交通工程專業大數據挖掘應用能力培養體系探討

賴見輝 王揚 羅甜甜 柳堤 陳艷艷

[摘 要] 交通工程專業的高交叉性，決定了需要其他技術手段輔助其發展。近年來，大數據挖掘成為處理各種數據的高效手段，提高數據挖掘能力才能更好地發現和研究交通問題。但在實際中，由于缺乏大數據挖掘能力的系統性培養，該專業學生不僅存在理論上的短板，且實踐上出現諸多困難。通過分析大數據挖掘應用能力對交通工程專業的影響，根據目前教學與實踐中出現的問題，提出一系列具有針對性的措施，促進交通工程專業大數據挖掘應用能力的培養。

[關鍵詞] 交通工程專業;大數據挖掘;應用能力

[基金項目] 2020年度“交通工程導論（雙語）”重點課程建設（047000513103）

[作者簡介] 賴見輝（1986—），男，江西贛州人，博士，北京工業大學城市交通學院講師，主要從事智能交通和交通數據挖掘研究;羅甜甜（1996—），女，河南周口人，北京工業大學城市交通學院2019級交通運輸工程專業碩士研究生（通信作者），研究方向為交通數據挖掘。

[中圖分類號] G712 ? [文獻標識碼] A ? [文章編號] 1674-9324（2021）28-0169-04 ? ?[收稿日期] 2020-11-25

一、引言

信息技術的高速發展大大提高了數據處理的能力，如今，大數據挖掘已經成為一種處理多源數據，挖掘和探討背后問題的高效手段。大數據是指無法在一定時間范圍內用常規軟件工具進行捕捉、管理和處理的數據集合。大數據具有以下五個特點：大量、高速、多樣、低價值密度和真實性。大數據已經無處不在，并且影響著社會生活的方方面面。大數據的應用有以下幾個方面：（1）精準營銷：電信公司可利用大數據挖掘潛在的特定用戶群體，有利于電信公司更好地營銷。（2）醫療：通過科學利用大數據，實現各個醫院的病歷共享、流行病發病預測、藥物作用預測和個體化的精準醫療等，提高對疾病預防、整治水平和藥物使用的安全性和有效性。（3）交通：實時獲取用戶的位置信息，通過長時間的統計，挖掘真正的道路運行用戶，對交通擁堵或重大交通事件進行預警等。

大數據的特點和價值使得大數據挖掘變得越來越重要，特別是對于強交叉性學科，如交通工程專業，利用大數據挖掘進行技術處理、分析數據并找到隱藏的有價值的信息極為重要。交通工程專業涉及多種學科，交叉性較強，研究對象包括人、車、路、環境和能源等，并聯系道路交通進行研究。由于交通工程專業的高交叉性，因此，需要借助其他技術手段輔助其進行研究分析。近年來大數據挖掘作為處理數據的得力助手，已經成為處理交通數據的有效手段，方便對整個交通管理體系進行分析、調節與調度[1]。

二、大數據挖掘應用的知識體系

在國內，大數據挖掘所涉及的課程包括“概率論與數理統計”“多元統計分析”“程序設計/數據結構“大數據導論”和“機器學習”等課程。如清華大數據研究院的數據科學課程體系包括“大數據分析與處理”“大數據算法基礎”“模式識別”和“大數據的采集與智能處理”等課程;香港中文大學的數據科學課程體系中，必修課包括了“統計學理論”“機器學習”“數據挖掘入門”等，選修課包括了“應用回歸分析”“數據可視化入門”等。

在國外，很多學校的數據科學理學碩士開設了類似的課程，如華盛頓大學開設了“Data Visualization & Exploratory Analytics”（數據可視化與探索性分析）和“Data Science Capstone Project”（數據科學綜合訓練）等課程，紐約大學開設了“Intro to Data Science”（數據科學導論）、“Machine Learning and Computational Statistics”（機器學習與計算統計學）和“Capstone Project in Data Science”（數據科學綜合訓練）等課程，斯坦福大學開設了“Modern Applied Statistics： Data Mining”（現代應用統計學：數據挖掘）、“Paradigms for Computing with Data”（基于數據的計算范式）等課程，卡內基梅隆大學、哥倫比亞大學和倫敦城市大學都開設了“Big Data Analytics”（大數據分析學）課程。

無論是國內還是國外，大數據挖掘專業涉及的課程不僅包含“數理統計分析”等基本課程，還包括與計算機處理數據相關的課程，但這些都只是“大數據”作為一個獨立的專業所涉及的課程，目前還未發現有學校開設“大數據”專業與其他專業相結合的專業課程。

2018年6月麻省理工學院（MIT）宣布成立“New Urban Science”本科專業。從課程內容來看，它不僅包括了“Introduction to Urban Design and Development”（城市設計與發展導論）、“Urban Planning and Social Science Laboratory”（城市規劃與社會科學實驗室）等專業課程，還包括了“Introduction to Computer Science and Programming”（計算機科學與程序設計導論）、“Introduction to Algorithms”（算法導論）和“Introduction to Machine Learning”（機器學習導論）等一些與計算機學科有關的課程。從MIT的闡述可知，此舉在于幫助學生將現代技術工具與城市結合起來，能夠實現積極的變革，同時為學生提供了一個研究當今城市所面臨的緊迫問題與挑戰的機會，培養的是具有數據挖掘和分析能力的城市研究者。

MIT開設的本科專業和交通工程具有高度相似性，都是屬于交叉性強的學科。這是一個新的嘗試，給未來一些專業，特別是高交叉性學科（如交通工程專業）的發展提供了新方向。