項立剛:5G時代的智能交通,你可能再也不需要考駕照了
在5G時代以前,交通工具的發展經歷了幾大階段。最原始的交通工具是人的雙腳,然後是被人類馴化的馬、驢以及馬車、牛車等,同時,轎子與畜力工具長期並存,再往後,隨着蒸汽機出現,汽車、火車代替了原始的交通工具。隨着文明的飛速發展,人類上天入地下海也變得司空見慣。在即將到來的5G時代,人類的交通工具將變得更加智能,功能更為強大。
進入無人駕駛時代
電影《速度與激情8》中有一個頗為驚險的場景:網絡恐怖分子通過計算機間接控制了上千輛汽車,使其在街頭橫衝直撞,成為殺人武器。

《速度與激情8》中,恐怖分子通過計算機控制汽車,導致一場大型車禍(圖片來自網絡)
這不是導演的臆想,實際上汽車的遠程控制已經不是一個新話題了。如今,將手機通過移動通信網絡連接就形成了移動互聯網。同理,將無處不在的汽車看作是一個個終端,將車通過移動通信網絡連接,就形成了車聯網。
簡要來説,所謂車聯網技術,就是信息通信、智能汽車等多種技術的深度融合。在3G和4G時代,車聯網技術不夠成熟,關鍵的障礙是通信系統的數據傳輸速度不夠快,物與物之間的信息傳遞還未真正建立起來。進入5G時代後,超高速傳輸將打破這個瓶頸,自動駕駛指日可待。
從最起碼的條件來看,無人駕駛需要依靠車內的機器大腦與雲端的實時數據產生大量的運算,其每小時產生的數據甚至可以達到100GB。這是4G無法滿足的,5G則不然,它高速度(峯值速度可達10Gbps)、低時延(1毫秒)、大容量(相當於目前的1000倍容量)的特點,能真正讓時延縮短至1毫秒,並且容納龐大數據處理的帶寬,實現輕鬆的無人駕駛。《速度與激情8》中的上述場景,就是車聯網終端與無人駕駛技術的融合。通過車聯網,最終形成車與車的連接,人、車、路、雲之間的數據溝通,智能化特徵極為明顯。
可以預見,5G給交通領域帶來的巨大變革,無人駕駛絕對是關鍵的一環。
如果把時鐘回撥,我們會發現,在20個世紀的大部分時間裏,汽車涵蓋速度、創新、個性等,是現代技術的前沿代表之一。為了讓汽車能更好地服務於人們的日常生活,絕大多數國家建立了龐大複雜的公路系統,並將這種系統向農村蔓延。正如亨利•福特1908年通過生產T型車改變了行業面貌一樣,創新在人們探索精神的推動下,不斷催生出更好的技術和產品。讓人備感興奮的無人駕駛,將使傳統的汽車行業再次迎來全新變革。
2018年2月,美國加利福尼亞州成為首個允許沒有人類安全駕駛員監督的無人駕駛汽車進行公路測試的州,這意味着像Uber(優步)和谷歌旗下的Waymo公司正在加速將無人駕駛汽車推向市場。
而在地球另一端的中國,無人駕駛汽車也出現喜人局面。據中國新聞網報道,2018年3月22日,在北京街頭,幾輛外形獨特的轎車平穩前進,這些汽車頂部裝着不斷旋轉的儀器,剎車、減速、轉彎、平穩行駛,似乎與正常行駛的汽車沒什麼區別。然而,透過車窗可以看到,坐在汽車駕駛座上的司機卻雙手放在膝上,完全由汽車自動駕駛。這是北京市首批自動駕駛測試試驗的現場,當天,北京市交管局向百度發放了北京市首批自動駕駛測試試驗用臨時號牌,三輛自動駕駛汽車輛正式上路測試。除了北京,上海、重慶等多個城市也先後出台了無人駕駛汽車路測政策,無人駕駛汽車項目如雨後春筍般湧現,行業熱度迅速升温。
不論是政策法規層面還是技術層面,自動駕駛都在逐漸完善,而這些車輛將如何影響我們的生活,仍然是個充滿想象力的問題。
隨着傳統能源不斷枯竭,加上污染問題日趨嚴重,未來,大街上的汽油車可能被更智能的無人駕駛汽車取代。在這種車上,因為雙手和注意力被解放出來,人們可以抽出更多的時間處理工作、閉目養神或享受娛樂節目。
對於行動不便的老年人和殘疾人來説,無人駕駛汽車絕對是得力的助手和福音。如今,方便快捷的電子商務已經對那些不能開車或無外力協助難以行動的人產生了深遠影響。想象一下,如果你在超市、購物中心、健康診所、餐館因身體不便無法回家,無人駕駛汽車會去接你,平穩地把你送回家。
當然,交通中最重要的一定是安全性。目前的無人駕駛還處於測試階段。2018年3月19日,在美國亞利桑那州坦貝市,一輛優步自動駕駛汽車撞死了一名女子,這是第一起全自動駕駛汽車將行人撞死的案例。釀成悲劇的原因之一,還是未能將無人駕駛放在5G的環境下運行。因為在4G時代,無人駕駛總會讓人感覺車輛慢了半拍,也許數據還沒有及時傳輸,現場情況就發生了變化,就算是4.5G,危險同樣存在。而5G因為數據的低時延特點,能大大提高安全性。
但不管怎樣,不可否認的是,無人駕駛的未來不容小覷。就拿智能手機來説,20年前,人們認為擁有一台諾基亞手機就已經很完美了,沒想到如今充滿現代感的大屏幕智能手機遍地開花。所以,“我們即將進入無人駕駛時代”的言論並非大放厥詞。屆時,司機這一職業可能消失,駕校可能面臨倒閉,交警可能失業,加油站可能消失……
在5G時代,自動駕駛必將對社會產生革命性影響。
道路被重新定義
在城市化進程中,交通是經濟社會發展的命脈。如今,關於出行的話題也越來越多,我們的交通方式相比從前已經發生了巨大的變化。無論是出行方式的多樣性,還是出行的便捷度、舒適度、安全性,都得到了全方位的提升。但一個殘酷的現實是:道路擁堵、停車困難、交通事故頻發等問題也越發嚴重。
交通系統具有時變、非線性、不連續、不可測、不可控的特點。在過去缺少數據的情況下,人們在“烏托邦”的狀態下研究城市道路交通。但隨着即時通信、物聯網、大數據等技術的發展,數據採集全覆蓋、解構交通出行逐漸成為了可能,一場交通系統的革命已經到來。
可以預見,智能交通協同發展將成為一種趨勢。車路協同系統被稱為道路交通安全的第三次革命,是智能交通發展的重要目標之一。車路協同系統的基礎,是車輛之間、車輛與不同地方的路側設備之間的相互交流。
隨着5G時代的到來,車聯網將會繼續升級。早期的車聯網僅指車上有通信裝置的車載導航系統,車輛能夠通過公網和車輛後台進行通信,獲得導航等初級服務。現有的交通信息系統各子系統如紅綠燈、出租車、高速、公交等系統相互獨立,後台數據沒有共享。
車路協同系統則主要通過無線短程通信技術,實現車與一公里內車輛及道路的信息交互,以獲知周邊車輛速度、位置信息等微環境信息,藉此判斷周圍行車環境、預測事故概率,並實現警車優先、警務輔助、公交優先等功能,提高行車安全性及交通效率。
同時,傳統的交通方式也面臨着變革。現階段,部分汽車已經能夠實現半自動駕駛,但這部分汽車在行駛過程中難免會受到其他非智能汽車的干擾和影響,交通事故難以避免。未來的一段時間,當無人駕駛汽車和普通汽車並存時,在一些高速公路或者城市道路上可能會專門為智能汽車設計專有的車道,讓智能汽車和普通汽車能夠有序運行,這樣道路的通行能力就會大幅提高。而在無人駕駛汽車全面替代普通汽車時,城市的道路規劃就變得更加簡單了——因為汽車能夠自動識別和規避障礙物。
道路被重新定義的另一個含義,是未來的道路將是智能化的數碼道路,每一平方米的道路都會被編碼,用有源RFID和無源RFID來發射信號,智能交通控制中心和汽車都可以讀取到這些信號包含的信息,而且通過RFID可以對地下道路、停車場進行精確的定位。在這種精準定位的道路上,智能交通控制中心可以有效地對每一輛車進行管理,用户也可以準確地找到需要找的車。最為重要的是,每一輛車會沿着一個數碼軌道運行,大大減少了事故發生的可能性。無人駕駛汽車只需要發現前方的障礙並及時反應,不需要擔心因為變道、超車、障礙物帶來的影響。而筆者本人已經申請了基於RFID進行道路數字化管理的專利。
設想一下,重新定義之後的智能交通將是這樣的:清晨,完成充電的智能汽車從車庫裏駛出,它接到智能交通控制中心的指令,去接一個客人。在路上,這輛車會沿着一個已經規劃好的數字軌道運行,精確地到達客人的身邊,再把客人送往目的地。所有的路線都由智能交通控制中心進行規劃,既保證了高速度,也不會出現交通擁堵,因為哪輛車在什麼時間經過什麼地方,都進行過運算。客人下車之後,自動進行扣費。運行一天的智能汽車,晚上會進入自動消毒站消毒和清洗,然後回到地下車庫的充電樁進行充電。這一切都無人控制。
曾經,中國每年有約10萬人死於道路交通事故,近年管理水平有所提高,每年死於道路交通事故的人還有5萬人左右。隨着道路被重新定義,智能交通體系不斷完善,未來每年道路交通事故的死亡人數會下降至幾千人,甚至幾百人。
依據科學技術發展的趨勢,未來的道路交通系統必然會打破傳統思維,側重體現出人類的感應能力,車輛智能化和自動化是最基本的要求,因交通事故導致的人員傷亡事件幾乎很難見到,路網的交通承載能力也會大幅提升。當然,這一切得以實現的基礎,是必須確保通信技術高速、穩定和可靠。
屆時,更為先進的信息技術、通信技術、控制技術、傳感技術、計算技術會得到最大限度的集成和應用,人、車、路之間的關係會提升到新的階段,新時代的交通將具備實時、準確、高效、安全、節能等顯著特點,智能交通系統必將掀起一場偉大的革命。
能源實現大規模儲存
從歷史來看,人類社會得以不斷向前發展的三大基礎是物質、信息和能量。世界是由物質組成的,信息是交流的媒介,能量則是一切物質運動變化的動力。
作為人類發展能量的主要來源,能源儲存能力的不斷改進和增強,不但改變了人們利用能源的方式,也推動着產業發展、科技進步和人類文明持續向前。
舉一個我們日常生活中常見的電力來説,因為人類的生活起居遵循一定的規律,對電力的需求在白天和晚上負荷變化很大,巨大的用電峯谷差使峯期電力緊張,谷期電力過剩。如果將谷期的電能儲存起來供峯期使用,將大大改善電力供需矛盾,也能有效緩解部分地區夏天用電高峯期電力不夠的情況。再如太陽能,由於太陽晝夜的變化和受天氣、季節的影響,也需要儲能系統保證太陽能利用裝置連續工作。
近年來,能源危機愈演愈烈,將新能源應用於汽車領域,對人類生存的環境來説意義重大。
2009年2月,一場節能與新能源汽車試點會議悄然召開,這次會議標誌着中國新能源汽車產業就此拉開序幕。此後,政策和補貼催生了新能源汽車的崛起。9年後,在2018年的全國“兩會”上,國務院總理李克強在政府工作報告中多次提及汽車產業,“新能源汽車”被提及三次之多。
在智能交通領域,能源存儲體現在電池上。未來能源發展依賴於能量儲存技術的突破。
1970年,研究人員首次發明了鋰電池,隨後鋰電池的能量密度不斷提升,成本不斷下降。然而,和摩爾定律一樣,鋰電池的發展已經達到了理論極限,研究人員正在尋找替代技術。電池能量密度儼然是目前電池行業,甚至是電動汽車行業向前大跨步發展的最重要的突破口。

圖片來自網絡
據媒體報道,美國阿貢國家實驗室能源存儲聯合中心正在開發下一代電池技術,它比現在的電池強大5倍,成本卻只有現在的五分之一。
在新能源汽車領域的儲能應用包括充電樁建設、V2G(汽車到電網)以及動力電池的梯次利用等。
如今,在政策、技術、市場的多重推動下,新能源汽車發展加速,2016年時主流純電動汽車續航還不到300公里,如今已經紛紛開始進軍500公里的大關,甚至部分車型續航已達800公里。
隨着全球各國對環境問題日趨重視,低碳和綠色出行成為趨勢,人們有理由相信,未來的能源結構肯定是多元化的,傳統能源不可能一夜之間退出市場,因此多種能源形態將在較長一段時間內並存。
當前,以風、光、水為主要能量來源的新能源是離散分佈的,越來越先進的儲能技術將把分佈生產的能源大規模聚集儲存,如此一來,即便能源生產方式是多元甚至離散的,但能源的使用依然是集中式和高密度的。
新能源汽車正在顛覆出行革命,當中的機遇和挑戰並存。對於行業而言,國內外技術儲備較為雄厚的車企、電池製造商都在緊鑼密鼓地展開佈局,以期能夠迅速在這個新興市場中站穩腳跟。
人類歷史上曾經有過很多大師,但是到當代,基本沒有大師了,這不是當代人缺乏知識,而是今天已經沒有信息壟斷者了,改變這件事的,是硅。紙作為存儲介質的時代,信息存儲量少,傳播速度慢,一般人很難獲得大量信息,這才有了學富五車的大師。而硅的出現,讓信息大規模存儲成為現實,帶來的結果是,這個時代已經無人能夠成為信息壟斷者,所以大師稀缺。
人類要解決的下一個問題就是能源的大規模存儲。風能、太陽能、水能、潮汐能等,這些能源可謂取之不竭,但一個最大的問題就是無法進行大規模存儲,導致大量的能源只能白白流失。今天的鋰聚合物電池是最為強大的電池,但是它的密度不夠,存儲的電能需要佔用龐大的體積。要解決能源的大規模存儲,根本的突破是新材料。石墨烯這樣的新材料讓高導熱、高導電、高透明變得不再是問題,可以讓充電速度極大提升,解決了能源的傳輸速度問題。但人類要找到一種具有高能量密度,同時也有較好的穩定性和安全性的新材料,還存在相當的難度。如果人類在這個領域實現突破,對整個世界的改變將是巨大的,甚至可能改寫全球財富結構和政治格局。
真正的汽車共享
當下,共享經濟十分火爆,共享單車、共享汽車、共享雨傘、共享充電寶等已經在國內大中城市隨處看見,成為我們日常生活的一部分。説到共享經濟,這個術語最早由美國得克薩斯州立大學社會學教授馬科斯•費爾遜(Marcus Felson)和伊利諾伊大學社會學教授瓊•斯潘思(Joe L.Spaeth)於1978年在發表的論文中提出。此外,共享經濟還有一個由共享經濟鼻祖羅賓•蔡斯提出來的公式:共享經濟=產能過剩+共享平台+人人蔘與。
通俗地講,共享經濟就是利用別人暫時不用的、閒置的資源加上人人蔘與。
在出行領域,除了自動駕駛,共享汽車也為人們津津樂道。共享出行將成為未來移動出行的另一大方向。
據統計,大多數私家車九成時間都處於閒置狀態。優步和滴滴先後崛起,讓閒置的私家車得以為緩解交通擁堵和解決環境污染髮揮巨大作用,而當24小時不停歇的自動駕駛和5G技術疊加其上時,這種作用會被成倍放大。
傳統的叫車服務和租車服務,一定程度上改變了我們與汽車的關係,相當於去一個地方不必非要開自己的車。自2010年優步成立以來,目前其業務已擴展至全球77個國家和地區的600多個城市,每天提供千萬人次的出行服務,給社會和大眾帶來的影響顯而易見。
進入2018年,火藥味十足的話題便是美團成功上線,美團打車入駐上海,搶佔滴滴市場份額,3天內取得70萬的訂單量;同時,高德地圖在3月27日宣佈推出順風車業務(2018年8月26日,高德地圖已下線該業務)。從滴滴、美團、高德的舉動不難看出,出行領域的獨角獸們認準了共享出行這塊大蛋糕。
此外,汽車分時租賃的發展勢頭也比較迅猛。這種模式在歐美國家已經有超過十年的運營時間。2013年,上海也開始推廣分時租賃汽車。
可以預見,在出行領域,5G正式商用之後,專車、出租車、租車和分時租賃等多種服務將與自動駕駛技術充分融合,為民眾提供更加安全高效的出行服務方式,共享汽車的內涵會更加豐富。
可以預見的是,這種共享汽車會出現如下場景:用户在智能終端尋找車輛,點擊我要上車,輸入上車地點,然後汽車自動從停車位駛出,來到用户所在的位置。用户上車後,汽車自動匹配相關路線,智能決策,駛向目的地。到達目的地後,用户只需點擊我要泊車,汽車就會自動駛入泊車位,等待下一位用户的光臨。
未來,人們還要不要買車,私家車會不會被共享汽車完全取代,要看這些共享新模式能在多大程度上滿足人們的出行需求,而這一切只能由時間和市場來檢驗。
值得一提的是,無論是新能源汽車逐漸取代燃油車,還是共享出行取代私家車,汽車行業的進化正在發生。而智能交通的快速發展,將為人類帶來全新的出行體驗,“自動駕駛+共享汽車”才是真正的汽車共享。
5G網絡廣泛覆蓋後,人類將進入智能交通的時代,很大可能是所有車都成為共享汽車,佔有汽車的人只是少數有特殊需要的人羣,對於普通人而言,需要車時,智能交通系統就可以派一輛車來接你,你只需要支付服務費用即可。這些車不需要人來駕駛,成本也很低。因為智能交通體系的支撐,這些車不會擁堵,使用效率高,安全性可靠。
因此,今天的打車應用,一定程度上在為未來的服務模式提供嘗試,只是這些車今天還是由人來駕駛,成本還較高。

《5G時代》,項立剛著,中國人民大學出版社(想入手的點這裏)
本文系觀察者網獨家稿件,未經授權,不得轉載。