Transport er en gennemtrængende faktor af det moderne samfund, der gør det muligt at udføre hverdagsopgaver som at tage på arbejde, i skole eller andre simple personlige ærinder. Transport netværkets effektivitet har stor indflydelse på det enkelte individs livskvalitet og det er bredt anderkendt at inverstringer i transport infrastruktur kan generere store udviklingsmæssige gevinster i hele samfundet. I øjeblikket er transport i byer systemorienteret, hvorved brugere skal tilpasse sig et fast transportsystem (f.eks. faste busruter og køreplaner). I modsætning hertil, tror vi på visionen om et brugerorienteret system, hvorved udbud og efterspørgsel efter transport er sømløst tilpasset hinanden i et Adaptivt Transport System (ATS). For at forfølge denne vision er transportsystemer nødt til at erhverve sig to grundlæggende egenskaber: 1) at kunne forstå og forudsige de nuværende mobilitetsmønstre, og 2) at kunne konvertere denne viden til effektive beslutninger, der kan opfylde mobilitetsbehovet hos en bred og mangfoldig gruppe af borgere. Samtidig gør transportsystemets høje kompleksitet, sammen med den store mængde mobilitetsdata der er til rådighed (tænk f.eks. på den daglige strøm af data genereret af vores smartphones), dette til et perfekt scenarie for anvendelse af Machine Learning og datadrevne strategier i bred forstand. I denne forbindelse er det vores mål at udvikle læringsalgoritmer, der kan håndtere de udfordringer, der opstår inden for adaptive transportsystemer, med fokus på mobilitet-efter-behov-systemer. I den første del af afhandlingen (dvs. "Perception and Prediction") udvikler vi værktøjer til at forudsige udviklingen i efterspørgslen af mobilitet. Specifikt, fokuserer vi på at udvikle læringsalgoritmer, der er i stand til (i) at håndtere multimodaliteten i efterspørgslen af mobilitet gennem struktureret usikkerhedskvantificering og ii) at udnytte egenskaberne ved forudsigelsesproblemet ved at indføje fornuftige forudgående antagelser, Transportation is a permeating factor of modern society, effectively enabling the accomplishment of everyday tasks such as going to work, school, or simple personal errands. The efficiency of the transportation network highly influences the quality of life of individuals, and it is widely recognized that investments in transport infrastructure can generate large developmental payoffs throughout society. Currently, transportation within cities is intrinsically system-first, whereby users have to adapt to a fixed transportation system (e.g., fixed bus routes and schedules). In contrast, we believe in the vision of a user-first system, whereby supply and demand for transportation are seamlessly co-adapted into an Adaptive Transportation System (ATS). To pursue this vision, transportation systems need to acquire two fundamental capabilities: 1) being able to understand and predict current mobility patterns, and 2) converting this knowledge into effective decisions that can satisfy the need for mobility of a broad and diverse audience. At the same time, the high complexity of the transportation system, together with the vast availability of mobility data (e.g., consider the daily stream of data generated by our smartphones), make this a perfect scenario for applications of machine learning and data-driven strategies broadly. In this context, we aim to develop learning algorithms that are capable of addressing the challenges emerging within adaptive transportation systems, with a focus on mobility-on-demand systems. In the first part of the thesis (i.e., “Perception and Prediction'') we develop tools for predicting the evolution of mobility demand. Specifically, we focus on developing learning algorithms capable of (i) handling the multi-modality of mobility demand through structured uncertainty quantification, and (ii) exploiting properties of the prediction problem by injecting sensible prior assumptions, or inductive biases, w