人工智能輔助下的智慧城市物流網絡優(yōu)化研究

摘 要：智慧城市的快速發(fā)展使物流網絡變得更加復雜龐大了，傳統(tǒng)物流模式已難以滿足日益增長物流的需求。通過在路徑規(guī)劃、貨物配送和運輸調度等方面應用人工智能技術，可以實現物流運作的智能化和自動化，提高物流運輸效率和準確性。文章將探討解決智慧城市物流網絡優(yōu)化遇到的挑戰(zhàn)，包括數據安全和隱私保護、系統(tǒng)整合與互聯互通等問題，從而為智慧城市物流網絡的優(yōu)化提供有益指導，推動智慧城市物流網絡的持續(xù)優(yōu)化和改進。

關鍵詞：物流網絡；智慧城市；人工智能

中圖分類號：F259 文獻標志碼：A DOI：10.13714/j.cnki.1002-3100.2024.06.020

Abstract： The rapid development of smart cities has made the logistics network more complex and vast， while traditional logistics models are no longer able to meet the growing demand for logistics. By applying artificial intelligence technology in path planning， goods distribution， and transportation scheduling， intelligent and automated logistics operations can be achieved， improving the efficiency and accuracy of logistics transportation. This paper will explore the challenges in optimizing the logistics network of smart cities， including data security and privacy protection， system integration and interconnection and the like， in order to provide useful guidance and suggestions for optimizing the logistics network of smart cities， and promote the continuous optimization and improvement of the logistics network of smart cities.

Key words： logistics network; smart city; artificial intelligence

0" " 引" " 言

隨著城市化進程的不斷加速，智慧城市建設已成為全球范圍內的重要趨勢。智慧城市致力于采用先進的信息技術和智能化手段，提高城市運行效率、優(yōu)化資源配置、改善市民的生活質量[1]。而物流作為智慧城市運行的重要組成部分，對城市經濟發(fā)展和社會生活起著至關重要的作用。傳統(tǒng)物流網絡存在許多問題，如高運營成本、低效率、環(huán)境壓力等，都影響了智慧城市的順利發(fā)展。因此，借助人工智能這一新興技術，可以有效優(yōu)化智慧城市物流網絡，積極應對日益復雜的城市物流需求和挑戰(zhàn)[2]。本文的主要目的在于探索人工智能輔助下智慧城市的物流網絡優(yōu)化方法，以提高城市物流的效率、可靠性和可持續(xù)性，通過在路徑規(guī)劃、貨物配送和運輸調度等方面應用人工智能技術，實現物流運作的智能化和自動化，并減少資源消耗和環(huán)境污染[3]。同時，本文還將探索如何解決智慧城市物流網絡優(yōu)化過程中的挑戰(zhàn)，如數據安全和隱私保護、系統(tǒng)整合與互聯互通、管理與監(jiān)測手段等問題，以期為智慧城市建設和物流業(yè)的發(fā)展提供重要參考，并為構建更智能、高效、可持續(xù)的智慧城市做出貢獻。

1" " 智慧城市物流網絡建設的意義

1.1" " 提升物流效率

智慧城市物流網絡的建設能夠優(yōu)化貨物的流動路徑，減少物流環(huán)節(jié)的浪費，提高物流效率。通過應用智能算法等技術，可以快速完成路線規(guī)劃并確定最優(yōu)化的配送方案，從而縮短物流運輸時間，降低配送成本。物流網絡的建設不僅可以提升物流服務的質量，也有助于提升城市的競爭力。

1.2" " 優(yōu)化資源配置

智慧城市物流網絡可以通過整合和優(yōu)化物流資源，實現對資源的高效利用。通過采用智能調度和協同配送等手段，可以避免物流資源重復利用或閑置，降低物流成本，提高資源利用效率，實現資源優(yōu)化配置。

1.3" " 改善市民生活質量

智慧城市物流網絡的建設可以帶來更加便捷、高效的物流服務。市民可以通過智能物流平臺實時查詢、預約和追蹤物流情況，從而提高物流服務的可靠性和滿意度，滿足居民的需求，提升生活的便利性。同時，高效物流網絡的使用也可以提升城市的環(huán)境質量，減少交通擁堵、尾氣排放和噪音污染，改善市民的生活環(huán)境和生活質量。建設智慧城市物流網絡，還可以提供更多就業(yè)機會，有利于經濟發(fā)展和社會穩(wěn)定。

1.4" " 優(yōu)化城市交通

智慧城市物流網絡的優(yōu)化可以有效解決交通擁堵問題，減少交通擁堵造成的時間和能源浪費。通過智能的路線規(guī)劃和調度算法，可以合理分配交通資源，減少交通擁堵，改善城市交通狀況[4]。同時，智慧城市物流網絡建設也能夠促進多種交通方式的融合和協調，如公共交通、自行車、步行等，可以提高城市交通的整體效率。

2" " 智慧城市物流網絡發(fā)展特點

2.1" " 多變的消費者需求和物流配送需求

智慧城市中消費者需求的多樣化和個性化訂購模式的興起對物流網絡提出了更高的要求?，F代消費者對于產品的需求越來越多樣化了，個性化需求也越來越多了，例如特定時間和地點的送貨要求、定制化商品和服務等。同時，租賃和分享經濟的興起也改變了傳統(tǒng)的物流配送模式，眾多變化都需要物流網絡具備更高的靈活性和響應能力，以適應消費者不斷變化的需求。

2.2" " 大規(guī)模、多模式和多層次的物流網絡

智慧城市物流網絡通常涉及大規(guī)模的地理范圍和復雜的交通節(jié)點，同時涵蓋多種物流運輸模式，包括公路、鐵路、水路和空中運輸等。此外，智慧城市物流網絡往往具備多層次結構，包括集散中心、配送中心、倉儲設施等不同層級的組織，這導致物流網絡的規(guī)劃和優(yōu)化變得非常復雜，需要綜合考慮各種運輸模式的協同配合以及不同層級的協調與銜接[5]。

2.3" " 提高物流效率和減少碳排放硬性需求

為了應對物流網絡的挑戰(zhàn)，提高物流效率至關重要。高效的物流能夠減少交通擁堵、降低配送成本并提升服務質量。此外，減少碳排放和加強環(huán)境保護也成為了未來物流發(fā)展的重要目標。通過采用綠色物流方案，如電動貨車、可持續(xù)能源和軌道交通等，可以減少物流活動對環(huán)境的負面影響。另外，與此相關的是快遞的末端配送問題，特別是最后一公里的配送效率，在線購物和快速配送行業(yè)興起的背景下，如何快速、高效地將貨物送達終端消費者成為了一個需要不斷改進的問題。

3" " 人工智能輔助下智慧城市物流網絡優(yōu)化建議

在多變的消費者需求和物流配送需求、提高物流效率和減少碳排放的硬性需求，以及大規(guī)模、多模式和多層次的物流網絡等特點下，智慧城市物流網絡的規(guī)劃和優(yōu)化面臨復雜的挑戰(zhàn)，需要利用人工智能輔助優(yōu)化設計和運營，通過運用數據分析、智能路徑規(guī)劃和優(yōu)化、智能倉儲和庫存管理等技術，智慧城市可以構建更智能、高效、綠色的物流網絡，以滿足不斷增長的物流需求。

3.1" " 路徑規(guī)劃

3.1.1" " 基于遺傳算法的路徑規(guī)劃優(yōu)化

遺傳算法是一種啟發(fā)式搜索算法，它模擬生物進化的過程，通過不斷進化和選擇來尋找最優(yōu)解[6]。在物流網絡中，路徑規(guī)劃需要考慮多重因素，如貨物量、交通條件、配送點的位置和屬性等，多種因素的復雜性導致傳統(tǒng)計算方法很難得出最佳路徑方案，而遺傳算法則能夠通過遺傳操作（選擇、交叉和變異）對路徑方案進行演化，以探尋更好的解決方案。在物流網絡中，遺傳算法可以應用于規(guī)劃配送路徑，該算法能夠通過定義適應度函數，將路徑方案表示為染色體，通過遺傳操作演化出更好的路徑，然后在大量可能的路徑中進行搜索，逐步改進并生成最優(yōu)解。遺傳算法能夠在考慮多種因素（如貨物量、交通條件、配送點等）的情況下，生成符合實際情況的路徑方案，通過遺傳算法的迭代過程，逐步提升路徑方案的質量，最終生成最優(yōu)的路徑方案。同時，通過應用遺傳算法，還可以靈活應對不斷變化的環(huán)境和需求，為物流運營商提供更優(yōu)質的服務。

3.1.2" " 基于深度學習的路徑選擇模型

深度學習是一種機器學習技術，通過構建多層神經網絡模型來學習數據的特征和模式。在物流路徑選擇中，可以利用深度學習模型分析歷史數據，根據不同因素（如交通狀況、時間、天氣等）預測最佳路徑。首先需要收集歷史數據，包括交通狀況、時間、天氣等信息，以及每條路徑的運輸時間、成本等數據，并對收集到的數據進行清洗、歸一化等預處理，設計卷積神經網絡（CNN）或循環(huán)神經網絡（RNN）深度神經網絡模型，用于學習輸入數據與最佳路徑之間的關系，然后使用歷史數據調試深度學習模型，利用反向傳播算法不斷調整網絡參數，使模型能夠準確掌握數據的特征和模式，再使用經過調試的深度學習模型，根據實時輸入的數據，預測最佳路徑，最后根據預測結果和實時數據，評估并調整路徑，實時選擇最佳路徑，從而提高送貨速度和準確性，減少配送時間。

3.2" " 貨物配送

3.2.1" " 基于機器學習的貨物分配算法

在智慧城市物流網絡中，物流需求和配送點的情況通常是動態(tài)變化的，傳統(tǒng)的固定規(guī)則或手動分配往往無法高效地應對各種情況。因此，利用機器學習算法進行貨物分配優(yōu)化成為了一種有效的方法?；跈C器學習的貨物分配算法，可以利用歷史數據和實時數據來預測消費者的需求，并優(yōu)化貨物的分配。首先，系統(tǒng)可以收集大量歷史銷售數據及其他相關數據，如天氣、季節(jié)等，然后通過機器學習算法分析這些數據，以預測不同時間段和地區(qū)的銷售量，預測結果可作為決策的依據。同時，算法可以自動掌握貨物分配的規(guī)律和關聯因素，自動優(yōu)化貨物分配策略，滿足各個配送點的需求。此外，機器學習算法還可以利用實時數據，如交通狀況和配送員位置等，實現貨物分配的動態(tài)化。當遇到突發(fā)情況或交通擁堵時，算法可以根據實時數據進行調整，分配最合適的送貨路線和配送員，以保證貨物能夠快速準時地送達，通過不斷學習和優(yōu)化，可以逐漸提升算法的預測精度和分配效果，從而使物流配送更加高效和準確。

3.2.2" " 利用智能傳感器進行貨物跟蹤與監(jiān)控

在智慧城市物流網絡中，準時配送和貨物的安全性非常重要，利用智能傳感器可以實現對貨物的實時追蹤和監(jiān)控，從而提高貨物的安全性和準時配送率[7]。首先是傳感器的選擇與安裝，根據需要選擇合適的智能傳感器，如GPS定位傳感器、溫濕度傳感器等，并在貨物上進行安裝，以確保傳感器的穩(wěn)定性和準確度；其次是數據采集和傳輸，傳感器可以實時采集貨物的位置、溫度、濕度等數據，并將數據通過物聯網或其他通信技術傳輸到物流管理系統(tǒng)中；再次是數據存儲與分析，將傳感器采集到的數據存儲在云端或本地數據庫中，并利用人工智能算法對數據進行分析和處理。例如，通過分析溫度數據，可以提前預警異常情況或優(yōu)化運輸環(huán)境；再者是實時監(jiān)控與預警，物流管理人員可以通過物流管理系統(tǒng)實時監(jiān)控貨物的位置和環(huán)境條件，并根據設定的規(guī)則和標準發(fā)出警報，以便及時采取措施處理異常情況；最后是數據應用與優(yōu)化，通過分析傳感器數據，可以優(yōu)化貨物配送路線、提高貨物倉儲和庫存管理效率，并提前發(fā)現潛在問題，以減少運輸過程中的損耗和風險。通過在貨物上搭載智能傳感器，實時監(jiān)控貨物的位置、溫度、濕度等信息，利用人工智能技術對傳感器數據進行分析和處理，可以實現貨物跟蹤、異常檢測和預警，提高貨物跟蹤的準確性和及時性。

3.3" " 運輸調度

3.3.1" " 基于強化學習的車輛調度策略

在智慧城市物流網絡中，車輛調度是一個關鍵的環(huán)節(jié)，其直接影響著運輸效率和成本。傳統(tǒng)的車輛調度方法通?；谝?guī)則或啟發(fā)式算法，但隨著物流網絡的變化和需求復雜性的增加，這些方法往往無法適應動態(tài)和多變的環(huán)境[8]。而基于強化學習的車輛調度策略能夠自動學習和優(yōu)化調度規(guī)則，提高運輸效率和降低成本。強化學習是一種機器學習方法，其目標是通過智能體與環(huán)境交互以學習最佳行為策略。在車輛調度中，可以將車輛視為智能體，環(huán)境包括物流需求、交通狀況、配送點等，強化學習算法可以不斷與環(huán)境交互，根據當前的狀態(tài)選擇最佳行動，以最大化累積信號（如效率、成本等）。在強化學習的具體應用中，首先需要將車輛調度環(huán)境抽象成一組狀態(tài)變量，定義車輛可以采取的選擇配送路線、調整配送順序等行動，然后根據實際情況，設計合適的獎勵函數，再基于歷史數據進行強化訓練，通過與環(huán)境交互，智能體不斷優(yōu)化車輛調度策略，逐步提高累積獎勵，最后利用訓練好的強化學習模型，在實時運輸調度中根據當前狀態(tài)選擇最佳行動?；趶娀瘜W習的車輛調度策略，可以自動學習和優(yōu)化車輛調度規(guī)則，并根據實時的環(huán)境和需求進行動態(tài)調度，以提高運輸效率，降低成本，并適應不斷變化的物流網絡。

3.3.2" " 利用數據挖掘優(yōu)化運輸路線

在智慧城市物流網絡中，運輸路線的選擇對于物流運輸的效率和可持續(xù)性具有重要影響。傳統(tǒng)的運輸路線規(guī)劃方法往往基于靜態(tài)的規(guī)則或經驗，無法充分考慮實時交通情況。數據挖掘是一種從大量數據中提取潛在模式和知識的技術，利用數據挖掘技術優(yōu)化運輸路線，可以通過分析大量歷史運輸數據，提取相關規(guī)律和特征，從而優(yōu)化物流配送過程。首先，收集并整理歷史運輸數據，包括配送站、消費者位置、交通擁堵情況、時間窗口等信息。然后，使用數據挖掘技術，如聚類分析、關聯規(guī)則挖掘等，進行數據分析，找出影響運輸效率的關鍵因素。在運輸路線優(yōu)化方面，可以利用聚類分析將消費者分為不同的群組，并根據每個群組的位置和需求量，優(yōu)化車輛的路線和配送順序，從而縮短行駛距離和時間。此外，關聯規(guī)則挖掘可以分析不同消費者之間的相關性，優(yōu)化配送站的選擇和布局，從而優(yōu)化配送效率和容量利用率[9]。同時，也可以結合實時數據，如交通狀況和消費者需求變化情況，不斷更新運輸路線，從而實現動態(tài)的運輸調度優(yōu)化。

4" " 智慧城市物流網絡優(yōu)化的挑戰(zhàn)與解決方案

4.1" " 數據安全和隱私保護

在智慧城市物流網絡中，數據的采集和存儲至關重要。為了確保數據的安全性，可以采用加密技術對數據進行加密傳輸和存儲。同時，建立健全的物流和網絡安全措施，如防火墻、數據備份等，防止數據泄露和惡意攻擊。在采集和處理個人隱私數據時，需要遵守相關隱私保護法規(guī)，并確保用戶的個人信息不被濫用，可以采用匿名化、脫敏化等技術手段，在保證數據可用性的同時保護用戶的隱私。此外，還需要建立合規(guī)的數據使用和訪問機制，限制數據的訪問權限，以確保數據只用于合法目的。

4.2" " 系統(tǒng)整合與互聯互通

在智慧城市物流網絡中，各個系統(tǒng)之間需要實現數據的共享和交互，以提高物流配送效率。為了實現系統(tǒng)間的互聯互通，可以采用標準化的接口和協議，如物聯網協議、RESTful API等，并建立數據共享的合作機制，各個系統(tǒng)可以通過數據共享獲取更全面、準確的信息。此外，智慧城市物流網絡通常包括多種運輸模式，如公路、鐵路、水路、空運等，不同運輸模式之間需要實現互聯互通，以構建高效的物流網絡，可以通過建立統(tǒng)一的調度平臺和信息化系統(tǒng)，實現多種運輸模式的整合與協調。

4.3" " 管理與監(jiān)測手段

在智慧城市物流網絡中，智能監(jiān)測設備的部署和管理至關重要，可以利用物聯網技術和傳感器技術，在關鍵位置部署智能監(jiān)測設備，以實時獲取物流信息。同時，也要建立設備管理機制，定期對設備進行維護和檢修，確保設備可以正常運行。為了實現對物流網絡的有效管理，可以建立運營監(jiān)控與決策支持系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過數據分析和算法模型，監(jiān)測和分析物流網絡的運行狀態(tài)，并實時監(jiān)控和預警。同時，基于數據分析的決策支持系統(tǒng)可以提供決策參考， 幫助管理人員做出合理的運營決策，從而進一步優(yōu)化物流網絡的效率和質量。

5" " 結" " 語

綜上所述，智慧城市的快速發(fā)展對物流網絡提出了更高的要求，傳統(tǒng)物流模式已難以滿足其日益增長的需求。為了提高物流運作效率及其準確性，人工智能被廣泛應用于智慧城市物流網絡的優(yōu)化中，通過應用遺傳算法和深度學習模型，可以實現路徑規(guī)劃的優(yōu)化，減少運輸時間和成本；利用智能傳感器可以實現對貨物的實時跟蹤與監(jiān)控，提高物流的可靠性和準時配送率；在運輸調度方面，可以利用強化學習算法和數據挖掘技術，優(yōu)化車輛調度和運輸路線，提高運輸效率并降低成本。然而，智慧城市物流網絡優(yōu)化仍面臨一些挑戰(zhàn)，數據安全和隱私保護是其中的重要問題，需要采用數據加密和安全措施來保護數據的安全性；各個系統(tǒng)之間的整合和互聯互通也是一個挑戰(zhàn)，需要建立標準化的接口和協議，實現數據的共享和交互；管理與監(jiān)測手段也非常關鍵，需要部署智能監(jiān)測設備實時獲取物流信息，并建立運營監(jiān)控與決策支持系統(tǒng)監(jiān)測和優(yōu)化物流網絡的運行狀態(tài)。通過智能化的物流網絡優(yōu)化，可以提升物流效率、優(yōu)化資源配置、改善市民生活質量和優(yōu)化城市交通?？傊?，人工智能下的智慧城市物流網絡優(yōu)化，將為智慧城市建設和物流業(yè)發(fā)展提供重要參考，不僅能推動智慧城市物流網絡的持續(xù)優(yōu)化和改進，還有利于構建更加智能、高效、可持續(xù)發(fā)展的智慧城市。

參考文獻：

[1] 杜兆芳．基于人工智能的物流管理優(yōu)化研究[J]．物流科技，2023，46（4）：12-14，19.

[2] 高明．人工智能在物流行業(yè)的應用與發(fā)展探討[J]．全國流通經濟，2023（17）：30-33.

[3] 文斌．人工智能技術在物流供應鏈中的應用[J]．集成電路應用，2023，40（8）：124-125.

[4] 劉霞．人工智能助力物流“最后一公里”[N]．科技日報，2023-07-25（4）.

[5] 胡曉旭．人工智能對物流行業(yè)的崗位替代效應研究[J]．經濟研究導刊，2022（25）：40-42.

[6] 薛曉蔚，陳新．人工智能技術在供應鏈物流領域的運用[J]．太原城市職業(yè)技術學院學報，2022（1）：40-42.

[7] 沈逸飛，朱真逸，王逸飛，等．“人工智能+物流”中智能配送與管理的應用[J]．科技風，2021（8）：74-75.

[8] 趙勝利，師寧，李澤萍，等．“互聯網+”背景下現代物流網絡體系構建[J]．科技管理研究，2019，39（13）：205-210.

[9] 張羽政．人工智能技術在現代物流管理模式中的作用探究[J]．物流科技，2022，45（10）：105-107，111.