區(qū)塊鏈技術(shù)在智能交通領(lǐng)域的融合應(yīng)用

運(yùn)力強(qiáng)勁、運(yùn)能充沛的城市交通系統(tǒng)能夠支撐城市在政治、經(jīng)濟(jì)、文化、民生等各方面和諧、健康的發(fā)展。合理利用城市交通設(shè)施資源，充分考慮社會(huì)公眾的出行需要，利用飛快發(fā)展的新技術(shù)，轉(zhuǎn)變思想提升城市交通綜合管理質(zhì)量，解決交通擁堵、交通安全、環(huán)境污染等問(wèn)題，是上海邁向卓越的全球城市需要關(guān)注的重點(diǎn)。

人、車(chē)和交通基礎(chǔ)設(shè)施是城市交通系統(tǒng)的三大核心元素。城市交通系統(tǒng)的現(xiàn)狀是，移動(dòng)客流、車(chē)流體量大，人們的出行需求難以預(yù)測(cè)，基礎(chǔ)設(shè)施配置不均。僅采用傳統(tǒng)的、基于經(jīng)驗(yàn)的交通管理決策機(jī)制已無(wú)法滿足城市精細(xì)化管理的需求。

信息技術(shù)的蓬勃發(fā)展促使城市交通綜合管理決策從經(jīng)驗(yàn)驅(qū)動(dòng)向大數(shù)據(jù)智能驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)變。在信息采集方面，通過(guò)集成智能感知技術(shù)，交通部門(mén)可獲取車(chē)輛GPS、城市道路圖片/視頻等動(dòng)靜態(tài)多源異構(gòu)大數(shù)據(jù)。

在信息分析方面，應(yīng)用人工智能策略對(duì)海量大數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘分析，獲取公交線網(wǎng)、道路擁堵、交通安全等各類(lèi)指數(shù)或指標(biāo)體系，支撐職能部門(mén)做出智能化管理決策。在信息存儲(chǔ)計(jì)算方面，應(yīng)用云存儲(chǔ)和云計(jì)算技術(shù)實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與計(jì)算。在信息服務(wù)方面，集結(jié)車(chē)聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，公眾通過(guò)實(shí)時(shí)交通信息展板、信息交互平臺(tái)獲取所需信息，實(shí)現(xiàn)便捷安全出行。

在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的今天，各學(xué)科知識(shí)交叉融合。城市交通綜合管理理念的不斷創(chuàng)新離不開(kāi)新學(xué)科、新思想的凝聚。

近年來(lái)，區(qū)塊鏈技術(shù)在金融領(lǐng)域得到了非常成功的應(yīng)用。區(qū)塊鏈技術(shù)能應(yīng)用在城市交通領(lǐng)域嗎？當(dāng)然可以。區(qū)塊鏈?zhǔn)且粋€(gè)分布式的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，區(qū)塊鏈中每一個(gè)節(jié)點(diǎn)平等，無(wú)中央管理者，任一用戶可以通過(guò)共識(shí)過(guò)程為下一個(gè)節(jié)點(diǎn)上傳數(shù)據(jù)信息。區(qū)塊鏈的最大特點(diǎn)是，去中心化、平等公開(kāi)，一旦鏈接成功，數(shù)據(jù)難以篡改且所有節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)保持一致，在智能交通領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。

現(xiàn)代生活節(jié)奏加快，越來(lái)越多的人選擇以車(chē)代步。車(chē)輛數(shù)目的節(jié)節(jié)攀升必然導(dǎo)致尾氣排放量激增，環(huán)境污染日漸嚴(yán)重。為此，各大城市為了更好地保護(hù)生態(tài)環(huán)境，倡導(dǎo)節(jié)能減排、綠色出行，鼓勵(lì)公眾使用新能源電動(dòng)汽車(chē)。

要實(shí)現(xiàn)綠色出行，用戶在電池能量不足時(shí)能夠方便、及時(shí)地找到充電站充電是首先要解決的問(wèn)題。當(dāng)前，在一系列優(yōu)惠政策的刺激下，各大城市的新能源汽車(chē)保有量快速增長(zhǎng)。同時(shí)，像EVCARD這類(lèi)共享新能源汽車(chē)企業(yè)的出現(xiàn)，讓越來(lái)越多的人愿意選擇新能源汽車(chē)作為交通工具。

然而，目前充電樁數(shù)量有限且配置不平衡。如何讓用戶從數(shù)量有限且空間分布不均的充電樁中選擇合適的進(jìn)行充電，是亟待解決的問(wèn)題。

當(dāng)前，一些充電APP借助車(chē)載信息網(wǎng)絡(luò)幫助用戶完成停車(chē)/充電的交易操作。通常，用戶可登錄APP查看可用充電樁的地理分布，然后依據(jù)自己的意愿隨機(jī)選擇。整個(gè)選擇交易過(guò)程由后臺(tái)中央處理實(shí)體完成。這樣的方法，一方面沒(méi)有充分考慮出行者個(gè)體需求的差異性，另一方面采用了集中式的管理模式，無(wú)法保證人或機(jī)器之間的透明、公平、不可撤銷(xiāo)的電子交易。

因此，引入?yún)^(qū)塊鏈的概念，采用“去中心化”的智能充電合同，可以有效地幫助用戶選擇最方便的停車(chē)/充電位置，完全自主地選擇服務(wù)。具體架構(gòu)包括4個(gè)層級(jí)：用戶層、車(chē)載信息交互層、智能合同層和目標(biāo)層。

具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程為，用戶綜合考慮包括計(jì)劃路線、汽車(chē)電池狀態(tài)、等待時(shí)間、估計(jì)充電時(shí)間等用戶層和目標(biāo)層信息，然后向沿途各充電站提出付費(fèi)申請(qǐng)。所有用戶平等、公平，一旦智能合同得以執(zhí)行，用戶確定最終停車(chē)/充電的位置和價(jià)格。

當(dāng)然，區(qū)塊鏈技術(shù)在新能源汽車(chē)停車(chē)/充電應(yīng)用場(chǎng)景中還有問(wèn)題需要做進(jìn)一步研究。例如，智能節(jié)點(diǎn)如何定義和操作？交易性能如何保證？實(shí)際用戶需求如何評(píng)估？各類(lèi)用戶的可靠性如何比較？

城市交通問(wèn)題涉及方面眾多，獲得交通信息的渠道涉及各個(gè)層面。然而，各類(lèi)交通信息從采集到分析，從發(fā)布到更新，整個(gè)流程都是由交通職能部門(mén)管控的，公眾與其他政府職能部門(mén)參與甚少。綜合利用公眾與各政府部門(mén)所有的信息資源，充分調(diào)動(dòng)各級(jí)政府和社會(huì)公眾等多元力量參與管理，才能實(shí)現(xiàn)更靈活、有效的信息管理模式。

采取完全開(kāi)放的信息管理模式，讓公眾都可作為節(jié)點(diǎn)鏈接信息平臺(tái)，任意讀取或發(fā)布交通信息，這種方式并不可取。因?yàn)閮H僅采用完全開(kāi)放的、基于公有鏈模式的信息管理，會(huì)帶來(lái)兩個(gè)致命的問(wèn)題。第一，難以保證公眾上傳的交通信息是真實(shí)準(zhǔn)確的。區(qū)塊鏈技術(shù)的數(shù)據(jù)無(wú)法篡改性決定了節(jié)點(diǎn)一旦鏈接成功，發(fā)布的信息很難修改。第二，發(fā)布的信息即使真實(shí)準(zhǔn)確，數(shù)據(jù)完全透明公開(kāi)可能會(huì)帶來(lái)一系列不可預(yù)測(cè)的交通運(yùn)行問(wèn)題。

有效利用社會(huì)公眾提供的共籌交通信息，必須做到既能放權(quán)給公眾，讓其參與交通管理，提高管理的靈活性，又能?chē)?yán)格管控公眾發(fā)布的信息，避免不可預(yù)測(cè)性。

因此，我們采用多類(lèi)型區(qū)塊鏈協(xié)同的交通信息管理模式，放權(quán)給公眾的同時(shí)兼顧信息的合理管控。對(duì)交通職能部門(mén)采取基于私有鏈的信息管理模式，即在信任度高的職能部門(mén)建立區(qū)塊鏈，讀取權(quán)限對(duì)公眾有一定程度的限制。

在這樣的模式下，節(jié)點(diǎn)信任度高，鏈接速度快，數(shù)據(jù)不會(huì)輕易地被擁有網(wǎng)絡(luò)連接的任何人獲得，可以更好地保障數(shù)據(jù)隱私。對(duì)于社會(huì)公眾，采用開(kāi)放式的區(qū)塊鏈平臺(tái)，對(duì)安全性、準(zhǔn)確性和信任度等需求較低的信息，采用相對(duì)公開(kāi)透明的區(qū)塊鏈模式實(shí)現(xiàn)信息的發(fā)布和流通。通過(guò)多等級(jí)、多鏈協(xié)同的方式，積極調(diào)動(dòng)多元力量參與交通管理。

當(dāng)然，多鏈之間信息如何融合，如何確定信息的信任度，這些問(wèn)題仍需進(jìn)一步研究。

隨著車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，車(chē)輛通過(guò)先進(jìn)的智能感知技術(shù)，可以完成自身和周?chē)煌顟B(tài)的采集。在車(chē)載通信系統(tǒng)和車(chē)輛終端控制系統(tǒng)的輔助下，車(chē)輛可以為用戶提供路徑導(dǎo)航、智能避障等功能。

車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的核心是，每一輛車(chē)?yán)密?chē)載單元與其他車(chē)輛、固定基站之間的通信，一方面實(shí)現(xiàn)交通信息的大范圍協(xié)同與共享，另一方面通過(guò)這些信息實(shí)現(xiàn)自身的智能避障等功能。

然而，信息一旦泄露或者被黑客篡改，原本想保護(hù)用戶安全的智能避障功能可能會(huì)成為危害用戶生命的功能。因此，只有充分考慮異質(zhì)性信息網(wǎng)絡(luò)的特性（車(chē)輛節(jié)點(diǎn)數(shù)量多、移動(dòng)性強(qiáng)、切換頻繁、傳輸信息多源異構(gòu)），采用計(jì)算快速的信息安全技術(shù)，才能保證車(chē)輛網(wǎng)絡(luò)中用戶信息的安全性和有效性。

采取基于分散區(qū)塊鏈結(jié)構(gòu)的分布式密鑰管理方案，可以更好地保證車(chē)輛信息交互的安全性。

利用區(qū)塊鏈的共識(shí)過(guò)程、封裝塊來(lái)傳輸密鑰，然后在相同的安全域內(nèi)對(duì)車(chē)輛進(jìn)行重新編碼，從而充分利用區(qū)塊鏈中數(shù)據(jù)無(wú)法篡改這一特性，保證數(shù)據(jù)的安全。此外，選擇動(dòng)態(tài)方案可以進(jìn)一步減少車(chē)輛交接期間的密鑰傳輸時(shí)間，適應(yīng)不同車(chē)流量水平下的通信場(chǎng)景。

隨著大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、人工智能、智能感知技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)的蓬勃發(fā)展，城市交通綜合管理不僅要繼承傳統(tǒng)、規(guī)范流程，還要轉(zhuǎn)變思路、創(chuàng)新發(fā)展，實(shí)現(xiàn)智能化、人性化、靈活有效的多元化管理模式。在交通信息化快速發(fā)展的浪潮中，區(qū)塊鏈技術(shù)必將以其去中心化、數(shù)據(jù)無(wú)篡改性和數(shù)據(jù)公開(kāi)透明的特質(zhì)脫穎而出，在城市交通的方方面面融合創(chuàng)新，發(fā)光發(fā)熱。