「群智感知」探索未來城市新生活

趙珍 中國青年報·中國青年網記者 孫海華

城市路網是暢通還是擁堵，如何第一時間獲悉，並快速對人流、車流進行引導分流？遍布城市的公共設施，怎樣才能以最低成本、最高效率獲知它們出現了損壞？一旦有突發事件，或是安全事故，又該如何有效取證？甚至是要了解某一城區的消費者，是否更加偏愛某些特定的類型產品？……記者在採訪中獲悉：這些和我們衣食住行息息相關的問題，其實都可以通過「群智感知」技術有效解決。

近期，在「微軟學術（Microsoft Academic）」的「群智感知（crowdsensing）」科研機構排名中，西北工業大學位列全球第一。美國紐約州立大學布法羅分校、美國伊利諾伊大學香檳分校則分列第二、第三名。

與此同時，一款由西工大在全球率先研發通用的「群智感知作業系統平臺」——CrowdOS也正式發布。這一平臺，支持群智任務敏捷發布、複雜任務高效分配、多粒度隱私保護等核心功能。

更加令人欣喜的是：基於這一平臺，西工大已與其所在西安市的相關部門展開城市精細化管理、公共安全等領域的應用探索，以期能大規模提高城市和社會治理的效率和質量，降低人工維護成本。

先來了解一下，我們是如何「感知」一座城市的？就像人需要通過視覺、聽覺、嗅覺、味覺、觸覺等來感知周邊環境一樣，城市管理者也需要通過各種工具或終端，來感知城市安全、交通、環境等的變化，這樣才能更好地維護城市安全，開展城市管理。

城市感知的任務，範圍廣、規模大、任務重。目前，我們的城市感知系統還主要依賴於安裝在城市各處的專業傳感設施——如攝像頭、空氣檢測裝置等等，不僅覆蓋範圍受限，投資和維護成本也較高，這使得「智能感知」的效果不佳。

隨著城市的快速發展，人們對城市精細化管理的需求，以及對精準化商業服務的需求將越來越高。傳統的城市感知系統，已經無法滿足社會發展需求。

「近年來，隨著計算機科學的突飛猛進，特別是物聯網、大數據、人工智慧技術的不斷突破，群智感知計算逐漸成為計算機學科一個新興研究熱點。」西工大計算機學院院長於志文教授告訴記者：群智感知，是物聯網和人工智慧相結合的前沿研究方向——它利用大量普通用戶使用的行動裝置作為基本感知單元，通過物聯網和移動網際網路進行協作，實現感知任務分發與感知數據收集利用，最終完成大規模、複雜的城市與社會感知任務。

記者了解到：2013年以來，我國多個重點科研計劃對群智感知研究進行了重點支持。《國家十三五科技創新規劃》《新一代人工智慧發展規劃》也將智能感知、群體智能列為重點發展方向。

作為國內最早開始在群智感知領域探索的高校之一，2013年，於志文教授便帶領團隊在國家自然科學重點基金等的支持下，開始了群智感知領域的探索。

2019年9月，團隊成員於志文（右三）教授、郭斌（左三）教授和同學們在英國倫敦參加國際普適計算頂級會議。西北工業大學供圖

事實上，在當時的幾乎同一時間，世界上許多高校、科研單位也都開始了群智感知領域的研究。經過近7年不懈探索，憑藉著團隊的力量，西工大已在群智感知領域建立起了一套較為完整的基礎理論，取得了一系列創新成果。

不僅如此，團隊還在基礎理論之上研發出了一套CrowdOS系統平臺。「這套系統軟體是完全公開、公益的。」於志文教授介紹：目前，世界各地的研究者只要登錄www.crowdos.cn，就能下載CrowdOS。而且，這個平臺和安卓系統一樣是開放性的，科學家或開發者可以在這個系統上進行修改和二次開發。

「我們希望通過這種方式，推動全球群智感知研究和應用的不斷進步。」西工大計算機學院教授郭斌說。呈現於世人面前的CrowdOS平臺，蘊含了團隊多年以來的在群智感知領域研究的心血。

作為新興前沿領域，群智感知融合了社會學、行為科學、心理學、物聯網、人工智慧等多個學科和領域。在完全沒有國內外相關研究經驗的情況下，團隊深入鑽研、穩紮穩打，啃下了「複雜群智任務的高效分配」「群智感知節點協作增強」「低質冗餘群智數據優選」等理論方法創新的「硬骨頭」，從而掌握了群智感知領域的核心技術。

從基礎理論到技術方法，再到系統平臺，西工大在群智感知領域形成了「全鏈條式」的研發，並通過和政府部門的合作，在公共安全、城市精準管理等方面開展了應用示範。

這支研發團隊，也得到全世界同行的認可和尊重。在微軟學術群智感知全球學者的研究論文綜合排名中，團隊的郭斌教授也名列全球第一。「我們的特點，就是堅持團隊合作、扎紮實實，把群智感知中涉及的關鍵難題一一破解。」西工大計算機學院副教授王亮說。

這是一支充滿青春活力的科研團隊。西北工業大學供圖

多年來，團隊研究面向普適計算和物聯網領域前沿，重點展開現實世界用戶行為感知與理解、群智感知計算、人機共融智能等方向的研究。目前，團隊18位主要成員包括多位國家傑出青年科學基金獲得者、國家「萬人計劃」科技創新領軍人才、國家「千人計劃」專家、教育部長江學者講座教授、國家「萬人計劃」青年拔尖人才、國家優秀青年科學基金獲得者以及教育部新世紀優秀人才、陝西省青年科技新星，另有博士和碩士研究生80餘人。

這支年輕的團隊，承擔著國家傑出青年基金、973課題、國家自然科學重點基金、國家重點研發專項等國家級重要科研項目10餘項，並參與制定國家物聯網相關標準。在國際權威學術期刊和會議上發表論文300餘篇，SCI收錄100餘篇。

「下一步，我們將致力於打造群智感知2.0。」於志文說：團隊將進一步利用城市裡無所不在的人力、能源、信號等資源，探索人機物融合環境下的新型群智感知技術。