数字基础设施对物理基础设施的替代效应

编者按：

现在数字技术被视为物质世界的辅助：能够强化但不会替代对物理基础设施的使用。但作者在本文中探讨了可能替代物理基础设施的下一波数字技术应用浪潮，特别研究了未来三四十年新兴信息通信技术（ICT）对公路需求的影响。通过研究和论证，作者得出了数字基础设施有助于大幅减少物理基础设施投资的结论。文章认为，政府采取包括有助于自动驾驶汽车普及在内的鼓励新技术发展与应用的积极政策，将可以避免对公路基础设施的过度投资，同时也将大大减少医疗系统开支。

在未来的十年中，现在的新兴革命性技术将成为主流技术。虽然一项新兴技术是否会成为未来的主流技术很难预测，但我们在这里并非要预测哪些技术会成为主流技术，而是要探讨某些新兴ICT技术对社会的潜在影响。因此，我们假设本文中涉及的新兴技术未来都将成为主流技术，具体而言就是指沉浸式通信和人工智能技术。沉浸式通信是以媒体为中心的以宽带网络承载的由高清视频和高保真环绕立体声提供的逼真的“远程呈现”体验。人工智能则是有助于开发出全新的能力，如自动驾驶汽车，以及基础设施系统优化的技术。

在这里，我们探讨的重点是技术对公路通行能力（特别是主干道系统）的影响。对任何发达经济体而言，公路建设都是一项巨大开支。以澳大利亚为例，2009年，澳大利亚用于交通基础设施建设的投资超过了200亿美元。道路工程项目不仅成本高，而且工期长并极具破坏性，政府必须确保按实际需求进行道路工程建设。因此，了解未来对道路通行能力的要求以及是否可利用数字技术减少对新基础设施的需求是一个重要的课题。

未来主流技术会影响公路需求吗？

分享型经济：“BroMoSo”技术（宽带-移动-社交媒体）的兴起导致了新商业模式的出现，而新的商业模式正在引发社会的变革，并在近十年中逐渐形成了分享经济模式，例如Airbnb、Zipcar和Uber。个人消费者利用移动互联网技术，与他人分享个人资产，最大限度地提高其利用率。显然，分享经济可能会影响汽车保有量。虽然现在分享对汽车保有量的影响还不明显，但随着时间的推移和分享经济的不断发展，其影响将不可忽视。

远程办公：更价廉、清晰度更高的屏幕，可穿戴显示器以及无处不在的固定和移动宽带无疑会推动远程办公的发展，从而进一步减少公路的使用，特别是在高峰时段，而高峰时段的需求是主干道通行能力需求的关键决定因素。

自动驾驶汽车：自动驾驶汽车对道路系统有显著影响，因为这种汽车是靠机器做出反应，速度比人快，从而既可避免事故的发生，亦可增加道路所容纳的车辆，从而提高道路的通行能力。事实证明，现在90%的交通事故都是人为过失造成的，因此自动驾驶汽车可显著降低每年交通事故死亡人数，减轻医疗系统的负担，减少社会服务和警力资源的浪费。

目前，自动驾驶汽车的可行性已得到证实，根据最近一系列的公告，可以预期全自动驾驶汽车将于2020年左右推向市场，而在此期间，汽车制造商已开始在生产的汽车中逐步引入自动驾驶的一些关键环节，如自适应巡航控制系统、车道辅助驾驶、自动泊车，防撞自制动系统等。

当然，新的全自动驾驶汽车大规模上市还需要一定的时间。由于自动驾驶汽车显著的安全性优势以及对社会的益处，我们有理由预期发达国家可能在21世纪20年代的某个时间开始只接受自动驾驶汽车登记。在这种情况下，自动驾驶汽车可能比自然发展条件下的预期更快推向市场。

技术会在多大程度上影响公路需求？

技术发展趋势对道路通行能力需求究竟会产生多大的影响呢？我们不妨通过一些简化假设，以参数为基础，对此进行进一步的量化分析和研究。分析将以澳大利亚2014年的通行能力为基准。需要说明的是，分析仅以汽车对主干道的影响为基础，而没有考虑运输和物流系统的影响。

“不作为”的影响：基于澳大利亚统计局的澳大利亚人口预测数据，以及西门子对2011年、2020年和2030年汽车保有量水平的预测，并采用线性外推法预测2009年到2050年的汽车保有水平，结果显示，人均汽车保有量将从2014年的0.76辆增长到2050年的1.21辆。在车辆和道路运营方式不变、需求模式不变的条件下，可以估算出到2050年因汽车保有量的增长，满足新增车辆通行所需的额外通行能力。

分享经济的影响：我们假设汽车共享将导致汽车保有量下降，理由是使用共享汽车比完全的汽车保有更划算。SGS经济规划咨询公司针对悉尼市开展的一项研究估计，每增加一辆共享汽车，路上将减少12辆汽车。SGS的研究还显示，迄今为止在悉尼市汽车共享的采用率很低。因此我们假设，到目前为止分享经济尚未对汽车保有量产生影响，但自2015年起，人均汽车保有量将比前一年下降0.5%。这一数据与从西门子研究中得到的结果相同。

远程办公的影响：远程办公有助于降低高峰时段的道路需求。IBM委托IBISWorld开展的研究指出，每8个人中平均就有一个人在任何给定的工作日在家办公。但对于既在办公室也在家办公（而不只在家办公）的人数尚不清楚。将12.5%作为2015年远程办公人数的起始点，并假设这些人平均每周有一天在家办公。我们推测，到2050年远程办公的人数将翻一番，达到劳动力的25%，且平均每周有三天在家办公。然后应用线性外推法来确定高峰时段交通量整体下降水平。

自动驾驶汽车的影响：假设主干道每个方向有三个车道，道路通行能力由每车道可行驶的车辆数量决定。根据Fe&Peers交通规划顾问进行的一项研究，假设以当前的车辆，每车道每小时通过的车辆数（vphpl）为2000辆。由于在自动驾驶汽车专用车道上车辆排列将更加紧凑，通行能力可增加一倍，达到4000辆。

自动驾驶汽车进入市场的速度取决于技术进步和监管的影响。由于潜在的健康影响，我们认为政府可能会在监管方面采取积极主动的措施。假设首款全自动驾驶汽车将于2020年推出，而在接下来的20年（利用线性插值法）自动驾驶汽车的普及率将达到100%。显然，在自动驾驶汽车的普及率达到一定水平之前，不可能所有车道都用于自动驾驶汽车，假设自动驾驶汽车专用车道为零条、一条、两条和三条重复建模，并以此确定引入专用车道的最佳时间以及所需公路条数，从而得到在自动驾驶汽车进入市场后对公路通行能力需求的情况。

技术对道路通行能力需求影响显著

上述研究的结果显示，如果采用维持现状的“不作为”方法，那么未来35年对道路通行能力的需求将是现有能力的2.5倍。但在分享经济、远程办公和自动驾驶汽车的共同影响下，2050年的道路通行能力水平将与今天大致相同。

分享经济和远程办公都有助于使增长曲线趋平，但对通行能力需求的影响最为显著的是自动驾驶汽车。在过渡阶段，虽然自动驾驶汽车逐渐渗入经济，但仍需要继续扩大道路通行能力，预计在2033年达到峰值——2014年的155%。此后，由于引入自动驾驶汽车和自动驾驶汽车专用车道，道路通行能力需求会显著下降。

如果自动驾驶汽车的普及速度可以放缓，即用2020年至2050年的30年时间使普及率达到100%，那么2050年所需的最终通行能力几乎不会受到影响。鉴于因分享经济导致人均汽车保有量下降这一假设的特定性，有可能会对结果产生不当影响。我们将路上行驶车辆的减少速度减半，降至0.25%，以此来测试假设的敏感性，结果表明，其对整体结论的影响也是微乎其微的。

综上所述，数字基础设施有助于大幅减少物理基础设施投资。今天的新兴技术一定会迅速发展成熟，使自动驾驶汽车（无论是新开发的还是现有的）在21世纪20年代得到快速普及。因此政府采取包括有助于自动驾驶汽车普及在内的鼓励新技术发展与应用的积极政策，将可以避免对公路基础设施的过度投资，同时也将大大减少医疗系统开支。从澳大利亚的情况看，如果在公路建设和运营方面继续沿用现阶段的做法，那么到2050年对道路通行能力的需求要比现在高出约2.5倍。而如果积极采用新技术，在分享经济、远程办公和自动驾驶汽车的共同影响下，2050年的道路通行能力需求水平将与今天大致相同，并且在2014年到2050年期间对公路通行能力需求的峰值也不会超过现在的150%。