人工智能教案六：智能交通,人工智能在智能交通的应用

('授课周次第周授课时间课程章节模块四：人工智能之智能交通教学目的1、了解功能汽车向智能汽车时代发展的历史必然性；2、熟悉智能汽车发展方向；3、掌握汽车智能化的四层组成系统。内容提要及板书设计导入：人工智能与未来生活1.1智能汽车真的要来了汽车智能化的必然趋势智能网联汽车的定义1.2技术原理浅析（1）四大组成模块——“感、观、想、做”（内容：附电子课件）重点、难点及解决方案重点：汽车智能化的发展过程智能汽车四大组成模块难点：智能汽车四大组成模块解决方案：以车喻人，采用形象生动的语言将人的感知判断控制行为与汽车相结合，以加强记忆与理解教学内容时间分配序号教学内容学时分配1课程导入5′2智能汽车发展背景5′3智能汽车基本概念10′4智能汽车基本结构15′5小结5′教学手段多媒体教学形式（在右栏勾选）理实一体（√）理论教学（）实验（）实训（）上机（）作业作业完成方式书面（√）电子（）教学后记学生喜好观看科幻大片，对人工智能元素抱有无限憧憬，其中大量的智能汽车概念片段更表现出强烈的求知欲与探索欲，易于营造灵动活跃的教学气氛。附页：序号具体内容（课堂组织和教学过程设计）授课改进意见及实时教学效果记录智能汽车时代导入：人工智能与未来生活一、你想象的未来生活会是怎样？在科技前行的漫长历史河流中，科学幻想始终以其丰富的想象力、深邃的洞察力成为黑暗苍穹上吸引人们的璀璨群星，成为指引着人们超越自身、探索未知的灼灼信仰。科幻电影正是科学幻想的产物，那些难忘的影像与经典的瞬间中，深邃的思想和丰饶的想象神奇地交相辉映。[播放电影片段]1.《霹雳游侠》：维护正义的智能跑车汽车是可以和人类一起承担维护正义的智能跑车，不仅有着炫酷的内饰，五颜六色的触屏按键，同时还有一台无所不能的超级电脑，任何安全系统在它面前都不堪一击；还有蝙蝠侠的战舰，装甲级车身，穿墙下海轻而易举，全方位守护着蝙蝠侠的安全。2.《海底城》：LotusEsprit1系列下海汽车科幻电影中的车型总是让人的想象力炸裂。上天入地还不够，高科技的汽车还必须能下海。《海底城》中LotusEsprit1系列汽车，就是货真价实的多功能潜艇啊！3.《谍中谍4》——幽灵协议作为特工，如果没有一辆科技出众的座驾，就像是印度菜中缺少了咖喱一样，令人觉得遗憾不已。当宝马VisionED出现在银幕上时，首先被它独特而又犀利的超跑造型所吸引，其次则是缺少了内燃机轰鸣的行驶状态，只是伴随着电机的鸣叫一闪而过。在某种程度上，这些灿烂的想象恰好是科学的前进指南，它们揣测着、预示着科技的发展方向。而科技总是乐于满足人类的想象，并且不甘于仅仅满足想象。我们不妨去了解这些想象，去了解人类对科学的期待。因为未来或许就藏在历史中，就藏在人类的大脑深处。[解释AI人工智能定义]到这里，或许同学们有疑问，AI是什么？AI人工智能一定就是机器人吗？如何定义？其实AI大至火箭发射、太空探测、国防装备，小至手臂机器人、汽车喷漆、看病诊断、天气预测等，早已渗透日常。根据AI实力分成弱AI、强AI和超AI。目前，淘宝个性化推荐、语音助手和语音识别、扫地机器人等均属于弱AI的产物；当下围棋机器人Alphago仅是一套高级智能程序，但在棋艺上已经远超人类；可见人工智能远比我们想象的丰富的多得多。简单说，AI人工智能就是运用知识来解决问题，研究人的方法和技术，模仿、延伸和扩展人的智能，从而实现机器智能，使之也具备听、说、读、写、思考、学习、适应环境变化、解决各种实际问题的能力。[解释智能汽车时代发展必然性]在市场经济背景下，每个时代和社会需求的产品有着必然性。当前全球正从制造经济向创新经济、服务经济和共享经济转型。这是一个崭新的时代和社会形态，将对各行各业产生积极和深远的影响，具体到汽车行业，便是催生了目前我们都在讨论的智能汽车。几年前，有一本名叫《车联网：决战第四屏》的书着实火了一阵。这本书向人们揭开了未来的一角：汽车里的屏将是自电脑、电视、手机之后，另一块“最重要的屏”，而这背后的意义是：汽车被认为是继手机之后，下一个智能终端。因此，智能汽车时代随之而来。1.1智能汽车真的要来了一、车辆人的嗅觉那么智能汽车到底是什么样的呢？未来，它将不仅仅是一个交通工具，在便利性上它将打败手机，成为最好用、最便利的移动终端，并且，它将更像是一个有血有肉的声明，以及一个生活的伙伴。[场景预设]场景①：车子会记住经常走的路线或是你喜欢做的事。例如你在回家的路上经常停下来在一家店买咖啡，车子快到那里的时候就会蹦出来一个对话框，问你：「今天要不要买咖啡？拿铁还是美式？」然后你回答：「喝美式。」车子立刻会给这咖啡店下指令，等你开到店门口，咖啡已经做好了，直接给你递上来。场景②：比如你开车回家路上会遇到一个减速带，车子会记住并且自动调整底盘，让你比较舒服地开过这个减速带。在停车场的时候，会自动扫描你的停车牌，自动从你的支付宝扣掉停车费，并把栅栏打开。这些都不是太难的应用，但都能让车变得更聪明，包括语音识别。场景③：“请带我去母校！”试想，当你对一辆车发出目的地指令时，它会根据路况选择最优路线，并且在完全不需要你来驾驶的情况下带你去任何你想去的目的地。车辆人往往要看得更长远一些，大趋势就是车联网和无人驾驶。实现车联网可以改良交通环境、降低交通事故、节能减排；实现无人驾驶可以解决行程最后一公里、解放双手双足、高效快捷舒适。二者的结合即为当下主流热门话题：智能网联汽车。二、智能网联汽车定义搭载先进车载传感器、控制器、执行器等，融合现代通信与网络技术，实现人、车、路、后台等智能信息交换共享，具备复杂环境感知、智能决策、协同控制和执行等功能，可实现安全、舒适、节能、高效行驶，并最终可替代人来操作的新一代汽车。三、智能汽车发展方向汽车工程协会（SAE）根据不同路况，提出了自动驾驶分级标准，根据道路适应性将自动驾驶分为五个级别（Level0~Level5）。显然，多数人所理解的高度自动化的自动驾驶是Level5级别，也就是自动驾驶的最高形态，但Level5级别的高度自动化驾驶离量产目前还比较遥远，所以，先拥有成熟的驾驶辅助系统（也就是满足Level1~Level3级别）是实现高度自动化的基础。1.2技术原理浅析（1）一、追逐汽车智能化“妄想”车代替人？先把车变成“人”！人车“眼耳”——“激光雷达、视觉相机”等传感器感知层“部分大脑”——“视觉系统识别”认知层“大脑”——“算法处理”输出指令决策层“手脚”——“刹车、油门、档位”控制层总结总的来说，“站在风口上，猪都能飞”，这是雷军曾用来形容互联网经济的一句名言。当下不止互联网，在汽车领域同样如此，能够抓住市场的潮流必定能会取得优异的成绩。在移动互联和信息化时代的浪潮下，人工智能对于汽车行业来说，只要汽车够人性化，他将从冷冰冰的机械进化成“高智商、高情商”的移动出行伙伴。智能交通系统导入：未来的智能交通系统一、组织学生讨论现今社会，交通存在哪些问题？拥堵车祸污染拥堵：中国交通阻塞每年造成的损失约为5-8%GDP；北京市年损失7.5%的GDP。美国每年因交通阻塞造成约42亿小时的阻塞时间及780亿美元的直接经济损失；车祸：全球每年约有124万人死于交通事故，每年造成的经济损失高达5180亿美元。中国交通事故死伤人数连续十年高居世界第一。2010年中国汽车保有量为9086万辆，有6.5万人死于车祸；日本汽车保有量为7000多万辆，只有4863人死于车祸；美国汽车保有量为2亿多辆，只有3.29万人死于车祸。污染：空气质量已经成为人们非常关心的话题，出门之前除了要查看天气情况之外，很多人也会查一查空气质量预报，来安排当天的活动。汽车尾气排放是重要的空气污染来源，对空气质量影响很大。那么我们未来该如何解决这些问题呢？一起来看一个未来智能交通的短片。从短片中我们得出以下几点：未来汽车用新能源居多，自然污染就少了。先进的信息技术、通讯技术、传感技术、控制技术以及计算机技术集成于汽车，想碰瓷都难，更不用说车祸了。未来的出行方式一定会发生改变，结合智能交通的普及，道路拥堵也会得到大大的改善。1.1当今的智能交通能为我们做什么？前阶段坐领导的车，过高速收费站的时候，领导感慨到现在的交通真是越来越方便了，你看我两天前办了个ETC现在过收费站都不带停的！而且过路费啊还打了八折。那么ETC自动收费是智能交通完成的吗？除了它在生活中还有哪些实例？请同学们思考并回答。（1）共享自行车讲述：自行车具有低碳无污染、不容易拥堵这些优点，我们发现身边骑自行车的人越来越多了，尤其是大街上到处可见的共享单车。（课件出示图片）共享单车有什么特点？交流汇报：随时可以找到，随扫、随用、随骑、随还。交流：一般你们是怎么找到共享单车的。（专用APP、微信、百度地图……）思考：通过手机APP或相关程序为什么能够找到共享单车呢？你认为可能用到了什么技术？课件出示图片：演示：操作找车、解锁过程。通过共享单车案例我们了解到共享自行车可以实现自动定位、在线找车，使同一辆自行车和众多的不同个体建立了联系，实现自行车资源的共享。（2）智能公交系统讲述：在生活中，除了自行车外，公共交通也是一种绿色低碳出行的出行方式。但乘坐公交车还有两个的问题，一个是“慢”，一个是不清楚车啥时候来。交流：你们知道相关部门采取了哪些措施吗？讲解：①公交车专行道。②聪明的红绿灯。③智能显示站台。④掌上智能公交系统（让学生拿出手机教学生如何使用昆山市掌上公交系统）讨论：为什么有的公交车到了红绿灯路口，绿灯时间会自动延长呢？交通信号灯是怎么识别路口的车辆是公交车的？介绍：公交车电子标识。汽车电子标识就是将车辆的车牌号码等各类信息存储在电子标签中，俗称“电子车牌”。汽车电子标识采用了无源、非接触式、超高频无线射频识别技术（RFID），具有安装维护简便、识别速度快、识别准确率高、双向安全认证等优点，可在汽车高速行驶中远程动态采集，并准确识别车辆登记信息，实现对车辆和道路交通等精细化智能管理。（课件出示图片）智能交通在解决拥堵问题时的实现方式，使车与路建立和谐的通行关系。尤其是在红绿灯路口时，通过感知公交车信息实现的向红绿灯发送公交优先通行指令，延长绿灯或缩短红灯时间，提高人们的出行效率。3、我们一起再来看一则新闻视频加深对智能交通的理解！从上面的视频我们可以看出原来在我们日常生活中已经得到智能交通的帮助，不然在开车的时候一定会浪费更多的时间。那么视频中是如何实现根据车流量和人流量来调解红绿灯的时间长短的呢？介绍：互联网+信号灯系统先通过路口监控，针对实时路况精确计算与评估该区域内的车、人流量。再通过数据分析，优化红绿灯的合理使用，在交通饱和状态下优化区域内最大的通行量，从而实现对交通信号灯的智能控制，改善交通环境，将人工操作成功升级为智能信号灯控制。这就是人工智能管控下的交通。通过“人”“车”“路”数据的管理，让交通变得更通畅。人工智能不仅能够管理实时的交通数据，它还能通过对历史数据的深度挖掘和梳理，形成多维度的综合交通管理策略，缓解交通阻塞，减少交通事故，提高路网通过能力，提升通行效率，降低能源消耗，减轻环境污染。通过学习我们了解到通过先进的信息技术、通信技术、控制技术、传感技术和综合技术有效的集成，可实时分析城市交通流量，调整红绿灯间隔，缩短车辆等待时间，提升城市道路的通行效率，重塑“人”“车”“路”的关系，让学生了解利用人工智能，真正实现“以人为本”的智能交通。1.2、巩固总结下面通过观看做智能交通系统的知名企业宣传片来巩固对智能交通的认识。通过这次课的学习我们认识到：这是一次中国交通运输领域领先世界的创新机遇（车联网在全球尚处于起步阶段，各国基本处在同一起跑线上）。一个新兴产业的诞生意味着有很多就业创业的机会！未来交通管理与服务将全面提升。',)