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數據智能助力智慧航空：阿裏雲雙十一特別訪談
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在阿裏雲雙十一特別欄目“數據智能助力智慧航空”中，廈門航空的CIO王洪建王總；同濟大學管理科學與工程係教授、博士生導師梁哲老師；阿裏雲航空大腦的高級專家驚弓老師三位重量級嘉賓做客直播間，與主持人小小一同就智能航空的核心內涵，技術難點，相關經驗等進行了深入淺出的探討，並對智能航空的美好藍圖做了分析和展望。以下內容根據訪談視頻整理而成。
初看“數據智能助力智慧航空”這一主題，絕大多數人大概都會對其感到陌生，認為這是一件“高大上”亦或“遙不可及”的事情。但要是談及航班延誤，可能我們就會相對熟悉和充滿共鳴了——畢竟，準備好的行程被強行推遲亦或打亂肯定算不上什麼愉快的經曆。那麼，在如今這個技術飛速發展的時代，能不能將大數據、人工智能等技術成果用於解決類似的航空界難題呢？航空邂逅大數據又會碰撞出怎樣的火花？在今年的六月份，阿裏雲的天池平台攜手廈門航空共同舉辦了一場智慧航空AI大賽，目標直指航班延誤這一業界難題。
天池平台 —— 承載問題 匯聚眾智
對於大數據開發項目的參與者而言，天池平台可謂是鼎鼎有名了，但它其實還很年輕。
天池平台在2014年由阿裏巴巴集團推出，是一個全球性的高端數據類計算平台，並匯集了全球高質量的數據人才和數據愛好者。截至目前，天池平台匯聚的開發者人數達十餘萬，他們來自全球73個國家和地區的2700多所海內外高校、研究所和企業。
在這次智慧航空AI大賽中，廈門航空作為大賽的主辦方和數據的提供方，基於自身業務的實際場景作為需求進行了賽題的編製，並為大賽提供了真實而脫敏的數據，用於參賽選手的研究。
而天池平台作為承載問題的平台，則很好的將廈航提出的航班恢複問題加以承載，匯聚眾智，邀請全球數據領域的愛好者來提供自己的算法和思路。在設計題目的時候，實用性就是最重要的考慮內容之一：包括怎樣從實際中提煉出最核心的部分交給選手，怎樣把最終算法工程化落地，應用到實際產業中等等。而這些來自選手的優秀算法和思路最終也都會被實際采用。
這是一場影響力空前強大的比賽，共計吸引了來自全球17個國家的1644支隊伍報名參加。 選手組成包括高校的教師、大規模企業的員工，以及高校的在讀學生等。他們有一個共同點：都擁有很高的學曆：幾乎均為世界各大名校的碩士或博士生。而最終，脫穎而出並摘得桂冠的便是梁哲教授帶領的同濟大學經管組合優化團隊，他們已經蟬聯了兩個賽季的冠軍。
冠軍隊伍的獨家經驗 —— 整體考慮與優秀算法的運用
作為從事航空領域工作十五年、積累豐富的學者，梁哲教授對相關問題的解決有著自己的一番看法。他認為，大數據算法在航空領域的計劃與執行兩個階段中都有著極高的應用性。
在計劃階段，航空公司通常會根據市場的需求來預測和製定下一段時間內的航班計劃。而此時算法需要解決的，就是決定航班計劃裏中每一個航班，具體是由哪架飛機與哪一位飛行員來執行的。這是一個很經典的組合優化問題，問題的核心目標就在於利益的最大化。考慮實際運營的約束，其涉及的難點就是如何將需求機型與飛機飛行的路徑、飛行員排程聯合起來共同解決，從而求得最優結果。其次，我國以周為單位的航班計劃，比起美國以天為單位的航班計劃時間跨度更長，求解也就變得更加複雜。
此外，排程的魯棒性也是需要考慮的核心問題之一。好的排班不僅要考慮其經濟性，還需要考慮其抗幹擾能力（即魯棒性）。如何在模型中添加魯棒性也就成了另一項難點。一種很容易出現的情況是：盡管航空公司在計劃階段內已經製定了魯棒性很好的航班計劃，但在執行期間也總會被各種各樣的意外情況幹擾，導致原計劃無法平穩和順利的進行。在原計劃被打亂後，如何在最短的時間內調整航班以恢複原來的計劃，也就成了競賽的主體。航空恢複問題涉及了飛機、機場、空管、機組人員分配、乘客安置等許許多多的方麵，所以決策空間要遠比計劃空間複雜，求解也是一件麻煩事。
在傳統的方案中，航空公司通常使用的是分階段的策略：將複雜問題依次分解成幾個可解的問題，而後依次進行解決，前一個問題的輸出就是後一個問題的輸入。但這種解決方案存在一定的弊端：它不能保證最終能夠得到優秀的結果。因此，在這次比賽中，整個航班恢複問題都被視為一個整體。
梁教授帶領的隊伍利用世界上最先進的行列生成算法進行匹配，可以在20分鍾之內得到與最優結果相差百分之一以內的結果，決策時間足夠的話，他們甚至可以得到整個複雜編排中的最優解。
廈航對智能航空的理解 —— 智慧的構建與實現
隨著技術的不斷發展，航空領域也出現了各種各樣的的變化。智慧航空作為一個命題，與實際應用的距離也愈發接近。
“智慧”這一詞的含義，通常是指以人為代表的生物中大腦與神經器官的高級能力。包括感知、記憶、理解、分析、判斷等等。隨著近些年來信息技術的發展，尤其是近十年中芯片技術、大數據雲計算、移動寬帶等技術的出現和突破，數據存儲計算和傳輸的能力都獲得了質的飛躍，人工智能和數據智能也獲得了更多的應用與發展。為人熟知的智慧城市、智慧工廠等內容，都是將人工智能應用到生活環境中的實例，而對於人工智能的全部應用，其目標都是使相關項目的運行更加智能、高效、有序。
作為敢為人先與創新引領的企業，在製定十三五戰略時，廈航就已經將建設智慧廈航定為十三五重要的戰略目標之一。對於目標的實現，構建實現智慧的能力就是首要問題。
其一是對信息資源的建立使用和管理的能力。數據是核心的資源，而存儲、計算和傳輸則是重要的保障資源。廈航對技術發展的潮流力求做到充分順應。例如，在虛擬化基礎上建立自己的私有雲；在保證數據安全的條件下使用一些公有雲。從而擁有彈性和動態擴張的數據存儲能力。在數據管理上強調統一治理，對全公司的數據進行統一生命周期的管理，通過信息化將生產經營管理等各方麵的數據更多的記錄到同一個係統中，實現數據的充分調用，消滅信息孤島。
隨著互聯網的發展，對外界數據與旅客行為的數據的搜集和使用也成了廈航關注的重點，通過數據庫和大數據的平台，廈航能夠實現對這些數據的存儲和運算，從而提取出其中蘊含的各項信息。
同時，跟蹤和掌握新技術的能力也是廈航力求保證的核心之一。近年來，機器學習、語音識別、圖像識別、語音智能處理等數據智能類型的應用出現的愈加頻繁。廈航也一直在提升這些方麵的投入，鼓勵員工進行創新研究。並特別設立了一些創新課題的研究機製，希望能借此構建核心能力，掌握並應用新技術。此次與阿裏雲合作舉辦的天池大賽，就是利用眾智平台尋找智能算法的實例。
有了構建實現智慧的能力，如何用好這些能力就成了關鍵。廈門航空倡導業務與技術的融合，通過實現業務的戰略和目標，展現和發揮技術的價值和創新的推動力。
在安全方麵，廈門航空利用大數據和數據分析的功能來進行挖掘和分析，以確保飛機的可靠性，可靠性的係統也保證了公司的飛機維修向預防性的維修轉變。無論在空中還是地麵，無論是發動機、起落架，還是飛機操控係統的重要參數，廈航都會進行實時的監控，力求確保公司的飛機可靠性走在世界前列。得益於這些舉措，廈航737NG機隊的可靠性成功提升至全球第一，並獲得了波音航空特別頒發的的全球可靠性獎勵。
在運行方麵，廈門航空通過引進人工智能的算法，最大限度的保障了航班運行的安全和效率，提升了旅客出行的體驗。例如建立航班運行風險管控係統，通過算法分析和評估飛機、環境以及機組各方麵的因素，確定航班運行的風險點，提高公司的安全水平。
旅客服務方麵，廈門航空力求以客為尊。在官網客服中心采用語音識別、客服機器人等技術來提高服務的時效性和質量，降低人工成本。一些個性化的服務與為旅客量身定製的產品也被廣泛采用，比如廈航的白鷺空乘/空廚就推出了頭等艙選餐的服務，滿足了旅客的個性化需要，同時減少盲目備份餐食的浪費，所有努力都是為了使廈航更加智慧，為旅客提供更加安全、高效、便捷、優質的服務。
訪談中，王總盛讚了與阿裏雲的牽手合作，他表示，阿裏雲不僅擁有世界領先的雲服務平台，其數據智能的研究和能力，構建阿裏雲一體大腦的思路和行動也同樣吸引著廈航。將人工智能的數據智能和行業垂直相結合的發展方向與廈門航空的理念不謀而合。他提出，希望不斷增強與阿裏雲，與梁教授為代表的院校的科技團隊的合作，通過不斷的合作賦能，讓人工智能的技術紅利更好的發揮和釋放出來，服務社會大眾，為旅客出行提供更加便捷優秀的智慧航空服務。
阿裏雲航空大腦 —— 目標與優勢
來自阿裏雲的驚弓老師對航空大腦的目標和優勢有著自己的認識。他指出：阿裏雲的ET大腦正在各行各業落地生根，例如城市大腦，就是利用一座城市地上地下、經濟與社會方方麵麵的數據，為政府或企業做出整體的解決方案。在航空業，通過對機場、航空公司、各類鐵路，公路交通與天氣的數據進行采集，就能夠將相應的解決方案製定出來。過去幾十年間，學術界與各大航空公司對一些細分的問題已經得出了很好的解決辦法，但阿裏雲要做的，則是利用現有的大數據以及數據的處理能得到一套完整而智慧的方案體係。
阿裏雲的首要優勢是計算能力，阿裏雲平台有能力對龐大的數據進行計算。第二優勢是算法能力，阿裏雲有數百至上千的算法專家，能夠製定數據挖掘與優化方麵的算法。第三優勢是合作性，針對複雜的航空業問題，通過與航空公司、機場、高校、研究所、兄弟公司等方方麵麵的聯合，完全能夠共同真正的為解決航空出行做出一份貢獻。阿裏雲的體量有能力也有責任去解決這種關乎國計民生的問題。來打造一項覆蓋全行業的生態。
學術界與智慧航空的碰撞 —— 迅捷 優質 人性化
作為學術界的專家，梁哲教授對智慧航空的看法同樣值得關注。他指出：從前的航空網絡相對簡單，飛機數量較少，人工就足以進行相應的排班，調度等。而近年來，隨著航空運輸業的發展，航空網絡變得更加複雜，航空公司擁有的飛機數量也越來越多，完全依靠人工的調度會令航空公司錯失很多的機會，這不僅會導致巨大的經濟損失，也會為旅客的出行帶來不便。因此用計算機輔助決策，提高決策效率也就迫在眉睫。這也是航空大腦切入行業的絕佳時間。
關於智慧航空，決策的速度是首要目標。航空公司每天都麵臨各種各樣的幹擾，例如突發的惡劣天氣等等。這些因素時刻在發生變化，隻有對其快速的進行響應，才能最大化減少其帶來的影響。這不僅需要算法層麵的努力，計算力的支持也同樣尤為重要，這也是阿裏雲能夠提供的優勢之一。決策的質量同樣是重要問題，具體的表現就在於航班的取消數少，延誤時間短。決策的好壞不僅關乎航空公司的利益，同樣對乘客的出行有極大的影響。最後，決策一定要人性化，在進行相關建模和模擬的時候盡可能的做到以人為本，避免非人性化決策， 以提高旅客舒適的程度。
對學術界人士來說，阿裏雲的天池平台能夠將科研人員和企業進行良好的對接，這是十分難能可貴的。如果淘寶是對商品的篩選，那天池就是淘科技與掌握科技的人，天池平台提供的是產學研結合的平台和契機，從而為技術最終落實到產業打下良好的基礎。
對未來的展望 —— 談談智慧航空的前景
隨著AI技術的發展，人工智能在社會的各個方麵逐漸得到了廣泛的應用，智慧城市和智慧交通建設已經成為一些政府的建設目標。包括阿裏雲與杭州等城市的城市大腦建設，都是人工智能與不同領域的垂直應用。對於民用航空來說，人工智能與航空運輸結合的應用場景也不僅僅應該局限於航空公司，應該更加站在以人為本的立場，以旅客便捷出行為目標，實現全行業的智能化。
通過對智能技術的應用，航空公司的安全將更加可靠，運行更加高效，未來的航班甚至能夠根據客流動態進行安排，動態的分配和調度各種資源，產品更加豐富和個性化，讓旅客享受到航空一站式的服務。空域的管理，監控與調度也將更加的智能和科學，空域資源的利用更加高效。基於大數據和人臉識別等技術，機場的安檢會更加便捷，但是安全卻更有保證。隨著民航智能建設的發展，旅客的出行將會同駕車一樣方便，能夠繞過擁堵，更便利自主的選擇航班進行銜接。智慧的航空時代隻有想不到，沒有做不到，航空運輸行業智能化的春天就在眼前，AI技術的加入對整個航空業的改變無疑是相當令人期待的。
總結：
我們有充分的理由相信，在梁教授一類卓越的學術界的專家學者，以及阿裏雲，廈航這種勇於創新和實踐的公司的共同努力下，文段中描述的智慧場景很快就將變成現實，真正的做到讓數據智能成為一種普惠科技，切實的普惠各行各業，普惠到大眾的民生中去。
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最後更新：2017-11-03 14:03:50