美国运输部（DOT）《 人工智能在交通领域的潜在应用总结》，118页报告

引言

背景

人工智能 (AI) 正在彻底改变各行各业，使机器能够从经验中学习、适应和执行需要人类认知的任务。人工智能在 60 多年前首次被概念化，人们对人工智能应用程序的兴趣有升有降。在过去十年中，有几个因素促成了人工智能的近期复苏，包括计算能力的提高、海量数据存储以及人工智能算法方法的创新（包括机器学习）。

人工智能已被广泛接受，并有望在生产力、效率和生活质量方面带来相当大的好处。人工智能在银行和金融行业的欺诈检测和高频股票交易方面发挥着重要作用。人工智能在国家安全中用于网络安全和对象/威胁识别。人工智能在医疗保健中用于分析医疗数据以帮助诊断并预测患者的有效治疗方案。当前人工智能子领域和技术有望扩展到交通生态系统——具有潜在的变革性影响。

智能交通系统 (ITS) 联合项目办公室 (JPO) 及其模式合作伙伴在利用互联汽车 (CV)、自动驾驶汽车 (AV)、共享出行等新兴技术解决移动性、安全性和公平性方面的基本问题方面一直处于领先地位服务和便利的交通能力。在过去的几年里，美国运输部 (USDOT) 对人工智能的探索有了巨大的发展（Thompson D.，2019 年）。 USDOT 的一些模态管理机构，包括联邦公路管理局 (FHWA)、联邦铁路管理局 (FRA) 和联邦航空管理局 (FAA)，一直处于采用人工智能解决方案交付任务的最前沿。基于 AI 的应用程序已用于视频分析、异常检测、安全分析和数据融合。例如，FHWA 的探索性高级研究计划资助了人工智能技术的开发，用于收集大量交通数据，包括安全数据，以发现趋势并识别看似不同的数据流之间的关系，并用于视频分析以帮助确定驾驶员行为各种驾驶场景（美国运输部，2019）。 FHWA 的交通分析工具 (TAT) 计划正在研究使用 AI 开发预测技术和评估工具（FHWA ATDM，2020）。 FHWA 的高级交通和拥堵管理技术部署 (ATCMTD) 计划最近获得了超过 1600 万美元的赠款，用于开发人工智能驱动的多式联运管理解决方案（USDOT，2020 年）。FRA 正在开发一套使用人工智能和无人机系统 (UAS) 进行预测分析和入侵者检测的技术（Baillargeon，2019 年）。其他机构，例如联邦运输管理局 (FTA)、联邦汽车运输安全管理局 (FMCSA) 以及管道和危险材料安全管理局 (PHMSA)，正在探索人工智能必须在公民中提供的承诺——

2019 年 2 月 11 日，签署了关于保持美国在人工智能领域的领导地位的第 13859 号行政命令，以实施一项政府战略，将人工智能提升为其关键优先科学技术领域之一（白宫，2019 年）。 USDOT 战略计划（2018-2022 年）将“创新：引领创新实践和技术的开发和部署，以提高国家交通系统的安全性和性能”作为四个战略目标之一（美国交通部，2018 ）。结合 USDOT 的战略目标和行政命令，ITS JPO 将人工智能研究确定为优先领域，以加速州和地方机构采用人工智能来解决交通问题。为此，USDOT 确定了与新兴支持 AI 的交通运输应用程序合作的两种关键方式：(i) 将 AI 集成到安全关键领域，以及 (ii) 采用和部署基于 AI 的工具，改善企业职能的交付（美国交通部，2019 年）。

目的

本报告的目的是确定可用于解决特定交通问题和需求的人工智能应用类别，并根据文献综述，在每个类别下提供现有和潜在的人工智能应用的高级总结。

结构

该报告的组织结构如下：
• 第 2 章确定并定义了 11 大类支持人工智能的应用程序，这些应用程序可用于解决特定的交通问题和需求。 • 第 3 章提供了与 11 个类别对应的支持 AI 的应用程序的摘要描述。每个部分对应一个类别，包括对该类别下现有和潜在的人工智能应用程序的摘要描述，以及 USDOT 在投资该类别下的人工智能应用程序方面的潜在作用。本章还总结了所有类别中常见的使用人工智能的风险和障碍。 • 第 4 章介绍了结论和后续开发。