自然辩证法在智能交通中的应用

自然辩证法在智能交通中的应用 摘要:采用智能交通手段来管理城市交通,无疑是最人性化也是能有显著成效的方式。信息化技术在交通领域的应用,不仅体现在利用高新技术降耗增效,同时也全面提升了交通运输产业技术水平。当道路不畅时驾驶者需要频繁地踩油门踩刹车,而每次减速的燃油消耗是平常耗油的3倍。因此,治理拥堵已经成为治理城市大气污染的重要方面。完善智能道路出行信息服务是治堵的关键。而自然辩证法是马克思主义对于自然界和科学技术发展的一般规律以及人类认识自然改造自然的一般方法的科学,是辩证唯物主义的自然观、科学技术观、科学技术方法论。它主要研究自然界发展的总规律,人与自然相互作用的规律,科学技术发展的一般规律,科学技术研究的方法。 本文以自然辩证法的观点认识和分析智能交通的发展历程,将更加全面地推动交通智能化的发展,为最终节能减排的国家大计做出贡献。 关键字:自然辩证法;智能交通;信息采集 第一章自然辩证法在自然科学研究中的地位 当代自然辩证法是马克思主义对于自然界和科学技术发展的一般规律以及人类认识自然改造自然的一般方法的科学,是辩证唯物主义的自然观、科学技术观、科学技术方法论。它主要研究自然界发展的总规律,人与自然相互作用的规律,科学技术发展的一般规律,科学技术研究的方法[1]。 马克思和恩格斯全面地、系统地概括了他们所处时代的科学技术成功,批判吸取了前人的合理成分,系统地论述了辩证唯物主义自然观、自然科学发展过程及其规律性,以及科学认识方法的辩证法,以恩格斯的光辉著作《自然辩证法》为标志,创立了自然辩证法继续发展的广阔道路。自然辩证法是马克思主义哲学的一个重要组成部分。 自然辩证法科学地解决了人与自然的关系问,从而可以为人类自身的健康发展奠定坚实的思想基础,自然辩证法以现代全新的自然观作为思想基础内在地蕴涵了一种新的科学的发展观,它一方面要求科学、技术、经济与社会之间横向的协调发展,另一方面则要求当代人与其子孙后代之间纵向的可持续性发展,从而为我们当代社会的健康发展提供了一条新的具体的思路,自然辩证法客观地阐明了科学技术的性质及其社会地位与作用,对我们正确认识当代反科技浪潮,制定积极稳妥的科技发展政策提供了重要的理论依据和行动指南。 在辩证唯物主义哲学体系中,自然辩证法与历史唯物论相并列。它集中研究自然界和科学技术的辩证法,是唯物主义在自然界和科学技术领域中的应用,它的原理和方法主要适用于自然领域和科学技术领域。学习和运用自然辩证法将有助于我们搞清科学和哲学的关系,从而更加清楚地认识科学的本质和发展规律,更加全面的观察思考问题,只有加深了认识,我们才能更好地发挥主观能动性,迎接新的科学技术的挑战。 世界上诸多国家之所以纷纷提出自己的信息化战略,争先恐后地建设本国信息高速公路,不遗余力地发展和推广应用计算机信息技术,根本原因在于信息化可以对本国经济与社会的发展产生巨大的功效,可有助于提高国民的生活质量。信息技术离不开计算机,计算机是自然界的一个事物,它的计算过程是类似人脑的,计算机能不能思维,是不是会有意识,未来会是什么样子?这个问题就是哲 学层次的问题。而自然科学的计算机科学与技术专业,主要研究就是在科学层次和技术层次,主要是在比如图灵机原理这些问题。可以看出,自然辩证法研究的问题比自然科学层次更高一些,研究一些比较宏观的问题;自然科学研究一些理论、比较精确的定理,以及设计实际的机器设备。但是,两者研究的问题显然有着紧密的联系,是一般和特殊的关系。计算机从本质上讲是人的思维规律和机器相结合的产物,那么对思维规律的研究和对机器的研究是不可分割的。 第二章智能交通的定义及发展背景 2.1 智能交通的定义 智能交通系统(Intelligent Transportation System,简称ITS)是未来交通系统的发展方向,它是将先进的信息技术、数据通讯传输技术、电子传感技术、控制技术及计算机技术等有效地集成运用于整个地面交通管理系统而建立的一种在大范围内、全方位发挥作用的,实时、准确、高效的综合交通运输管理系统[2]。 2.2 智能交通的发展背景 2.2.1汽车社会化 工业化国家在市场经济的指导下,大都经历了经济的发展促进汽车的发展,而汽车产业的发展又刺激经济发展的过程,从而这些国家超前实现了汽车化的时代。汽车化社会带来的诸如交通阻塞、交通事故、能源消费和环境污染等社会问题日趋恶化,交通阻塞造成的经济损失巨大,使道路设施十分发达的美国、日本等也不得不从以往只靠供给来满足需求的思维模式转向采取供、需两方面共同管理的技术和方法来改善日益尖锐的交通问题,这些建立在汽车轮子上的工业国家在探索既维护汽车化社会,又要缓解交通拥挤问题的办法中,旨在借助现代化科技改善交通状况达到"保障安全,提高效率、改善环境、节约能源"的目的的ITS 概念便逐步形成。 2.2.2环境可续化 工业化国家在工业化、城市化发展的进程中面临着日益严重的资源短缺与环境恶化问题,这一问题在发展中国家同样存在,20世纪50年代以来,生存与发展问题成为人类社会面临的最紧迫的任务,1972年联合国人类环境会议上通过了《人类环境宣言》。城市化生产力发展的一个必然结果,按世界经济发展的规律,城市化水平达到30%以上,将出现经济的飞速发展阶段,美国、日本、英国等发达国家,在1990年城市化水平达到了75%、77%、89%,这些国家针对交通发展对资源和环境的影响,逐步调整交通运输体系与结构。这些国家都经历了为满足车辆发展的需求,而大力开发建设交通基础设施(如美国1944年规划的7万km高速公路规划,经过50年基本完成,但仍产生拥挤和阻塞),在大量土地、燃油等资源占用和消耗的同时,不但交通需求没有完全满足,而且还造成汽车尾气由于道路拥挤排放量剧增,不仅经济造成巨大损失,而且给环境带来恶劣影响。 60、70年代以来,由于石油危机及环境恶化,工业化国家开始采取以提高效益和节约能源为目的的交通系统管理(TSM)和交通需求管理(TDM)同时大力发展大运量轨道及实施工交优先政策,在社会可持续化发展的目标下调整运输结构,建立对能源均衡利用和环境保护最优化的交通运输体系。ITS作为综合解决交通问题,保护社会经济可持续发展和与环境相协调的新一代交通运输系统,随着信息技术的迅速发展在发达国家孕育发展,90年代以后,成为世界范围内的重要发展趋势。 2.2.3信息技术智能化 交通管理的科学化、现代化,一直是人们综合治理、解决交通问题而追寻的目标,早期的交通信号控制系统装置采用了电子、传感、传输等技术实现科学管理,随着科学技术的发展,尤其是计算机技术科学以及GPS、信息通讯的普及和应用,交通监视控制系统、交通诱导系统、信息采集系统等在交通管理中发挥了很大作用,但这些技术单纯是对车辆或道路实施科学化管理,范围单一,局限性、系统性不强。 80年代后期以来,世界范围内的冷战结束,工业化国家用于军事和国防领域的卫星导航系统,信息采集与提供系统,计算机控制与管理系统,电子与电子通讯技术等高新技术转向民用化,军事上的投入也大部分转移到民用技术的开发 和应用上,与此同时,包括我国在内的广大发展中国家借助和平、稳定的国际环境加快本国的经济发展,发展中国家经济的迅速发展促进了世界范围内产业结构发生巨大的变化,工业化国家的传统工业领域由于劳动力密集型的产业向发展中国家集中而失去明显竞争优势,开始酝酿开辟高新技术含量的产业市场,在这种国际环境背景下,代一场信息革命到来的信号,引起全球的极大关注,这就是"信息高速公路"信息技术得到飞速发展,尤其是国际信息网络"internet"建立,加快了全球经济一体化的进程,1994年开始,世界经济逐步进入信息革命阶段。 信息产业应运而生,ITS以信息技术为先导,融其它相关技术应用到交通运输智能管理上有其广大市场,工业化国家和民营企业纷纷投入到这一新兴的产业。美国政府于1991年开始投资对ITS的开发研究,仅美国高速公路安全局1993年的投资预算就达2010万美元;欧洲19个国家投资50亿美元到EUREKA项目。 第三章智能交通的发展 3.1智能交通的发展现状 面对当今世界全球化、信息化发展趋势,传统的交通技术和手段已不适应经济社会发展的要求。智能交通系统是交通事业发展的必然选择,是交通事业的一场革命。通过先进的信息技术、通信技术、控制技术、传感技术、计算器技术和系统综合技术有效的集成和应用,使人、车、路之间的相互作用关系以新的方式呈现,从而实现实时、准确、高效、安全、节能的目标。 交通安全、交通堵塞及环境污染是困扰当今国际交通领域的三大难题,尤其以交通安全问题最为严重。采用智能交通技术提高道路管理水平后,每年仅交通事故死亡人数就可减少30%以上,并能提高交通工具的使用效率50%以上。为此,世界各发达国家竞相投入大量资金和人力,进行大规模的智能交通技术研究试验。很多发达国家已从对该系统的研究与测试转入全面部署阶段。智能交通系统将是21世纪交通发展的主流,这一系统可使现有公路使用率提高15%到30%。 美、欧、日是世界上智能交通系统开发应用的最好国家,从它们发展情况看,智能交通系统的发展,已不限于解决交通拥堵、交通事故、交通污染等问题。经30余年发展,ITS的开发应用已取得巨大成就。美、欧、日等发达国家基本上完 成了ITS体系框架,在重点发展领域大规模应用。可以说,科学技术的进步极大推动了交通的发展,而ITS的提出并实施,又为高新技术发展提供了广阔的发展空间。 随着传感器技术、通信技术、GIS技术(地理信息系统)、3S技术(遥感技术、地理信息系统、全球定位系统三种技术)和计算机技术的不断发展,交通信息的采集经历了从人工采集到单一的磁性检测器交通信息采集到多源的多种采集方式组合的交通信息采集的历史发展过程,同时国内外对交通信息处理研究的逐步深入,统计分析技术、人工智能技术、数据融合技术、并行计算技术等逐步被应用于交通信息的处理中,使得交通信息的处理得到不断的发展和革新,更加满足ITS各子系统管理者、用户的需求。 3.2智能交通的发展特征 3.2.1 信息采集与处理方式的多样化 交通信息采集的方式分为人工采集方式和自动采集方式。自动采集方式包括磁性检测器(包括感应线圈检测器、磁阻传感器等)、光学检测器(包括视频检测器、激光检测器)、微波检测器(包括微波检测器和雷达测速仪)、路面情况及测重传感器(雨雾检测器,路面结冰检测器,轮、轴重仪等)。随着科学技术的发展,自动采集技术得到了不断的研究、发展和应用。各种采集技术都有各自的优点和缺点,利用多种采集方式的进行组合采集交通信息是国内外研究的热点和焦点。 开发了信息的质量控制技术、多源交通信息融合技术、信息的多时间尺度预测技术、信息集成技术、信息压缩技术和存储技术等,大大提高了信息的精度及信息提供的种类。 3.2.2 信息的内容及地理范围广 不同的交通采集方式采集的参数种类有限,例如感应线圈只能采集到交通流量、占有率、速度等固定地点的截面交通参数;视频检测器只能采集到交通流量、速度、占有率、排队长度等固定地点的交通参数;随着多种交通采集方式的组合,可以获得交通流量、速度、占有率、排队长度、行程时间、区间速度等截面和路段交通参数,丰富了交通信息的采集内容的同时也提高了采集地理范围的广度。 随着交通数据获取源的增加,交通信息用户对海量交通信息实时性需求的逐步提高。近几年,国内外逐渐将分布式并行计算技术、高性能计算服务器以及高性能的数据处理算法应用于海量交通信息的处理之中,改善了信息的处理速度。 3.2.3 信息采集的精度和经济性提高 随着磁性和光学传感器工艺的提高、图像处理技术和定位技术的发展,交通信息的采集精度也不断得到提高。同时,随着近几年对交通检测器配置优化技术的不断深入研究,交通信息的采集在保证信息全面性和动态性的前提下,也提高了交通信息采集的经济性。这为ITS系统的开发和应用奠定了基础。随着人工智能、统计分析、模糊逻辑、混沌理论等的逐渐成熟,逐渐开发出了一些基于这些理论及方法的交通信息处理方法,大大提高了信息处理的精度及质量。 第四章自然辩证法对智能交通发展的指导意义 自然辨证法是研究自然界和科学技术发展的一半规律、人类认识和改造自然一般方法、以及科学技术在社会发展中的作用的科学,它是马克思主义哲学的重要组成部分,是对于人类认识和改造自然的成果与后动进行哲学概括与的产物。 (一)自然辨证发体系对智能交通发展的指导意义 自然辩证法的体系和主要内容是,自然观-科学观-技术观-科学技术与社会。这一规律在智能交通发展的过程中,就是我们的自然观发展到我们对科学技术发展的渴求,发展了我们的计算机科学技术观,而发展出的计算机科学技术与网路技术自然而然要在我们的社会中或者说在智能交通中有着广泛的应用。 按照自然辩证法的说法,系统式由若干项目联系、相互作用的要素组成的具有特定结构与功能的有机整体。在智能交通管理软件开发的过程中,无论是各个模块的开发,还是整个交通规划软件的开发和设计,都要按照这样的原理进行,各个模块之间必须按照流程和规范有机,有序的结合在一起。因此在这个角度按,智能交通管理系统的开发原理和我们学习的自然辩证法有着密切的关系。(二)自然辩证法对交通智能化发展的指导 自然辩证法作为辩证唯物主义关于自然界以及人类认识与改造自然界的根本观点和根本方法,是在科学地解决人和自然界的矛盾的过程中产生和发展起来 的,也是为合理地处理人和自然界的矛盾服务的。因此、它始终以人和自然界的关系作为贯穿其研究全过程的核心线索。在人和自然界的关系中,自然界处于客体的地位,是人类所要认识和改造的客观对象,也是决定人类认识和改造这个对象的全部活动之合理性的客观依据。人则是人和自然界的关系中的主体,是积极地变革这“关系的主动的方面,是认识与改造自然的能动的实践者。主体要反映和改变客体,人类要认识和改造自然界,还必须借助于科学技术的中介。正是由于掌握了科学和技术,才使人类高于动物界、使人类与自然界的关系根本不同于动物与自然界的关系。 自然界经历这“混沌-有序-新的混沌-新的有序”的循环发展过程。这个规律也符合我们的信息软件开发,在信息管理软件实施过程中,软件和软件的需求不一定符合,难么开发的产品就要通过反馈进行重新的排序与整顿,投入应用过程中,随着时间的推移,信息系统的软件会由于外界环境的变化而不符合实际情况,又需要重新的序列整合,进行新的有序管理。 在科学理论的思维中,我们学习了四个阶段,问题的提出-问题的求解-问题的突破-检验阶段。在智能交通的开发过程中,我们得首先根据道路的现实状况以及实时道路流量状况,对整个区域的交通信息进行采集,然后对采集的信息进行分析,同时合理的规划交通的布局,在由一些先进的技术,尤其是计算机技术科学以及GPS、信息通讯的普及和应用,交通监视控制系统、交通诱导系统、信息采集系统等在交通管理中发挥了很大作用。通过这些技术对车辆或道路实施科学化管理,整体协调整个交通体系。人们将要采用的智能交通系统,是一种先进的一体化交通综合管理系统。在该系统中,车辆靠自己的智能在道路上自由行驶,公路靠自身的智能将交通流量调整至最佳状态,借助于这个系统,管理人员对道路、车辆的行踪将掌握得一清二楚。智能交通:智能交通是一个基于现代电子信息技术面向交通运输的服务系统。它的突出特点是以信息的收集、处理、发布、交换、分析、利用为主线,为交通参与者提供多样性的服务。最终实现交通智能化以节能减排,提高交通效率。 总结 智能交通的发展离不开自然辩证法的指导。自然界客观存在的规律性,通过智能交通领域的特殊性,在自然辩证法的指导下,智能交通才会更加发展。 参考文献 [1] 赵修渝.自然辩证法概论.重庆大学出版社.2002. [2] 智能交通还需专利“铺路”.合享新创.2014. [3] 吴锡军何国平. 高技术——跨世纪的战略问题.江苏科技出版社.2010.