你有沒有因為地鐵和公交車的配合不合理，錯過出站的公交車？又是否受制於地鐵的行進速度，明明也沒有太遠，卻需要每天在地鐵上站一兩個小時？又是否曾經明明快要遲到了，卻還要在安檢口排隊很久？
而對於提供地鐵服務的運營商來說，越來越多的客流量、越來越複雜的地鐵線路，也意味著越來越大的運營挑戰。車輛班次怎樣優化？乘客過閘的速度能不能提高、提高、再提高？人流量突然增加時要怎麼進行引導？速度不同卻運行在同一條線路上的兩輛列車，又要如何合理安排、高效避車？
地鐵已經成為了大城市最重要的交通工具，以人口 1500 萬的廣州為例，廣州地鐵日均旅客數量可以達到 850 萬人次之多，節假日甚至可以超過 1000 萬人次。但不論是對於乘客，還是站在地鐵運營商角度，現有的地鐵運營水平，都還有著明顯的進步空間。
這些都是新加坡工程院院士、新加坡國立大學終身長聘教授李德紘希望解決的問題。他於去年選擇全職加盟廣州人工智慧企業——佳都科技，擔任高級副總裁，兼任全球智能技術研究院院長。
圖 | 李德紘
給地鐵打造作業系統
地鐵作為一個大型的工業系統，還沒能實現工業網際網路要求的新 「四化」：數位化、智能化、網絡化和協調化。李德紘表示，以協調化為例，現在 「線網級」 的地鐵跟過去的 「線路級」 有很大的不同。不同線路之間有著交互的關係，如果班次設計、發車間隔等設計不合理，不僅限制乘客的體驗，也令運營商感到頭疼。
作為粵港澳大灣區 2019 年首位引進的全職外籍院士，李德紘致力於為廣州提供一個同時針對地鐵運營和乘客痛點的一體化解決方案。具體來說，就是一套地鐵的「作業系統」。更進一步，他期待可以把地鐵服務打造成一種全新的未來生活方式。
這套作業系統首先要實現的，就是快速過閘。傳統的讀卡、IC 卡、二維碼過閘方式，速度較慢是一方面，更普遍的問題是並沒有建立起基於乘客身份識別的信息系統。要知道乘客是誰，這不只是基於安全考慮，更多的是要發掘乘客出行的特性，優化出行方式的提供。怎樣實現身份識別？最好的方法就是人臉識別。
對於北上廣這樣體量的城市來說，地鐵站要實現千萬級別乘客量級的人臉識別過閘，是一個世界級的課題。千萬級別的乘客數量，需要建立一個非常龐大的人臉資料庫，還需要非常強大的處理能力，可以讓乘客行進的過程中就快速、準確地完成身份的識別和車費的支付。以廣州地鐵為例，人臉識別的精度要達到 99.9999%。
這背後是一整套採集、分析構成的完整的數據體系，要有大量的傳感設備進行數據採集，還需要運用數據分析的方法，例如邊緣計算平臺、人臉聚類等算法，根據特徵實現快速的人臉檢索。
除了過閘，地鐵安檢已經逐漸成為了地鐵服務的瓶頸和乘客抱怨的主要對象。李德紘也在研究，如何把安檢做得更加省心。當人通過安檢空間的時候，能否人包同檢？儘管人和包的檢測設備是不一樣的，但可以實現當人通過人體安檢設備的時候，就可以同時拿到自己的包，而在這個過程中，還可以順便完成支付的流程。這樣一來，乘客進站的過程就可以大大優化。李德紘表示，他們並不是要實現無感支付，還是要讓乘客意識到他們被扣錢了，但整個乘車的流程應該更加簡便。
而對於運營商來說，大量的硬體設備還可以大大提升車站管理的效率。傳統的地鐵站管理方法需要依靠人工對客流量進行觀察，再根據經驗執行分流預案。但地鐵作業系統可以根據目前和歷史的狀況，根據一套相當複雜的算法和算法系統，利用人工智慧對車站的狀態進行完整的研判，制訂最佳的客流預案。以後的乘客並不會感受到為作業系統提供數據的傳感器的存在，但卻會發現地鐵雖然人還是很多，但忙中有序，而不是忙中有亂。
當乘客通過站廳、到達站臺等車的時候，李德紘希望給乘客提供原本只有運營商才知道的信息，實現乘客和運營商的信息對稱。在站臺門的展示板上，乘客可以知道之後兩班車的到站時間和擁擠情況，自行判斷要不要等下一班不那麼擁擠、但也不至於等太久的車。甚至，在等車期間，還可以觀看基於 5G 提供的視頻、語音的高品質串流數據，更進一步，地鐵站臺門甚至可以變為購物商場，在等車的期間，乘客可以在站臺門這樣一塊巨大的屏幕上完成購物的過程，在目的地車站就可以直接取貨、離開，而無需再購買喚醒一天所需的早餐、咖啡。
李德紘表示，在這一領域，中國大陸的地鐵已經走到了世界的前列。比如準點率高、列車技術先進等等，但現在的地鐵不再單純只是一個出行的場景，更是一個生活場景。
有著深厚城市規劃研究背景的李德紘，長久以來都一直希望可以打造出有溫度、有個性的城市，而不只是表面上的宜居、方便的城市。城市，要為生活帶來鮮明的記憶。在城市的發展中，很多東西都會改變，但地鐵車站的位置和名稱卻很難改變，這使得地鐵站成為了城市生活記憶的重要載體。通過打造地鐵作業系統，李德紘不僅希望可以利用現在的技術提高乘車體驗，更要讓地鐵使用者對其所生活、工作的城市留下一個更加深刻和美好的回憶。
而在城市之外，李德紘還希望利用地鐵作業系統，為一座城市的地鐵賦予服務整個地區的能力。
廣州是整個粵港澳大灣區的幾何中心。粵港澳大灣區一體化的發展，必須要面對的一個問題就是要如何處理人員的快速互通，實現灣區的「一小時生活圈」。而軌道交通，是實現高效、通暢交通的不二之選。
跨城交通可以由高鐵來實現，但高鐵站點距離較遠、高鐵站離生活區也較遠，高鐵並不是最方便的軌道交通方式。與之對應，地鐵每三四公裡甚至更短的距離就有一站，如果可以利用地鐵實現跨城交通，將極大地方便一小時生活圈的形成。然而，過密的站點設置也限制了地鐵的速度，一小時內從廣州搭地鐵到珠海是不現實的。
圖 | 李德紘要用地鐵來打造粵港澳大灣區的一小時生活圈（來源：粵港澳大灣區發展規劃綱要）
解決方案，就是「普快共軌」：同一條線路上，有的車每站必停，有的車則可以呼嘯而過，直接把乘客送到下一個城市。對於乘客來說，只需要在屏蔽門上了解下一班車是慢車還是快車，就可以決定是去隔壁街區看電影，還是去隔壁城市吃飯，但對於列車的安全運行就提出了很高的要求。
首先，快車比慢車發車晚、但到達早，在與慢車相遇的時候必須要避車。如何合理規劃避車的位置和時間，才能在已經達成一定密度的站點上實現普快共軌。此外，列車到站時候產生的風壓，和快速列車過站產生的風壓不是一個量級，因此，屏蔽門和屏蔽門玻璃都要重新設計。而地鐵隧道、避車區的設計也要相應改變。因此，對於未來地鐵來說，乘客體會到的將只有方便快捷，而李德紘他們需要解決的，是背後先進的科技和巨大的工程量。
深耕交通領域
全職來到粵港澳大灣區工作之前，李德紘在新加坡國立大學從事了長達二十年的教學、科研與專業服務工作。
在交通和城市規劃領域，李德紘是毫無疑問的泰鬥級人物。他曾長期專注於交通領域算法的研究，其代表研究之一就是客流的預測算法。在一座城市的公共運輸網絡中，每時每刻都有乘客在四面八方進站出站，上車下車。對於一個只有一條線路的城市來說，想要知道乘客的客流量是很簡單的，只要看進站出站的刷卡數量就可以了。但對於現代化的線網級的城市，要怎麼知道在一個車站下車的乘客，是從哪裡出發、哪裡中轉的呢？李德紘就開發了一套實時的客流預測的算法。與天氣預報相比，這套算法的難度有過之而無不及，它甚至可以讓城市的交通燈與公交車的運行相匹配，在疏解城市擁堵的同時，提高公交系統的運行效率。憑藉著這套算法，李德紘曾經於 2002 年入選《麻省理工科技評論》「35 歲以下科技創新青年 35 人」榜單。
圖 | 李德紘是《麻省理工科技評論》2002 年 35 位 35 歲以下創新者得主。（來源：MIT TECHNOLOGY REVIEW）
除此之外，李德紘曾有十餘年研究經歷，專注於港口貨櫃港口的運營優化研究，結合貨櫃港口設備與作業特點，設計優化算法，以提高港口的運作效率。新加坡是國際航運樞紐，其貨櫃轉運量位居世界前列。這首先要歸功於新加坡得天獨厚的地理位置優勢，但更多的是新加坡港口出色的轉運效率。從貨輪泊位的選擇，再到貨櫃的岸橋抓取、廠橋堆放，再到後面的開箱、分裝、重組，李德紘在這個領域做了大量的算法工作，優化了其中每一個環節。
近年來，李德紘又開始研究如何利用公交智慧卡進行多模式公交系統（公交車、地鐵等）的出行模型分析。李德紘說，每天通勤的時候，我們遇到的經常是同一批人。這些每天都要見面、但彼此並不認識的人，堪稱蕭亞軒歌裡「最熟悉的陌生人「。通過 IC 卡的數據分析，他們就可以利用算法發現每位乘客每天跟哪些人接觸、接觸多久。這是一項附加值很高的工作，例如，可以有效幫助疫情期間的溯源管控：分析同行乘客是流行病學上的阻斷傳播的重要方式，但過往這些都是由人手動標註的，其工作量之大可以想像。而有了這套算法，就可以直接從 IC 卡數據中分析出相關信息。
圖 | 基於公交智慧卡數據的多模式公交建模。（來源：李德紘）
通過分析，李德紘發現，新加坡的雙層巴士上下客的效率不高。這是由於乘客在前門上車的時候，上客通道通常會被從二層下車的乘客阻斷，導致雙層巴士在車站的停靠時間明顯偏長。在這項研究見報前，新加坡有關部門正巧於英國訪問，原計劃向英方訂購一批與之前相同的雙層巴士。而李德紘研究的發表，使得相關部門意識到這批訂購可能存在問題，經過審慎的研究之後，新加坡於是決定追加向另一家公司訂購了一種不會造成上下客乘客阻斷的雙層巴士。自己的研究成果影響到了政府的決策，讓他意識到需要讓研究走出校園，更好地服務社會。而李德紘實現這個目標的方式，就是離開教職，加入企業，而且，加入的還是一家中國企業。
為何選擇廣州
在新加坡，李德紘無疑從一位青年科學家逐漸成長為了一名世界頂級大學的科研巨擘。但他也意識到，科研不應該只是發論文這麼簡單。和數學、物理不一樣，交通是一個需要與用戶產生互動的領域。這麼多年在高校的研究進行下來，他覺得如果研究出來的算法或者是模型沒有辦法在真實世界得到應用，就好像少了一點什麼。
於是，2019 年，在新加坡工作、生活整整 20 個年頭之後，李德紘決定離開這個體量相對較小的城市國家，在廣州、在粵港澳大灣區實現一些在新加坡想要實現但缺乏舞臺的新機會。而新加坡國立大學也對此十分支持，認為他的停薪留職除了「勇氣可嘉「之外，更能把業界的信息帶回學校，也能為學生找到更廣闊的發展空間。
面對角色的轉換，李德紘並不覺得在文化和生活上需要什麼適應。他表示自己在臺灣出生、長大，作為一個中國人，在去美國之前一直接受的都是中華文化的薰陶和教育。海峽兩岸儘管有不同之處，但相同之處更多。而在生活方式上，他甚至覺得廣州比新加坡還要方便。一次回新加坡的時候，他邀請朋友吃飯，卻只帶了手機沒帶錢包，結果反而讓被請的朋友掏了飯錢。
而角色轉換的真正挑戰，來自於工作環境的變化。與高校相比，企業的節奏很快，需要及時根據市場和客戶的反饋做出調整，企業裡工程師的背景也比高校裡研究生的背景更複雜。此外，習慣了以院士、教授身份與人溝通的李德紘，也要開始學著以一個企業管理者的身份，與企業內部的不同部門，以及外部的政府機構、國有企業進行溝通。快速適應之後，他作為頂級科學家的作用就開始顯現出來了。
過去，企業的研發側重於「發」，也就是開發的過程，而他帶領的佳都科技全球智能技術研究院則更多地在「研」，也就是從研究的角度對企業的關鍵技術展開攻關，提升企業的核心競爭力。李德紘的研究院不僅要協助各個事業群的研發部門，解決他們解決不了的問題，更要為他們指出應該要關注和發展的方向。厲害的企業，不只是要被動地關注市場的需要，更要像賈伯斯發明 iPhone 一樣引導市場的需求。
此外，他還為企業吸引了高端的人力資源和研發能力。加盟廣州的時候，除了他自己，李德紘還帶上了兩個中國留學生。他們本來都在新加坡得到了很好的工作機會，但在導師的鼓勵和感召之下，還是認同了他的想法，並最終為廣州和佳都的人才積累都做出了貢獻。人才是有匯聚效應的，有了這已經加盟的高端人才，佳都在今年的行情下依然吸引了很多高端人才的加入。
而當初 「大度」 地放李德紘遠走廣州的新加坡國立大學，也因自己的 「慷慨」 而收穫頗豐。而李德紘則在中新廣州知識城的基礎上，直接促成了新加坡國立大學和廣州市在科研方面的合作，計劃共建新加坡國立大學廣州創新研究院。中國市場的多樣性和廣闊性都不是新加坡可以相比的，這個創新研究院的建成，也讓新加坡國立大學多年以來積累的智慧財產權和科研成果可以在粵港澳大灣區進行轉化。在廣州這個更加開闊的空間裡，新加坡國立大學的學生和教師也將贏來更好的發展機遇。這一雙贏，既是李德紘、新加坡國立大學和廣州市、粵港澳大灣區智慧的體現，更是當今變化多端的國際背景下，跨國創新合作的典範。