如何理解：城市的“信息化→智能化→智慧化”

如何理解：城市的“信息化→智能化→智慧化”

3月31日下午，習近平總書記在杭州城市大腦運營指揮中心，觀看“數(shù)字杭州”建設情況。習近平說，城市大腦是建設“數(shù)字杭州”的重要舉措。通過大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等手段推進城市治理現(xiàn)代化，大城市也可以更“聰明”。從信息化到智能化再到智慧化，是建設智慧城市的必由之路，前景廣闊。（回復本訂閱號“  新基建  ”，加入數(shù)字基礎設施產(chǎn)業(yè)鏈微信群?。?

　　城市信息化和智慧城市領域，對信息化、智能化、智慧化等概念，?；鞛橐徽?，加上數(shù)字化、數(shù)據(jù)化等說法，令人更為困惑。這些概念確有很多共同點，但包含不同技術發(fā)展階段和可能迥異的方法論，仍需辨析其中差別。

　　一、信息化

　　廣義的信息化涵蓋以上所有概念。全球范圍看，人類正在進入以信息為基礎的時代，最主要的資源由物質(zhì)與服務演進為全社會可共享的信息。

　　中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發(fā)的《2006-2020年國家信息化發(fā)展戰(zhàn)略》中稱，信息化是充分利用信息技術，開發(fā)利用信息資源，促進信息交流和知識共享，提高經(jīng)濟增長質(zhì)量，推動經(jīng)濟社會發(fā)展轉(zhuǎn)型的歷史進程。

　　本質(zhì)上，信息化是通過信息高效流通，減輕信任成本與組織中的內(nèi)耗，達到邊際成本遞減的目的，而基礎設施和公共服務邊際成本降低是城市集聚根本動力。二者高度統(tǒng)一，是城市信息化的根源。

　　城市問題幾乎都可歸于一個痛點：有限的基礎設施和服務能力與高速增長的需求之間的矛盾。交通擁堵、內(nèi)澇、能源短缺、環(huán)境污染等，體現(xiàn)基礎設施的動態(tài)服務能力和效率不足；住房供給、房價、教育醫(yī)療等公共設施問題，體現(xiàn)住房和公共服務的布局、供給量與服務水平不足。工業(yè)時代，通過發(fā)明和生產(chǎn)更多產(chǎn)品，創(chuàng)造更多城市空間來匹配需求增長。但資源有限，這種增長不可能永遠維持。

　　信息化本質(zhì)是，通過數(shù)據(jù)和計算，更高效地連接供需雙方，實現(xiàn)更精準匹配，使有限存量資源發(fā)揮更大效率。商務和政務的最終狀態(tài)，是使組織具有有機生命體特征，適應目標人群需求，真正實現(xiàn)以人為本。

　　通常說的信息化，是狹義概念，指政府或企業(yè)業(yè)務“數(shù)字化”，或說“信息技術化”。實質(zhì)是通過搭建業(yè)務系統(tǒng)，把線下手續(xù)轉(zhuǎn)為線上工作流程，把紙質(zhì)公文和文檔轉(zhuǎn)為電子文件，并讓相關人員了解“業(yè)務現(xiàn)在什么情況”、“流程進展到哪”等動態(tài)業(yè)務信息。

　　二、數(shù)字政府

　　中國目前的智慧城市建設，主體是政府信息化工程，通常稱為數(shù)字政府或電子政務，是指在計算機、互聯(lián)網(wǎng)等信息技術支撐下，政府機構日常辦公、信息收集與發(fā)布、遠程會議、公共管理等事務在數(shù)字化、網(wǎng)絡化環(huán)境下進行。

　　作為特別的狹義信息化建設，數(shù)字政府需要單獨分析。

　　數(shù)字政府通過構建數(shù)據(jù)驅(qū)動的政務新機制、新平臺、新渠道，進一步優(yōu)化調(diào)整政府內(nèi)部組織架構、運作程序和管理服務，全面提升在經(jīng)濟調(diào)節(jié)、市場監(jiān)管、社會治理、公共服務、環(huán)境保護等領域的履職能力。

　　數(shù)字政府可實現(xiàn)讓政府運行擺脫手工操作，提高辦事效率，降低行政成本；數(shù)據(jù)跨層級跨部門更高效流轉(zhuǎn)，促進政府實現(xiàn)整體協(xié)同；政府與市民之間信息通暢，促進政府開放。

　　數(shù)字政府和電子政務，是智慧城市的最初級階段，也是目前絕大多數(shù)所謂“智慧城市”建設所處階段。其最大價值是通過“數(shù)字孿生”實現(xiàn)“數(shù)據(jù)化”，量化描述城市的運行狀態(tài)。技術要點包括：

　　·城市物理空間的數(shù)字化最易實現(xiàn)。以遙感、測繪、衛(wèi)星定位、傾斜攝影測量、激光雷達等技術為基礎，BIM和GIS已可在數(shù)字空間里從宏觀到微觀精確實現(xiàn)城市和建筑空間形態(tài)的三維重現(xiàn)。這被稱為“數(shù)字城市”。

　　·打通各部門政務數(shù)據(jù)，解決條塊分割的“數(shù)據(jù)孤島”和“數(shù)據(jù)煙囪”，是存量政務數(shù)據(jù)的主要挑戰(zhàn)。數(shù)據(jù)分割源自部門割裂，表面的互聯(lián)互通和共享交換是權宜之計。只有通過高維應用，促進跨部門數(shù)據(jù)協(xié)作，提高城市綜合解決復雜問題的能力，才能給數(shù)據(jù)打通流轉(zhuǎn)以真正動力。

　　·新技術驅(qū)動下，城市部門分工將進一步整合。近年來，跨行業(yè)、跨部門的綜合性協(xié)同機構已出現(xiàn)。眾多城市組建融合規(guī)劃、城管、環(huán)衛(wèi)、環(huán)保、市政市容等傳統(tǒng)部門業(yè)務的大城管部門；各種城市生命線的應急能力被整合成專門的應急管理部門；大數(shù)據(jù)局等數(shù)據(jù)主管部門自上而下統(tǒng)籌智慧城市建設的設施和數(shù)據(jù)。管理職能整合有賴于信息技術、通信技術的支撐。

　　·城市運行數(shù)據(jù)，特指來自物聯(lián)網(wǎng)的各種描述城市基礎設施和車輛、人員運行狀態(tài)、行為的“流”、“場”數(shù)據(jù)，包括基礎設施管網(wǎng)和設備運行數(shù)據(jù)、車輛位置和駕駛狀態(tài)、人員行為等。城市交通、安防行業(yè)的攝像頭也是物聯(lián)網(wǎng)設備，但更應關心用物聯(lián)網(wǎng)技術對傳統(tǒng)城市基礎設施進行ICT化改造，以及更全面的“城市感知網(wǎng)”建設，使城市具備“多維、高頻、高精度”采集和傳輸數(shù)據(jù)的能力。筆者認為，這是“新基建”的最重要部分。

　　通過城市數(shù)據(jù)平臺，將上述各類數(shù)據(jù)有條理、有結(jié)構地組織，能夠查詢、回溯，進行可視化分析，解決簡單問題，是現(xiàn)階段大多數(shù)智慧城市建設的目標。

　　全國風起云涌的“城市大腦”建設，核心是數(shù)據(jù)可視化的大屏幕，即所謂IOC（Intelligent Operations Center），且大多是靜態(tài)和宏觀數(shù)據(jù)，決策支持價值十分有限，往往淪為參觀項目。

　　即便如此，COVID-19疫情中，由于城市各種資源和外部條件劇烈變化，常超出個人處理信息和決策的能力，大屏應用接入越來越多維度的高頻數(shù)據(jù)，通過直觀的可視化，幫助各級政府適應了基于海量數(shù)據(jù)決策的模式，對智慧城市發(fā)展仍然起到正面作用。

　　三、智能化

　　智能化是指，事物在網(wǎng)絡、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)和人工智能等技術支持下，具有能動地滿足人各種需求的屬性，具備自適應、自校正、自協(xié)調(diào)等能力。

　　CPS（信息物理融合系統(tǒng)，Cyber-Physical Systems)的概念可較好地描述智能化過程。信息系統(tǒng)實時監(jiān)控物理世界運行狀況，物理世界又可借助信息系統(tǒng)進行各類環(huán)境因素的檢測調(diào)節(jié)與控制。通過信息系統(tǒng)和物理世界相互滲透的反饋循環(huán)，達成安全、可靠、高效和實時的控制效果。

　　早期智能化系統(tǒng)大多是自動化的機器設備，隨著物聯(lián)網(wǎng)和人工智能發(fā)展，一些較復雜的系統(tǒng)也具備了整體的智能化能力。如無人駕駛汽車，將傳感器物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)分析等技術融為一體，通過傳感器識別自身狀態(tài)和環(huán)境態(tài)勢，實現(xiàn)自動化的駕駛、避障、停車等，能動地滿足出行需求。

　　智能化的基本邏輯是，采集事物運行數(shù)據(jù)，對其歷史規(guī)律進行數(shù)學建模，通過計算預測和監(jiān)測對比，反向指導或控制事物運行。至于數(shù)學建模，無論使用簡單的回歸分析，還是流行的機器學習甚至神經(jīng)網(wǎng)絡（即人工智能AI），都先要學習足夠多歷史數(shù)據(jù)。

　　智能交通是當下最典型的城市智能應用。其基本邏輯之一，是通過攝像頭、卡口、雷達、浮動車等采集路口的交通量，以及路段的行車速度，然后通過數(shù)學模型，計算更合理的信號燈配時，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的固定程序或手動控制，增加路口乃至全路網(wǎng)的通行效率。

　　又如，視頻數(shù)據(jù)的結(jié)構化處理和要素識別，是現(xiàn)階段最普遍的人工智能應用，如人臉識別、車牌識別等。人工智能從視頻數(shù)據(jù)中提取有用信息，解決了視頻數(shù)據(jù)只能人工監(jiān)視或事后回溯的問題。類似還有NLP（自然語言語義處理）和語音識別等，都是城市數(shù)據(jù)處理分析需要的通用人工智能算法。

　　基礎設施運行領域，包括能源供給、地下管網(wǎng)運行，以及道路車輛等，都可采用智能化手段管理。智能化的前提，是對城市數(shù)據(jù)的全面感知。高頻度、高時空精度、多維度的數(shù)據(jù)，才能支持精細化建模和相對準確的短期預測推演。這一階段，智能算法和算力已不是問題。傳統(tǒng)基礎設施的智能化改造以實現(xiàn)全面數(shù)據(jù)采集和反向控制，以及城市感知網(wǎng)的建立，是采集足夠數(shù)據(jù)的前提。這也是上文強調(diào)更全面的城市運行數(shù)據(jù)采集的原因。

　　CIM（城市信息模型，City Information Modeling）平臺是數(shù)字孿生在城市領域的具體表現(xiàn)形式，也是全面采集和分析數(shù)據(jù)的重要前提。在BIM和GIS基礎上嵌入物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)，增加了對“流”、“場”等動態(tài)空間的描述和計算能力，又大大提升了數(shù)據(jù)空間和時間粒度的細化程度，實現(xiàn)對城市空間精細、全面、動態(tài)、實時的數(shù)字化。

　　在全面收集數(shù)據(jù)基礎上，CIM通過統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺，將各領域不同維度數(shù)據(jù)進行結(jié)構化、標準化整合，再通過人工智能算法進行規(guī)律歸納甚至模擬預測。在空間范圍和技術邏輯上，CIM建設是“大場景的GIS數(shù)據(jù)+小場景的BIM數(shù)據(jù)+物聯(lián)網(wǎng)IoT數(shù)據(jù)+人工智能AI”的有機結(jié)合。

　　智能化應用越來越多出現(xiàn)于智慧城市建設，但大多非常初級。原因是數(shù)據(jù)資源不足或質(zhì)量不高，人工智能無數(shù)據(jù)可用。針對數(shù)據(jù)處理和模型訓練的大量人工工作量，人們常說，“有多少人工，就有多少智能”。城市有針對性地主動采集和匯聚大量的、高質(zhì)量的結(jié)構化和非機構化數(shù)據(jù)，人工智能才能在更多領域發(fā)揮更大作用。

　　四、智慧化

　　智慧是生命具有的基于生理和心理器官的高級創(chuàng)造思維能力，包含對自然與人文的感知、記憶、理解、分析、判斷、升華等。盡管大數(shù)據(jù)具備多維度、大樣本量的特性，加上人工智能技術賦能，我們比以往更接近復雜系統(tǒng)全貌，但仍不足以擁有駕馭城市系統(tǒng)的真正智慧。

　　技術層面上，以群體智能、類腦智能、神經(jīng)芯片和腦機接口等為代表的強人工智能，水平會遠超現(xiàn)在的人工智能，實現(xiàn)推理和解決問題，這時智能系統(tǒng)才會表現(xiàn)出類似生命體的思考能力。

　　作為有機體和復雜巨系統(tǒng)，城市幾乎不可能實現(xiàn)完全意義上的可預測和可控制。事實上，大多數(shù)城市系統(tǒng)與“人”和“社會”相關，對社會系統(tǒng)的認知和治理，是實現(xiàn)城市智慧的關鍵。這些雖大都依托信息技術實現(xiàn)，但技術以外的理念與機制更重要。

　　1、以人為本：關心所有人

　　未來智慧城市的建設，價值觀將不斷回歸人本主義而非技術主義。規(guī)劃、設計和建造城市，是為創(chuàng)造更理想的人居環(huán)境。

　　人的幸福感提高是城市發(fā)展的核心目標。幸福感不能簡單量化觀測?！耙匀藶楸尽闭f來容易，也常被寫入政府文件，但以往更多是自上而下替人做決定，而非讓所有市民真正參與決策制定和執(zhí)行過程，只有從設計之初，切實從所有市民的需求和感受出發(fā)，才能規(guī)劃建設出以人為本的城市。

　　歐美很多國家，智慧城市的規(guī)劃和決策，都需要全體市民參與。從戰(zhàn)略提出、技術方案選擇到具體實施，都要通過市民聽證環(huán)節(jié)推進。Google母公司Alphabet旗下Sidewalk Labs主導的多倫多濱水區(qū)的未來城市項目，方案推出一年多，一直頻繁進行公眾咨詢?？雌饋硇屎艿?，但這樣大規(guī)模的建設項目，有大量潛在技術和安全風險，如果不得到全體市民支持，可能出現(xiàn)各種問題。大型互聯(lián)網(wǎng)公司的技術實驗項目，必須打消利益相關方對資本霸權和數(shù)據(jù)隱私等疑慮，在法律層面解決，才能確保項目順利推進。

　　2、問題導向：解決人的問題

　　縱觀國內(nèi)外成功的智慧城市案例，無一不是針對具體城市問題提出解決方案。雖然應用最先進的技術，但智慧城市并非單純目標導向的藍圖式規(guī)劃。其發(fā)展和建設，目的是更好地解決現(xiàn)有城市問題，為市民提供面向未來的高質(zhì)量生活。

　　要合理高效解決問題，首先要準確發(fā)現(xiàn)問題，其次要有尋找解決方案的良好機制。這意味著柔性、動態(tài)的政策導向。從國外案例看，很少有構建硬性的指標體系來指導智慧城市建設發(fā)展的，都是從微觀甚至瑣碎的問題出發(fā)，短平快解決市民生活煩惱。這也體現(xiàn)以人為本的城市發(fā)展觀。

　　與現(xiàn)在遵循標準化的所謂“頂層設計”、大量標準化產(chǎn)品堆砌成的“智慧城市”不同，解決問題需要靈活的技術響應機制，把城市當作開放的實驗室。通過開放提出問題、開放數(shù)據(jù)、開放征集解決方案等，加上各種風險投資和項目孵化機制，鼓勵市場化的解決問題機制。

　　3、可持續(xù)性：為后人著想

　　城市發(fā)展要以整個人類文明的永續(xù)傳承和后人享受更高質(zhì)量的生活為目標。更智慧的城市，勢必具有更可持續(xù)發(fā)展的能力。新科技為城市核心系統(tǒng)的設施提供了更為智能、高效率的調(diào)配方案，大大減少物質(zhì)和能源的損耗。

　　而城市的未來市民，也在期待技術進步帶來更好的物質(zhì)基礎。城市就在一代代的科技交接中，不斷迸發(fā)出人類智慧的火花。

　　日本智慧城市一直強調(diào)3E(EnergySecurity, Environment, efficiency)標準和"低碳可持續(xù)"發(fā)展的智慧化，旨在更新傳統(tǒng)的城市基礎設施，實現(xiàn)高效節(jié)能的低碳目標。如著名的柏葉，從新能源和環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展出發(fā)，吸引企業(yè)和居民，最終實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)的社區(qū)服務。

　　4、眾包開放：多方協(xié)同，廣泛參與

　　開放、跨界、眾包成為城市創(chuàng)新發(fā)展的重要特征。

　　城市問題往往涉及復雜的利益相關方，各方訴求又各不相同。尋找解決方案的途徑是將所有利益相關方聯(lián)系起來，對所涉問題充分討論，考慮各方需求后得出解決方案。市民也成為城市天然的傳感器，幫助城市管理者源源不斷地發(fā)現(xiàn)并主動解決問題。在這樣的形勢下，智慧城市將通過跨界創(chuàng)新，為多元的社會公眾、企業(yè)和組織等提供服務和支持，通過泛民眾化的平臺影響力，集聚眾包的力量和智慧，聚焦城市公共產(chǎn)品與公共服務領域創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)孵化，實現(xiàn)多方合作共贏。

　　近年來，國內(nèi)很多城市的城市管理應用中，內(nèi)置“隨手拍”功能，通過物質(zhì)獎勵引導市民積極提供線索，取得很好的效果。

　　越來越多國家和城市加入到數(shù)據(jù)開放隊列。紐約市是最值得學習的超大城市樣本。2012年，紐約市頒布數(shù)據(jù)開放條例，2018年，開放數(shù)據(jù)平臺中的數(shù)據(jù)庫總量超過2000個。紐約在開放數(shù)據(jù)平臺上提供了數(shù)十億行數(shù)據(jù)，至今累積了100多萬名用戶，超過600萬次瀏覽量。通過紐約城市大數(shù)據(jù)公開，執(zhí)政更加透明，市民更加信任社會運轉(zhuǎn)。這些數(shù)據(jù)正在各個科研院所、企業(yè)、個人手中發(fā)揮越來越重要的價值。

　　小結(jié)

　　總的來說，城市的信息化、智能化和智慧化是交錯演進的。我國智慧城市建設總體處于數(shù)字政府建設階段。已有越來越多的智能化應用出現(xiàn)。但信息化手段的簡單利用，不能改變政府原有運行機制，根本上提升政府治理效率和城市運營水平。

　　真正意義上的智慧城市，需要通過信息技術，發(fā)揮人的智慧來實現(xiàn)。一是要以所有人為本；二是要真正解決人的問題；三是要讓人參與；四是不僅要以現(xiàn)在的人為本，也要為后人著想。只有這樣，才能使智慧城市建設變成城市創(chuàng)新平臺，發(fā)揮多元主體的創(chuàng)造力，通過數(shù)據(jù)驅(qū)動，再造城市運營與管理的整個流程，最終創(chuàng)造美好的城市未來。（作者王鵬系教授級高級城市規(guī)劃師、北京大數(shù)據(jù)研究院智慧城市實驗室主任，個人公眾號“wepon智慧城市與城市智慧”）