郑宇:大数据如何改善城市交通?

《MIT科技评论》发布了2013年全球杰出青年创新者(MIT TR35)评选结果。35名当选者中,出现了六名华人的身影,其中有两位来自国内的企业或机构,分别为微软亚洲研究院主管研究员郑宇,以及华大基因人类认知能力基因组学分析项目负责人赵柏闻。后者年仅21岁。 郑宇在自己的微博中这样描述自己:专注于时空数据挖掘、智能交通和城市计算等领域,致力于以信息科学帮助构建未来城市。他因“城市计算”入围。微软研究院官方博客发布了相关文章,介绍郑宇的研究经验和经历。此前,《MIT科技评论》也报道过郑宇的城市计算。下文综合了上述两篇文章的相关内容。

MIT全球创新者,华人成绩如何

位置、位置、位置。微软亚洲研究院主管研究员郑宇脑海里,充斥的都是这些基于位置的服务。如今,关于城市计算的研究,将他带至一个更为开阔的平台。

8月21日,郑宇被《MIT科技评论》杂志评选为35位35岁以下创新者之一(TR35)。这一荣誉针对35岁以下的青年才俊,每年评选35人,涵盖IT(计算机、通信、网络)和生物医药、商业等领域。榜单上的创新者,后来不少都成为风云人物:雅虎创始人杨致远、Linux之父Linus Torvards、谷歌联合创始人佩奇以及Facebook创始人扎克伯格。 今年34岁的郑宇,来自微软亚洲研究院知识挖掘组(Knowledge Mining group),主要从事基于位置的服务、时空数据挖掘、普适计算和移动社交应用等领域的研究。 “大城市给人们带来了现代化生活,同时也带来了巨大挑战,”郑宇说,“比如污染、能源消耗的增加,以及交通堵塞等。几年前,鉴于城市设施的复杂性和动态性,我们似乎不可能应对这些挑战。如今,传感技术和大规模计算的进步,方便了采集城市空间中各种各样的大数据。这些数据包括人口移动性空气质量、交通流量和地理数据等。” 大数据意味着对城市更丰富的理解。“我们在城市中收集到大量不同数据,我希望能释放这些数据蕴藏的能量,以此解决我们面临的城市问题。”用一句话来概括,就是利用大数据,解决大城市的大问题。

郑宇之前的研究项目为他现在的研究奠定了基础。Photo2Search是一个基于网络数据库的搜索方式,凭借手机摄像头抓取的图片,便可实现搜索;基于地理位置的社交网络服务GeoLife,允许用户分享生活体验,以及通过历史位置建立联系。 对于郑宇来说,城市计算是一个集合了大数据采集、整合和分析的过程。大数据来源多样而广泛,比如传感器、设备、车辆、建筑和人类等。城市计算连接了虽不引人注意但无处不在的传感技术,先进的数据管理,以及新颖的可视化方式,以此创造了改善城市环境、人们生活质量和城市运行系统的三赢解决方式。

“从本质上看,装有GPS的出租车可以看作是无处不在的传感器,持续地探寻着一个城市的节奏和脉搏,比如路面上的交通流量、人群的出行模式等。”郑宇在论文《基于出租车的城市计算(Urban Computing with Taxicabs)》中这样写道。通过比较2009到2010年的数据,研究小组指出了城市规划中的效果显著和不显著的区域。例如,城市中一条新建的道路是如何缓解由进入高速公路引起的交通拥堵。

即使一辆出租车并没有进入慢速行驶状态,它的运行轨迹也可以显示出城市交通问题。比如,出租车司机也许会行驶出一条从A点到B点的纡回路线,而不是直线路线。这表示司机清楚,那条直接路线存在拥堵。研究员的算法能够显示,什么时间两个区域的路网与地铁网将无法支持人群在两地穿梭。“通过指出潜在的问题,这个系统给城市规划者展示出值得特别注意的地方。”郑宇表示。

郑宇还表示,在一些情况下,繁忙区域并不是真正存在问题的地方。比如,从区域1来的人流要经过区域2到区域3去,在这种情况下,最好直接连接区域1和区域3,而不是尝试拓宽区域2的道路,或者在分析人群的出行原因后,相应调整区域1的土地使用配置,如增加商业或医疗配套。 两年来,研究小组发现,当城市规划者增添他们算法确定为问题区域间的交通联络线时,交通状况确实好转了。那些确定为问题区域但没有改进的区域,交通状况依然未见好转。

“我希望城市计算可以帮助我们理解城市现象的自然规律,甚至预测未来的城市。”2011年,郑宇与昆士兰大学的周晓方合撰的《计算与空间轨迹(Computing with Spatial Trajectories)》交由施普林洛出版社出版。他坚信,这一方向对于从事计算机科学研究的人来说充满了机会。 “计算机科学已经创造了一个新世界——数字世界,它改变了数十亿人的生活,”他说,“这是一个我们拿着看不见的武器应对真实世界挑战的领域,这是一个我们能使用数字魔法帮助其他学科的领域。”

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