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城市智能转型造就新一代城市系统

导读: 《国家新型城镇化规划(2014—2020年)》,提出了推进智慧城市建设需要统筹城市发展的物质资源、信息资源和智力资源利用,推动物联网、云计算、大数据等新一代信息技术创新应用。

  《国家新型城镇化规划(2014—2020年)》,提出了推进智慧城市建设需要统筹城市发展的物质资源、信息资源和智力资源利用,推动物联网、云计算、大数据等新一代信息技术创新应用,实现与城市经济社会发展深度融合;建设智慧城市,实现工业化、信息化、城镇化、农业现代化的深度融合,促进城市经济主战场的稳定、可持续发展,是我国现阶段的战略需求和紧迫任务。提出了“集约、智能、绿色、低碳”的智慧城市建设战略目标,使得城市迫切需要智能转型,构建智慧城市系统,从而实现可持续发展。“信息化城市”、“大数据城市”、“智慧城市”等成为学术界、先锋论坛和社会媒体热议的话题。

  为此,城市智能转型和新一代智慧城市系统构建也成为近期国内顶尖专家走进“西苑沙龙”的新议题。

  数字城市的智能转型

  一个行业或一个区域的信息化过程,原则上大致可分为两个阶段:第一是数字化,主要是指信息的传感、存储、计算、传输和控制的网络化和数字化等。第二是智能化——数字化的更高阶段。城市的发展也必然经历这两个阶段的信息化:由数字城市智能转型为智慧城市。一般来讲,数字城市应具有如下几个特征:最大限度使用数字传感技术、网络技术和计算技术构成的信息基础设施;在云计算的软件环境下,对城市的人口、资源、环境、经济、社会等大数据加以计算与处理;把反映城市社会的各种大数据有效整合,用于规划、预测、运营以及城市监管,提升政府部门的管理与决策能力,提高城市居民的生活品质。目前,欧美发达国家和我们国家发达地区基本实现了城市数字化。

  智慧城市是运用物联网、云计算、大数据、空间地理信息集成等新一代信息技术,促进城市规划、建设、管理和服务智慧化的新理念和新模式。李未院士认为,目前数字城市转型形成智慧城市至少需要从智能服务、大数据处理以及软件系统研发等方面进行突破。

  首先,智慧城市和数字城市的标志性区别是智慧城市是复杂的信息生态系统,需要提供规律发现、深度关联、决策生成等智能服务。规律发现通过对输入的现象大数据的计算、分析和处理,产生概念间关系,并以文字和符号的形式提供知识。深度关联针对事物的现象、症状等,通过归纳猜想、逻辑推理和关联操作以及对大数据的统计分析,提供所有可供选择的知识。决策生成针对用户需求,向用户提供相关的所有可供选择的决策类型,并针对每一个体的个性化要求,给出相应的解决方案,做到群体均衡、个体优化。这三类智能服务是人类认识、解释和改造城市的基本智能,也是判断数字城市智能转型的标准。

  其次,城市的大数据是承载知识和信息的实体,上述智能服务依赖于城市大数据的高效处理。然而,目前城市的数据通过多种数字化传感装置采集,来源于不同的历史阶段,属于不同的知识领域。因此格式难以统一,需要统一的数据模型,能描述各种结构和非结构类型的数据;同时具备集成性——能够直接继承和采用各种类型数据的成熟技术,关联性——可支持多源数据特征关联,和可扩展性——支持新的数据类型并保持处理效率。

  最后,智能软件是实现上述智能服务的基础,也是城市软件基础设施的核心构件。智能城市转型要有大量的智能软件进行支撑;同时,城市是复杂的社会生态系统,软件也需要动态更新。传统的软件开发模式难以满足智慧城市对软件开发效率和演化的需求。由于现代城市在宏观上,市政管理机构对城市的宏观规划和对城市资源配置及发展的调控,微观上竞争和市场机制对城市资源配置及城市发展的决定性作用,针对智慧城市的软件生态系统建设、维护和演化问题,类似地可采用基于市场竞争的群体开发模式。其基本思想是,纵向分层(宏观规划)和横向竞争(众包实现)相结合,激发社会群体广泛参与,从而既有纵向的计划性的优点,又有横向竞争、提高效率的优点。

  新一代城市系统构建

  新一代城市系统的构建是一个复杂的系统性工程,有很多关键科学问题需要研究解决,而在研究新一代城市系统构建的关键科学问题时,需要把握好如下四个方面的内容:

  界定关键问题,聚焦研究内容。即在研究智慧城市、在讨论用科技创新推动智慧城市的过程中,一定要界定清楚什么是智慧城市的关键问题、核心挑战;什么是城市系统以及什么是非城市系统,什么是智慧内容什么是非智慧内容。唯有这样,才能聚焦研究内容和需求。

  明确智慧特征,推动智能转型。即在智慧城市系统建设中,要梳理清楚智慧的特征是什么,针对具体的城市问题,围绕深度关联、规律发现和决策生成三大科学方向,推动城市的智能转型,并依据可行性、紧迫性等分阶段部署实施。

  把握系统内涵,关注综合治理。即在新一代城市系统构建过程中,把握智慧城市内涵,依据时空大数据,建立地下地上立体感知数据模型,并把城市综合治理和整体规划进行融合,从而建设有机的城市体。

  契合物联网,构建城市群系统。将智慧城市系统建设和物联网进行有机的契合,利用物联网技术实现城市的人与人、人与物、人与城市之间的万物互联互通,构成未来的社会基础设施,从而基于物联网所形成的万物互联的开放平台,构建新一代城市系统及城市群系统。

  ■专家观点

  李未 院士 北京航空航天大学

  数字城市已经基本实现,城市生态系统迫切需要提供规律发现、深度关联和决策生成三类智能服务,这三类智能服务是人类认识、解释和改造城市的基本智能,也是判断数字城市智能转型的标准。同时上述智能服务需要依赖于城市大数据的高效处理,以及基于市场竞争的群体软件开发模式,以满足智慧城市的软件生态系统建设、维护和演化的需求。

  李德仁 院士 武汉大学

  智慧城市的建设离不开城市时空数据的采集,建立统一的时空大数据平台,并开展大数据挖掘。二是要做城市的感知、控制服务,城市要抓运营中心,组织实施要抓相应的机制创立和攻关的研究,形成大数据的技术链、服务链和价值链,才能拉动智慧城市产业的发展和真正的应用。

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