ITS技术发展回顾：智能运输系统设计

我们先后与美国的主要交通部门[包括交通部（DOT）、美国联邦公路管理局和各州运输部等]进行了广泛、深入和坦诚的交流。仔细分析讨论后发现，到目前为止ITS仍没有取得长足进步的原因，也许是因为我们面临的一些强大且持久的挑战。对政策制定者和交通管理者来说，不断深入研究、讨论和思考这些问题是非常重要的。否则，ITS可能会继续停滞不前，这最终可能会导致公众对其失望而过早地放弃它。

第一个挑战是，ITS内部存在一个强大的障碍，阻碍我们去想象ITS将带来怎样的革命性变化，而这些变化将大大改善我们的生活质量，并且给当今乃至未来的社会创造丰厚的利益。历史表明，阻碍我们进步的一个最大的障碍在于我们缺乏对未来的想象力，并且我们还拒绝承认这一事实。如果缺乏信念，我们就会失去为获取成功而努力的动力，那么，即使是最伟大的想法也将会以失败告终。当我们在这个障碍中挣扎时，一个事实可能会对我们产生极大帮助：伟大的教育家和思想家，无论是什么民族、文化，在什么时间，他们一直都在强调想象力的重要性。今天，大部分科学家和工程师们把想象力看作是一种软科学，与之相对应的是硬科学，即物理、数学等。目前，在世界上任何地方都没有将想象力放入正式的高等教育课程。然而，具有讽刺意味的是，在所有领域，包括科学、数学和工程中的每一个伟大的概念和原理无一例外地都开始于直觉和想象的世界，然后，再通过巨大的努力，这些概念才最终成为社会的基础和支柱。战车的车轮、可远距离投掷的武器、整个数字系统、自然语言中的语法、音乐的节奏、傅里叶分析、相量分析（电气工程中最难的概念之一）、晶体管、离散数字计算机、杜比噪声消除系统、炸药，甚至是打败黄金成为世界第一法定储备货币的强大的美元等，所有这些都是起源于想象。这种现象已经成为“humble beginnings”一词的来源。我们难以想象如果没有这些宝贵的概念和根据这些概念生产的产品，世界会是什么样吗？在第2章中，我们将重点阐述这个现象，并解释我们要怎样去接受它。正如拉丁语FIAT的意思一样：让它去做吧。FIAT纸币是法定货币，它的价值仅仅来自于政府的有关法令：这些钱是法定货币。而它本身不具有任何内在价值，也不依赖于任何有形的商品，包括黄金、白银和贵重金属，而对它的信心却来自于对国家经济和稳定的信任。因此，要相信我们的想象力，必将能引领ITS的进步。

第二个挑战或许可以称为是自我设限。大部分的运输从业人员似乎已经渐渐相信现实世界的问题非常复杂，永远也不可能通过ITS得到解决。许多交通官员与我们分享了他们在不同的背景和环境下碰到的挫折。几年前交通部的一位高官在作观察报告时（这里改述其意思），得出了一个有代表性的经典评论：任何ITS项目都不可能满足实际的交通需求，因此很难说在设计决策和选择方案过程中到底需要哪些知识，所以一味探究ITS项目的效果是没有意义的。看看下面这个真实的故事：在1995～1996年间，10号州际公路（I-10）上，从凤凰机场到美国的亚利桑那玉女溪那段路只有单向两车道，在高峰期常常堵塞严重。后来，亚利桑那州的人口经历了奇迹般的增长，新小区沿着I-10公路四处涌现。人们的出行逐渐感到不便，并且出行费用很高。为此亚利桑那州交通部开始了一项雄心勃勃的计划：拓宽I-10公路为单向3车道。将近1年的工作之后，这条路重新开放，成为双向6车道。起初，这极大地改善了当地交通状况，拥挤几乎消失了，沿I-10公路乘车上下班变得轻而易举。但是，这种现象出现后不到6个月的时间内，交通拥堵又重新出现，情况又回到了一年半前的状态。也就是说，不到一年半的时间，由于人口的膨胀，使6车道的I-10公路变得毫无作用。因此，交通官员的沮丧是很容易理解的。然而，幸运的是，我们已经引进了一个新的原理^[5]：间接测定输入刺激；或以一个稳定的判断标准，去弱化问题的严格性。它是基于音响工程和逻辑原则，体现了一个全新的且具有实用性的思想，本书将在后面的章节中解释这个原理。(www.xing528.com)

第三个挑战是教育。2000年末，一位交通部的高级官员告诉我们，交通部迫切需要先进的模拟器以研究和评估ITS项目的效果。他们已委托了一家研究所，对顶级供应商和一间著名的学术机构提供的51套最先进的ITS模拟器进行评估。经过综合测试，研究所和交通部的结论都是：这些模拟器全部不可接受。这件事证明了我们长期坚持的专业意见是正确的：即任何一个项目的完整模拟研究，都需要具有真才实学和专业知识的团队根据这个项目的需要从零开始进行开发。“罐装式”的模拟器是不可能满足ITS项目对灵活性的要求的。我们知道，一个复杂的问题永远不可能会被全部预知，这意味着使用有限选项集的“预处理式”模拟器来预测一个既定问题的所有复杂需求，即使可能，也是很困难的。在美国国防部，尤其是美国陆军，在过去30年中已经花费了没有数十亿，也有数亿美元，去完善他们自己的罐装式软件模拟器，以用于战区的规划和实际操作。通过与军方高层官员坦诚讨论后得知，它的研究进展可以描述为突飞猛进。我们相信，如果在各军部阶层普及建模和仿真的专业知识，就可以在和敌人实际战斗前对作战计划进行更深入的研究，就可以避免许多任务的失败和人员的伤亡。美国交通部关于“预处理式”模拟器的调查结果证实了我们的想法：即为了保持在ITS研究和高科技产业中的领先，美国需要一系列卓越的创新，以实现①将行为模型和异步分布式仿真引入主流的研究和教育领域；②以学士到博士甚至更高的教育水平训练学生，在这个领域中培养出真正优秀的人才。

第四个挑战表现在缺乏对ITS研究和发展的正确引导，不仅如此，更糟糕的是，还可能无意间强化了不当的动机，在优先发展哪项ITS技术这一问题上对运输从业人员进行了误导。自1997年以来，为了监测拥挤和检测事故，政府投入了大量资金和精力，在红绿灯信号控制路口安装了许多摄像头。而实际上，检测拥挤的自动化设备和装置早已研发成功，相对于高空摄像头的开销，它只需要1%的安装成本，而在系统整个生命周期中的运营成本甚至不到高空摄像头的0.01%。交通部官员不是不知道这些事实，但是他们依然选择花费高额费用安装高空摄像头，主要原因是因为这些摄像头能让人们产生一种成就感和进步的错觉。其实这些摄像头本身也并不能代表ITS的真正进步，在全国范围内强制安装摄像头，只是使我们的注意力从改善路况的需求上转移开而已。在这个高科技产业占主导地位且充满竞争的时代，我们必须为ITS的工程研究人员提供真正自由的空间，使他们能认真而耐心地面对ITS中真正艰巨的挑战。