今日的Google導航可以告訴我們關於準備經過的道路上所有交通擁塞資訊,但問題是我們必須問問自己,Google是如何知道這一資訊的?事實上正是我們在與Google分享這些資訊。人們對資料的敏感性和隱私顧慮,將很快讓他們不再與Google分享這些資訊──那會發生什麼事?幸運的是,我們已經有了答案,也就是智慧太陽能道路(smart solar roadways)。

交通擁塞一直是全球各大科技業者想要解決的另一個問題。美國麻省理工學院(MIT)最近發佈了一段關智慧交叉路口(smart intersection)的視訊,這種智慧交叉路口不需要交通號誌就能解決車輛大排長龍的問題,本文將嘗試解釋其功能,以及它們如何能紓解交通擁塞。

引言

一個出遊計畫若沒有Google地圖和導航真的很難實現,Google導航會告訴我們該走哪條路線才能順利到達目的地,還會提醒我們何處交通非常擁塞,然後我們可以決定是否要重新規劃旅行路線。Google是如何做到這點的呢?事實上是從正在那條路線上旅行的人們那裡即時取得這些資訊的,像你或我這樣的人會分享位置資訊給Google,Google再根據某種演算法並使用相同Google地圖上的一些統計資料,就能告訴我們任何道路上的交通擁塞資訊。

不過如今人們對資料的敏感性越來越強,他們很快會意識到這種資料分享是另一種洩漏隱私的途徑,屆時Google導航就無法告訴我們各段道路上的交通擁塞資訊了;因此我們需要從不同的來源獲得相同的資訊。有兩位非常聰明的研究人員所發明的「智慧太陽能道路」,將很快能夠解決以上問題;接著我們將看到更多有關智慧太陽能道路的資訊,以及它們能如何解決我們很快就會面臨的諸多問題。「智慧交叉路口」則是未來城市裡會出現的另一種智慧基礎設施,本文也將介紹其運作原理。

我們所面臨的交通問題

目前我們面臨的挑戰是都會區越來越嚴重的交通問題;醫療環境改善帶來的人口爆炸,以及大量人口移居城市,是引起交通問題的兩個主要因素。Google地圖或其他導航業者今天可以在任何時候精準地告訴我們任何交通路線上的路況,但未來不一定能再提供幫助,因為他們仰賴道路使用者提供的資料;此外,雖然這些業者到目前為止還能夠與使用者交流路況,但針對交通擁塞問題的完整解決方案一直沒有出現。

儘管有導航應用程式,今日的交通擁塞問題仍然猖獗;大多數人偏好選擇以最短路徑到達目的地。根據一些統計資料,若考量浪費的時間和不必要的燃油消耗,交通擁塞問題導致我們花費的成本大約佔據GDP的2%~4%。

另一項分析則顯示,全球交通擁塞問題研究人員指出,如果要求道路上10%~15%人們重新規劃路線或改變行程,交通擁塞問題就能得到解決;但他們需要一種演算法來幫助他們識別某一時間點需要重新規劃路線的人,這是主要問題所在。幸好,能解決眼前大多數交通問題的科技已經出現,一些著眼未來的解決方案也準備就緒。

解決交通擁塞的新一代解決方案

智慧太陽能道路

太陽能道路是一種智慧型基礎設施架構模塊,可以在未來人們決定不與Google共用位置資訊時為我們提供不同區域的交通路況;實際上它們是一些六邊形太陽能板,互相拼接在一起形成整條道路或停車場、公園等任何路面(圖1)。

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這些道路能夠非常方便地進行交通流量檢測,因為它們能夠檢測重量,而且它們內建了LED,當有物體在它們上面時可以點亮這些LED。因此透過計算任意時間點亮的LED數量,就能準確推算出道路上的汽車密度。由於這些太陽能板內建了微控制器控制它們的行為,因此這些道路實際上可以自己與雲端交流它們所在位置的即時交通路況。

智慧太陽能道路有許多好處,這些道路內建了太陽能板,因此它們可以產生可再生電能;此外這些道路內建LED,因此可以點亮不同的圖案,將單向三車道瞬間轉換為雙向四車道,甚至可以在道路上劃出停車區域來,當交通擁塞時再取消停車區域。

還有許多其他指標顯示這些道路是未來的智慧基礎設施:可配置的LED板可以在某段時間將路面轉換為籃球場,再在某段時間轉換為網球場;這些道路可以成為智慧城市基礎設施的一部分,在可預見的將來會證明它們有非常多好處。

智慧交叉路口

具備與汽車通訊能力的基礎設施將成為明日車聯網的一部分,智慧交叉路口就是這樣一種基礎設施單元。如果沒有交通號誌會發生事故嗎?或者有沒有更好的方法能夠確保不會發生事故,還能最大限度地縮短交通擁塞的時間?事實上,如果交通號誌被智慧交叉路口所代替,這些問題都將迎刃而解。

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智慧交叉路口內建雷達子系統,可以用來檢測接近路口的汽車;每個雷達子系統都有一個控制區域,當汽車駛入這個區域時,雷達子系統就能探測到它並與它溝通(圖2)。這些裝置將連續地發射雷達訊號,計算出汽車與路口的距離以及它們接近路口的速度(圖3);它們需要從汽車取得的第三種資訊是即將發生的轉向;這個資訊可以透過安裝在雷達子系統上的攝影機讀取汽車的方向燈閃爍訊號來擷取,也可以透過汽車和雷達裝置之間的Wi-Fi通訊取得。

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所有這些資訊都將從這些雷達收發器發送到所有雷達裝置共用的一個中央處理器(CPU,如圖4);這個CPU將執行運算,並找出兩輛(或更多輛)來自不同方向、但想要進入相同車道並因此可能發生碰撞的汽車。利用汽車的距離和速度資料,並使用預先饋入的交叉路口處汽車之一般轉向軌跡線資料,CPU就能預測出任何可能的碰撞(圖5)。

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在判斷出這些即將碰撞的汽車後,CPU將指揮其中一輛車減速。為了實現這個功能,CPU會將這個資訊傳送給相關的雷達子系統,雷達子系統再使用Wi-Fi訊號將這個資訊發送給目標汽車(圖6);當其中一輛車按照要求減速後,碰撞就得以避免(圖7)。雖然這個系統最適合自動駕駛汽車,但也能良好應用於人類駕駛的連網汽車。

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小結

智慧連網汽車技術的發明,讓我們看到了這個世界的科技佈署如何能有助於解決某些複雜問題的希望;智慧汽車和智慧基礎設施的結合有可能解決許多問題,交通擁塞問題就是其中之一,它需要使用先進的技術來實現強韌且持久的解決方案。智慧道路和智慧交叉路口是未來具有無限可能的例子,明日的智慧城市將擁有許多這樣的智慧基礎設施裝置,它們將一起幫助我們解決許多問題。

編輯:Judith Cheng

(參考原文:Smart automotive infrastructures of the future,by Garima Jain)