天气数据，开发了一种基于手机摄像头的PM2.5的感知模型。
“拿手机拍一张照自动告诉你PM2.5值是多少，达到93.52%的分类准确度，已经超过了部分专用手持式专用设备。”赵东表示，使用这项技术已经开发了手机APP和微信小程序供普通用户使用。
此外，移动群智感知还可以应用于智能交通领域辅助驾驶。比如，在车上，你的手机摄像头放在前挡风玻璃上可以采集交通路灯的状况，你也可以把信息分享给周围车辆，大家得到这个信息以后可以辅助你的驾驶；再比如，车上面有很多传感器可以采集轨迹数据，通过轨迹数据分析来实时对交通状况进行感知，还可以挖掘大量的普通用户的轨迹给你提供一些个性化的路径规划的建议，也可以分享你的公交车的实时信息，来更准确地预测公交到达的时间。
城市管理领域，也是移动群智感知的重要应用场景。想知道哪些地方无线网络信号质量怎么样？普通用户通过装载应用自动采集无线信号，互相分享后可以构建一个城市的无线信号的分布地图；还可以给道路做健康监测，手机放到车上，开车时可自动采集位置和加速传感器的数据，从而感知道路的健康状况，不需要人去定期巡检；车边上放一些超声波传感器，在车行驶过程中自动感知周边停车位的状况，监测路边停车位……智能感知无处不在。
赵东坦言，移动群智感知还存在三个挑战：一个是缺乏基本的衡量数据收集质量的模型，二是缺乏能量有效的收据收集方法，三是缺乏合理的用户参与激励机制。
向群智2.0时代迈进
“从群智感知的角度来讲，目前应用还不够智能。”赵东表示，现在的群智感知叫做1.0，主要是怎么智能采集数据，怎么根据用户的行为保障我们的感知质量还非常欠缺；从协同的角度来讲，现在模式还比较单一，有些地方可能人到不了、车到不了，还需要与无人机、无人车实现多种模式的协同等；此外，还存在反馈控制质量难以持续的难题。
赵东表示，目前采集的数据可能是比较随机、碎片化的，数据质量可能较低。他说：“群智之间更好的协同，要准确的认知个体移动行为的规律，要对个体行为进行更智能的可预知，然后来保障感知的质量。”
群智感知网络未来将如何发展？国务院在2017年发布了新一代人工智能发展规划，实际上把群体智能作为新一代人工智能的重要研究方向。群智感知就是一种群体智能，是新一代人工智能的核心研究领域之一。
未来的发展方向就是将群体感知和人工智能进行深度的融合，赵东称之为“群智感知2.0”——汇聚大规模智能感知的能力，对开放动态复杂的城市环境进行感知，对感知数据进行智能分析，对群体形成持续的引导和反馈，让它持续涌现群体智能，帮助我们做城市管理的决策。
赵东强调，现在的工作主要偏向于数据收集，但实际上物联网不光是从下到上数据收集，还要关注从上到下对物理世界的调控，构成闭环从而提供更好的物联网服务，这是群智感知领域重要的发展趋势。
本文作者：朱丽
转载自：科技日报
封面图片来自：unplash
由北京市科学技术协会主办的2021年首场北京地区广受关注学术成果报告会(物联网领域)，旨在围绕北京十四五规划和2035远景目标，遴选北京学者在国内外期刊上发表的热点、前沿、有重大科研进展的广受关注学术成果，以专场学术交流报告会的形式为北京国际科技创新中心建设凝聚优秀科技工作者、发掘原始创新成果。
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