人工智能在中國智慧機場建設中的應用

龐娟　樊重俊　鞠曉玲

摘 要：人工智能技術的快速發(fā)展，使其在生活中各個領域得到了廣泛的應用。在這一背景下，結合目前中國的機場發(fā)展現(xiàn)狀，對智慧機場的含義以及人工智能和智慧機場之間的聯(lián)系進行研究，并對以人工智能技術為研發(fā)核心所創(chuàng)造的新興技術和產(chǎn)品進行探討。人工智能的研發(fā)以機場運輸?shù)母咝Щ?、有序化和智能化為目標，實現(xiàn)其在中國智慧機場建設當中的具體應用。在中國經(jīng)濟、科技快速發(fā)展的今天，智慧機場行業(yè)有著廣闊的發(fā)展前景，人工智能將給智慧機場的建設提供強有力的支撐。

關鍵詞：人工智能;智慧機場;應用

中圖分類號：TP18? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? 文章編號：1673-291X（2021）03-0098-03

隨著交通的不斷發(fā)達，陸地交通已經(jīng)不足以滿足人們的日常出行需求，航空交通已然逐漸普及。日益增加的民航旅客人數(shù)和人們對智能化出行的強烈要求，促進了民航運輸?shù)目焖侔l(fā)展。而利用人工智能（Artificial Intelligence，AI）打造“智能化、人性化航空”，已經(jīng)成為國內(nèi)各大機場關于智慧機場建設的主要目標。

一、應用背景

現(xiàn)如今，人工智能、數(shù)字化等智能化和自動化技術正越來越多地在各個行業(yè)中落地應用。人工智能的遍地開花，不論是通過產(chǎn)業(yè)規(guī)劃進入人工智能領域的阿里巴巴、騰訊、百度等互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)，還是以人工智能崛起的商湯科技、曠視科技Face++等原生技術企業(yè)，都是以人工智能技術給中國發(fā)展帶來變革的先驅。

隨著人工智能的不斷發(fā)展，旅客對智能化出行的呼聲也越來越強烈。2019年民航行業(yè)發(fā)展統(tǒng)計公報的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，截至2019年，中國共有航空公司62家，總飛機量規(guī)模3 818架，航線5 521條，通航城市234個，運營機場238座，中國民航行業(yè)規(guī)模居世界第二。民航行業(yè)是一個資金、勞動、技術密集的行業(yè)，正因如此，給中國人工智能技術的應用提供了更大的舞臺。

二、人工智能下的智慧機場建設

（一）智慧機場的含義

智慧機場的核心在于“智慧”兩字。關于“智慧”這個詞，往往是指以人為代表的生物所具有的基于神經(jīng)器官的一種創(chuàng)造思維能力。大眾熟悉的智慧城市、智慧市場等內(nèi)容，都是將人工智能應用到實際生活中的實例。而這些對于人工智能的全部應用，其主要目標都是讓相關項目的建設和運行更加高效、智能、有序。

“智慧機場”主要包含了三層含義：一是智慧機場是智慧城市的有機組成。智慧機場在形成其內(nèi)部信息體系的基礎上，融入進城市生態(tài)體系中，與智慧城市有機結合。二是人工智能建設是智慧機場建設的核心任務。機場需要超越目前的運作方式，并且找到更好的方法來優(yōu)化數(shù)據(jù)資源，提高旅客的滿意度和安全記錄，控制成本。數(shù)據(jù)是釋放潛力的關鍵，機場建設必需利用人工智能。三是旅客出行與機場管理是目前國內(nèi)智慧機場的主要研究方向。面向旅客的智慧服務和便捷的管理是智慧機場的重要組成因素。

（二）人工智能與智慧機場

人工智能是先進技術的典型代表，已被認為是新一輪航空業(yè)改革的核心驅動力。隨著人工智能技術在互聯(lián)網(wǎng)、交通、機器制造業(yè)等領域具體應用的不斷擴展和延伸，已經(jīng)衍生出多種新興技術和設備產(chǎn)品，并持續(xù)影響著人們的生活方式和產(chǎn)品的生產(chǎn)模式。民航業(yè)密切跟蹤AI技術發(fā)展，在人工智能研究成果不斷涌現(xiàn)的時期，組織大量人才并結合國家對人工智能的發(fā)展規(guī)劃，開展機場人工智能新興產(chǎn)品和技術研發(fā)，推動人工智能下的智慧機場的建設。

雖然機場的人工智能建設仍處于初期狀態(tài)，但因為華為、百度、阿里云等領先的運營商大力投資人工智能，使其已經(jīng)取得了良好的進展。機場正在實施的某些基本工作，例如臉部識別、客戶航班查詢、行李托運、飛機的燃料優(yōu)化和運營優(yōu)化，利用人工智能可以大大提高目前這些工作的效率與完成預期。人工智能能夠更好地利用機場數(shù)據(jù)，從而獲取更加準確的預測、更成熟的工具和更高的生產(chǎn)力，同時優(yōu)化空域、跑道、人員等稀缺資源利用，從而幫助解決容量和環(huán)境這兩個中國機場面臨的巨大挑戰(zhàn)?？偠灾?，人工智能可以重新定義機場的工作開展。

三、人工智能在智慧機場的具體應用

民航通過動態(tài)的業(yè)務場景可以分為旅客流、貨物流和航空器流等這些場景，在經(jīng)營過程當中均產(chǎn)生了大量的數(shù)據(jù)。機場通過其各自的信息系統(tǒng)建立形成足夠多的數(shù)據(jù)之后，人工智能和大數(shù)據(jù)的挖掘才能更好地使用，例如視頻數(shù)據(jù)的分析挖掘、對于人、車、物的分類存儲與檢索、各系統(tǒng)的報警聯(lián)動等，都建立在系統(tǒng)互聯(lián)及人工智能基礎之上。機場的信息系統(tǒng)在運行過程中，需要對其進行不斷的升級，對人工智能技術不斷的更新迭代，才能讓機場更加智能化。

目前，機場所掌握的數(shù)據(jù)種類主要有旅客數(shù)據(jù)、協(xié)調指揮數(shù)據(jù)、運行管理數(shù)據(jù)，利用這些數(shù)據(jù)采用人工智能技術，機場可以在典型的業(yè)務場景之下提供更多的創(chuàng)新型應用和服務來建設智慧機場。

（一）機場智能機器人

機場作為高效出行的交通樞紐，每天都有大量的人流流動，機場的工作人員每天都要頻繁地為旅客提供大量的位置信息、航班信息、公共設施位置信息等引導指引服務。隨著智慧機場在全球范圍的強勢發(fā)展，機場樞紐智能化轉型也已經(jīng)啟動，這就需要機場配備相應的具備科技智能的服務系統(tǒng)，用來提升出行服務的效率，適用于我國智慧機場的機場智能機器人孕育而生，它是“人工智能技術+智慧機場系統(tǒng)”在大型機場應用的具體表現(xiàn)。機場智能機器人主要有查詢機場信息、自動巡邏安保、機場引導展覽、智能人機交互、遠程監(jiān)控查詢等多種功能。例如，大興國際機場的“小興”就是起到這樣的服務作用，它會通過語言互動和自身胸前的顯示屏幕來一起為旅客指引服務。AI機器人能夠根據(jù)業(yè)務及場景的需求，依靠其強大的數(shù)據(jù)庫與咨詢者進行智能且專業(yè)的交互。

（二）視覺識別技術在智慧機場的應用

傳統(tǒng)的登機安檢對證件的核檢是分鐘級的甚至時間更長，而現(xiàn)在機場使用人臉識別技術和毫米波安檢技術安檢只需要幾秒鐘。人臉識別即通過先進的深度識別和AI技術，將用戶照片與數(shù)據(jù)庫中的照片數(shù)據(jù)進行精確匹配，判斷身份一致性。人臉識別技術不僅很大程度上提高了安檢速度，還減少了工作失誤，通過無感的二次核檢，避免了一些安全漏洞。旅客經(jīng)過自動閘機面對攝像頭時，無須出示任何證件即可通過人臉識別系統(tǒng)進行快速識別匹配，完成二次核驗。

視覺識別技術還可以在不打開行李箱的情況下對行李進行檢查分析和識別，通過背景熱成像攝像機可以對其進行識別，將這項技術與生物識別相結合，即可標記出隨身攜帶違禁物品的人員。

從安全性的角度考慮，機場安檢保障的核心在于識別潛在的可疑人員和可疑行為，機場可以通過動態(tài)監(jiān)控識別技術進行人臉比對，提取人臉特征，建立人臉模型進行對比、矯正等技術，從而實現(xiàn)清晰的人臉還原，辨別出現(xiàn)場除工作人員和普通旅客之外的可疑人員。以此來對接海關的業(yè)務系統(tǒng)，智能地分析比對嫌疑人，實現(xiàn)對海關重點人群的布控，例如走私、逃犯等。

智慧機場的建設在視覺識別技術上不僅體現(xiàn)在安檢方面，以大興國際機場為例，大興機場采用“面像乘機”的智能技術，旅客全程無須打印登機牌，安檢通過“刷臉”方式實現(xiàn)自助通行，乘機階段也可通過“刷臉”自助乘機。乘機全過程實現(xiàn)“無紙化出行”，以“一張臉走遍機場”。

（三）人工智能對機場運行效率的提高

航空公司通過對旅客流、行李流、交通流、航班流等多元數(shù)據(jù)的匯入，通過AI學習算法實現(xiàn)精準預測、地面保障時間從而對機場整體運行態(tài)勢的感知實行現(xiàn)狀評估與未來預測。機場的每次航班從飛機在機場落地到離地起飛的這段時間的匯總和匹配資源的協(xié)調效率就決定了每個機場運行效率，所以時間管理便成為重中之重，如何高效地縮短每段關鍵節(jié)點時間，是提升機場運行效率最應該關注的問題。

AI學習算法通過空管數(shù)據(jù)、航班運行計劃數(shù)據(jù)、資源數(shù)據(jù)、場站雷達數(shù)據(jù)、跑道的地理信息數(shù)據(jù)分析最大可能概率的滑行路徑，以及上述因素對滑行時間的影響和對地面保障時間的評估與預測，從而協(xié)調相應資源及時有序地到現(xiàn)場進行服務。

對于機場整體的管理，可基于本場站航班的數(shù)據(jù)、資源使用的數(shù)據(jù)、歷史資源的保障效率包括歷史資源達標數(shù)據(jù)、天氣數(shù)據(jù)、航站樓旅客數(shù)據(jù)、行李數(shù)據(jù)對機場的資源效率進行評價和預測，運營總體水平進行打分，從而指導整個機場的生產(chǎn)運營，有效建設智慧機場。

（四）機場商業(yè)

機場商業(yè)的經(jīng)營模式主要有三種方式：自營、合營以及場地出租。機場商業(yè)給機場同樣可以給航空公司帶來可觀的收入，航空公司可利用人工智能技術加強對機場商業(yè)的管控來達到服務體驗的最大化和效益的最大化。機場商業(yè)通常使用機場統(tǒng)一支付接口或記賬系統(tǒng)來進行記賬，由此可以精確掌握場內(nèi)所有消費明細情況。通過視覺識別技術還可以將旅客的個人信息與消費賬單進行匹配，從而對旅客的消費情況進行分析，甚至通過消費情況對整個商業(yè)在場內(nèi)的布局做規(guī)劃調整。機場通過AI創(chuàng)新技術，目前已研發(fā)出互動數(shù)字購物墻、智能廣告牌、購物登機口交付等智能設備和系統(tǒng)，以此來實現(xiàn)智慧機場沿途購物的商業(yè)化運營與建設。其中，互動數(shù)字購物墻通過創(chuàng)意方式吸引經(jīng)過旅客的注意，并提供身臨其境的多種感官體驗，這種智能墻不僅節(jié)省了機場的空間占用，還提升了商業(yè)密度。而智能廣告牌可以根據(jù)飛行目的，精準定位目標客戶，優(yōu)化和配置廣告。

四、智慧機場建設的前景

機場智慧化發(fā)展的目標是充分利用大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、人工智能、信息安全等新技術的創(chuàng)新和應用，使其發(fā)展趨向數(shù)據(jù)共享、信息融合和一體化旅客體驗，實現(xiàn)機場智能化、智慧化，全面構建數(shù)字化未來機場。

我國智慧機場剛剛從2.0時代過渡到3.0時代，人工智能也正逐漸融入智能機場的建設之中。智慧機場的建設目前主要體現(xiàn)在便捷、個性化體驗和安全保障上，在其他領域的研究涉及較少，但目前眾多航空領域專家與人工智能企業(yè)都在共同打造和升級智慧機場的行業(yè)解決方案，已經(jīng)研發(fā)出許多新興產(chǎn)品和智能系統(tǒng)。智能出行系統(tǒng)、智能停車系統(tǒng)、人臉識別安檢、行李追蹤系統(tǒng)、機器人服務等創(chuàng)新科技為大眾提供了平安、綠色、智慧、人文的“智慧機場”。隨著人工智能的不斷發(fā)展，更多新技術將被研發(fā)和應用，智慧機場的建設之路也將越走越寬。

參考文獻：

[1]? 聚焦《2019年民航行業(yè)發(fā)展統(tǒng)計公報》[J].空運商務，2020，（6）：5.

[2]? 粵機宣，陳仕試.廣東機場集團攜手戰(zhàn)略合作伙伴打造“智慧機場”[J].空運商務，2017，（10）：9.

[3]? 丁兆威.AI賦能，智慧機場進入3.0時代[J].中國公共安全，2020，（5）：28-33.

[4]? 馬瑩.對數(shù)字經(jīng)濟下智慧機場建設的思考[J].民航管理，2017，（12）：41-43.

[5]? 樊重俊，等.人工智能基礎與應用[M].北京：清華大學出版社，2020.

[6]? 樊重俊，等.大數(shù)據(jù)分析與應用[M].上海：立信會計出版社，2016.

[7]? 樊重俊，等.機場可持續(xù)發(fā)展分析評估指標體系與方法[M].上海：立信會計出版社，2015.

Abstract：With the rapid development of artificial intelligence technology，it has been widely applied in every field of life. In this background，combined with the present development of Chinas airports and implications for the smart airport and airport to study the relation between artificial intelligence and wisdom，and based on the artificial intelligence technology as the core of the research and development of the airport intelligent robot，visual recognition technology，data prediction system，airport business control and other emerging technologies and products are discussed. The research and development of artificial intelligence aims at the efficient，orderly and intelligent airport transportation to realize its specific application in the construction of Chinas smart airport. With the rapid development of Chinas economy and science and technology，the smart airport industry has a broad development prospect，and artificial intelligence provides a strong support for the construction of smart airports.

Key words：artificial intelligence;smart airport;application

[責任編輯 曉 群]