从堵车中获取资源，是智慧城市重要一环
原创 石音
通过手机和互联网实现物与物之间的链接已经成为现实，在过去十年中，物联网实现了迅速发展，未来，物联网发展的潜力将来自智能终端，而智能终端的下一步是由手机走向车载。
车载网络是智慧城市中非常重要的设施，随着汽车保有量的增加以及车载技术的进步，汽车可以搭载越来越多的传感器，在让人们获得更加舒适的出行体验之外，更重要的是实现以汽车网络作为基础设施，服务智慧城市。清华大学电子工程系长聘副教授李勇（北京物联网学会推荐专家）从自身科研内容出发，为我们详细分析了这项技术。
堵车也能为人类的技术进步
带来新机会
如今，随着车载网络技术的发展，汽车在信息化和智能化方面越来越强，各种智能感知和计算设备被装载在汽车上。
如果你关注汽车技术一定会发现，近两年来，汽车的智能化程度越来越高，主动刹车、躲避行人、自动驾驶等功能几乎成为车辆的“标配”。这些功能均属于车上搭载的智能模块，使汽车能够实现图像识别、雷达探测、车窗AR辅助导航等，汽车的智能化水平获得了极大提高。在未来，还会有城市级智能交通规划系统来帮助司机导航。
“当这些智能化车辆在城市之中组成了一张车联网时，就成为了城市环境数据共享和收集的主要平台，可以完成城市的感知与计算任务，例如，做高精度3D地区的采集等。”李勇说，“如此强大的智能感知计算能力给车载网络带来了很大的发展机会，在未来，当车的智能水平提升后，将成为城市中一种全新的信息基础设施，能提供通信等智能功能，信息通信能力的提升反之会进一步支撑车载智能的发展。”
目前，开展这项研究离不开对城市中汽车的监测与模拟。虽然过多的汽车造成了拥堵，但同时也为信息基础设施建设提供了新的机会，以进一步实现车联网通信能力和计算能力的提高，满足未来车载应用大容量信息传输和大容量数据计算的需求。
相比现有通信计算技术
车联网优势凸显
李勇说，目前人类的通信与计算技术是5G网络、6G网络和云计算技术，相比这些现有技术，车联网有三大好处。
首先，车载应用对实时性要求很高，比如在自动驾驶模式中需实现自动控制，能够实时对行人进行自动检测、智能避障等，靠基站提供的通信能力和云计算提供的计算能力无法达到安全要求。“我们要做到1毫秒级别的反馈。如果把车本身当成通信和计算基础设施来看，实时性的性能将得到很大提升。”
第二，在可靠性方面将有较大提升。现有的信息技术是否能实现真正的车载智能，提供可靠的通信和计算，还需要打个问号。而在车联网基础上，可靠性将获得较高保障。
第三，计算能力和承载量也将实现大幅提升。李勇说：“我们正在研究的车联网技术中有两大创新点。第一是提出了将车辆作为基础设施的新概念。把车上面的计算资源和传感资源利用起来，形成一种边缘应用。这套系统有三大特点：一是能更接近终端用户；二是地理分布更加密集；三是对移动性支持更强。第二个创新点是分析通信及计算潜能。通过系统研究实验证明，车辆行驶速度小于20km/h时可以形成一个较好的通信网络，且这一网络系统的稳定性会随着时速的增加而降低，由此，我们可以根据车辆行驶速度来设计这一通信网络的大小和构建。”
让车成为智能端来解决堵车问题
目前，我国的汽车保有量平均每个家庭有1至2辆车，且少部分发达城市聚集了更多的车辆。随着人们生活水平的提高，汽车的数量只能越来越多，这给城市交通带来了巨大挑战，同时也大大降低了人们驾车出行的舒适度。
李勇介绍说，当汽车成为车联网时，移动中的汽车之间能够形成计算子单元，实现低延时、低代价、高效率的通信，停止的车辆可以聚集计算能力，形成丰富、可靠、方便的通信节点和更强大的计算能力，让汽车不再只是单一的交通工具，而是能够保障城市运行的基础设施。
“真正把车辆当成通信和计算的基础设施还有许多工作要做，包括车辆运动模型如何构建，计算能力的分析以及资源管理如何构建，大型通信网络的构建及其安全问题等，这些也都是实现车载物联网计算的技术挑战，以及未来要攻关的技术方向。”
“我们正在收集大量的城市数据，对城市进行尽可能全面的模拟，为城市决策提供若干支撑。包括城市交通的大规模仿真和模拟，以及有了车载网络和计算能力之后进行模拟仿真和推演。未来，这一技术的产业化能够对智慧城市的规划提供参考，成为智慧城市中重要的基础设施。”
由北京市科学技术协会主办的2021年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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- 作者信息 -
石音 资深科普记者，中国科普作家协会会员，有多年一线采访经验，关注能够改变生活的科技成果。
