摘要：本文從城市大腦的概念出發(fā)，概述了智慧城市的宏觀(guān)發(fā)展目標和新型智慧城市建設的基本原則及發(fā)展需求。重點(diǎn)闡述了城市大腦建設內容、智慧城市頂層設計1533+N系統架構、城市KPI指標、五個(gè)運行管理服務(wù)平臺、三個(gè)基礎性支撐和三個(gè)保障體系等具體內容。還介紹了當前對智慧城市建設產(chǎn)生重大影響的數字孿生、人工智能、第五代移動(dòng)通信三大新技術(shù)的應用，最后對智慧城市的發(fā)展進(jìn)行了展望。本文結合具體的頂層設計、智慧項目應用經(jīng)驗，淺談了城市大腦的內涵和實(shí)現的預期效果，對于推動(dòng)智慧城市發(fā)展和城市大腦建設具有一定倡導意義。

1 概述

城市大腦這一國產(chǎn)本土化提法，目前成為炙手可熱的智慧城市建設概念。城市大腦能將分散在城市各個(gè)角落的數據連接起來(lái)，通過(guò)對大量數據的分析和整合，對城市進(jìn)行全域的即時(shí)分析、指揮、調動(dòng)、管理，從而實(shí)現對城市的精準分析、整體研判、協(xié)同指揮。2017年11月，科技部公布了依托阿里云公司建設城市大腦國家人工智能開(kāi)放創(chuàng )新平臺。2019年5月16日，第三屆世界智能大會(huì )上，360公司城市安全大腦亮相，它綜合利用人工智能、大數據、云計算、IoT智能感知、區塊鏈等新技術(shù)，保護國家、國防、關(guān)鍵基礎設施、社會(huì )、城市及個(gè)人的網(wǎng)絡(luò )安全?？梢哉f(shuō)城市大腦的概念基本上被幾家互聯(lián)網(wǎng)巨頭炒翻了天。那么，一個(gè)城市的“城市大腦”的內涵和外延又是什么呢？如何去建設？又解決哪些問(wèn)題？一座城市離不開(kāi)水、電、氣、熱、路、建筑等資源，也離不開(kāi)人、安全、環(huán)境、生態(tài)等要素，它們無(wú)限交織，為城市運轉提供源源不斷的有形資源。而今，還有一種巨大的無(wú)形資源——數據。數據資源成為城市最重要的資源，有效運用數據實(shí)現城市的科學(xué)治理和智慧決策，被稱(chēng)為“城市大腦”?！俺鞘写竽X”基于城市所產(chǎn)生的數據資源，實(shí)現數據互聯(lián)互通，對城市進(jìn)行全局的即時(shí)分析，有效調配公共資源，不斷完善社會(huì )治理，推動(dòng)城市可持續發(fā)展。

2 新型智慧城市的發(fā)展需求

智慧城市在建設之初主要圍繞平安城市、高效城市、幸福城市、美麗城市等宏觀(guān)層面目標展開(kāi)項目建設。2016年以后，國家提出新型智慧城市建設的基本原則和具體目標，基本原則有三方面要求。

（1）開(kāi)放、共建、共享：新型智慧城市建設首先要強調開(kāi)放、共建、共享的基本原則，政府要開(kāi)放數據，開(kāi)放智慧城市規劃，要讓公眾能夠了解政府的整體規劃并能夠發(fā)表意見(jiàn)，形成社會(huì )共識。政府要促進(jìn)社會(huì )公共服務(wù)的整合，不僅包含政府的服務(wù)還包含企業(yè)提供的服務(wù)，政企合作，共創(chuàng )智慧城市的繁榮。

（2）公共服務(wù)均等化：以往的智慧城市建設重點(diǎn)是提供更多的公共服務(wù)，但是這些服務(wù)更多服務(wù)于擁有更高信息技能的用戶(hù)，而對信息技能不足的弱勢群體關(guān)注不夠，新型智慧城市將努力改變這一局面，盡力消除信息鴻溝，讓弱勢群體能夠享受更多的公共服務(wù)，支持國家新型城鎮化戰略。

（3）城市特色化：智慧城市建設是在大城市中發(fā)展起來(lái)的，其做法并不能適應中小城市、小城鎮的信息化建設，新型智慧城市建設將努力改變智慧城市同構化的思路，努力推動(dòng)智慧城市建設的特色化，建設更多的特色化小鎮、特色化經(jīng)濟區，推動(dòng)地區經(jīng)濟新特色化、多樣化發(fā)展。

新型智慧城市建設的具體目標包括五方面：

（1）為民服務(wù)全程全時(shí)：構建全面小康社會(huì )，清廉的、全面的、高效的、均等化的智慧民生服務(wù)體系。實(shí)現社保、醫療、健康、養老、教育、就業(yè)、公共安全、食品藥品安全、社區服務(wù)、家庭服務(wù)等智慧民生服務(wù)信息的互聯(lián)互通、數據共享、服務(wù)協(xié)同。

（2）城市治理高效有序：構建城市治理體系和提升治理能力的現代化，信息是城市治理的重要依據，發(fā)揮信息在治理進(jìn)程中的重要作用。以信息化推進(jìn)城市治理體系和治理能力的現代化，構建一體化城市治理平臺。

（3）數據開(kāi)放共融共享：構建政務(wù)信息資源共融共享體系和各級政府信息資源共享平臺。將法人、人口、經(jīng)濟、地理信息、政務(wù)、治理、民生、經(jīng)濟等基礎數據進(jìn)行大數據“總和”。實(shí)現信息互聯(lián)互通和數據共享交換的共融共享。智慧政務(wù)大數據具有對數據結構各異的數據進(jìn)行分類(lèi)、清洗、抽取、挖掘、分析、匯集、共享、交換的功能。

（4）經(jīng)濟發(fā)展綠色開(kāi)源：構建生態(tài)環(huán)境、綠色低碳、海綿城市、循環(huán)經(jīng)濟、可持續發(fā)展體系。將綠色經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境保護、綠色低碳、空氣質(zhì)量監測、能耗監測、循環(huán)經(jīng)濟和可持續發(fā)展結合為一體。實(shí)現環(huán)境保護、綠色低碳、海綿城市、能源管理、循環(huán)經(jīng)濟等信息互聯(lián)互通和數據共享交換。

（5）網(wǎng)絡(luò )空間安全可靠：構建一個(gè)天地一體化網(wǎng)格空間，夯實(shí)新型智慧城市建設信息基礎，實(shí)現電子政務(wù)外網(wǎng)、公共互聯(lián)網(wǎng)（包括電信、移動(dòng)、聯(lián)通等運營(yíng)商網(wǎng)絡(luò )）、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)（包括公安視頻專(zhuān)網(wǎng)）之間的網(wǎng)絡(luò )互聯(lián)和傳輸信息及數據的互通，以及網(wǎng)絡(luò )與信息空間的安全可靠和運維保障。

基于新型智慧城市的基本原則和具體目標，城市大腦的建設脫穎而出。城市大腦在2018年于杭州成功落地后，有更多的國內外城市如蘇州、衢州、澳門(mén)、雄安、馬來(lái)西亞的吉隆坡等布局實(shí)施。

3 城市大腦建設內容

智慧城市建設就是借助新一代的物聯(lián)網(wǎng)、5G移動(dòng)通訊、云計算、人工智能、區塊鏈、大數據分析優(yōu)化決策等信息技術(shù)，將人、商業(yè)、交通運輸、通信、水和能源等城市運行的各個(gè)核心要素結合在一起，通過(guò)城市大腦這個(gè)智慧中樞的規劃設計、建設管理、運維服務(wù)等全生命周期過(guò)程實(shí)現城市安全保障、精細管理、高效服務(wù)、生態(tài)環(huán)保、幸福宜居的發(fā)展目標。如圖1所示是城市大腦系統的輪廓。

圖1 城市大腦系統輪廓

3.1 城市大腦規劃設計架構

智慧城市建設通常是從頂層設計規劃開(kāi)始的，頂層設計的核心內容就是城市大腦系統架構設計，圖2是一個(gè)智慧城市頂層設計的典型系統架構。包含1個(gè)智慧城市綜合運行管理中心；5大功能平臺，分別是綜合運行管理平臺、城市應急指揮平臺、綜合決策支持平臺、公共信息服務(wù)平臺、信息安全管理平臺；3大基礎支撐，分別是城市數據中心（云大物移智區等）、城市空間地理信息系統、互聯(lián)網(wǎng)/移動(dòng)通訊網(wǎng)/廣電網(wǎng)等三網(wǎng)協(xié)同的網(wǎng)絡(luò )基礎；3大保障體系，分別是智慧城市建設的標準體系、評價(jià)體系和運維保障體系；以及多個(gè)專(zhuān)項應用系統，分別來(lái)自于政府、企業(yè)、社會(huì )組織的智慧管理與服務(wù)業(yè)務(wù)。

3.2 智慧城市綜合運行管理中心

城市綜合運行管理中心設計體現了城市大腦和管理中樞的功能，它不僅是一個(gè)智慧城市建設發(fā)展和應用服務(wù)的行政職能部門(mén)，也是城市大腦信息化平臺系統運行管理單位，更是城市治理數據匯聚的保障單位。它從多元化的角度，通過(guò)資源整合、服務(wù)融合的理念，展示城市運行綜合體征、民生民情，提升城市運行管理水平和突發(fā)事件處置效率，為市民提供優(yōu)質(zhì)公共服務(wù)，為管理者提供直觀(guān)生動(dòng)的監管和決策支持手段，是城市的“大腦”和“中樞”。

圖2 智慧城市建設的規劃設計1533+N架構

3.2.1 城市大腦：綜合運行管理平臺

城市大腦需要實(shí)現城市運行、應急、安全、決策、服務(wù)五大智慧功能，因此需要精細化感知、分析和研判，管理“城市KPI”指標。

（1）城市KPI指標

具體“城市KPI”指標設定需要根據各城市具體情況進(jìn)行設定，如圖3所示，僅給出了5大功能分類(lèi)的建議性指標。

圖3 “城市KPI”指標

城市運行監測的體征指數，涵蓋了基礎設施、城市交通、公共安全、生態(tài)環(huán)境、宏觀(guān)經(jīng)濟、民生民情等大類(lèi)，如圖4所示，若干具體參數各城市可以因地制宜地具體設定。

圖4 城市KPI指標參數選定

（2）城市KPI指標參數的分析

通過(guò)城市各種物聯(lián)感知的KPI參數，有效匯聚于城市大腦的綜合運行管理平臺，平臺將采用三級指標評價(jià)方式。首先，一級指標是以速度表的方式來(lái)呈現城市運行的狀況，綠色表示正常，黃色表示預警，紅色表示報警或突發(fā)事件。其次，二級指標，是以雷達圖的方式呈現各項城市KPI指標正?；蚱x的程度，當一級指標出現黃色預警或紅色應急時(shí)，可以通過(guò)二級指標來(lái)查看，是哪一類(lèi)KPI指標出現了偏離異常。再次，根據二級指標指引的預警應急的指標，可以繼續跟蹤，查看三級指標，例如是哪一類(lèi)具體的交通安全事故觸發(fā)了預警和應急指標，并可以根據城市視頻監控和多維空間地理信息系統，調取事故的現場(chǎng)視頻圖像和了解處置的情況。最后，還可以使用大數據輔助分析，對事故的原因進(jìn)行問(wèn)題診斷，分析造成事故的人、車(chē)、路具體因素，采取相應措施避免事故重復發(fā)生。具體流程如圖5所示。

圖5 城市大腦的三級指標監測展示分析診斷

3.2.2 城市大腦：應急指揮調度平臺

城市應急指揮平臺綜合應用互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通訊網(wǎng)、無(wú)線(xiàn)集群、GIS、衛星通信、音/視頻快速網(wǎng)間數據交換、決策支持等多種技術(shù)。調用和組織多部門(mén)、多行業(yè)、多層次的已有系統和信息資源，實(shí)現對突發(fā)事件處置全過(guò)程的跟蹤、指揮。保障對相關(guān)數據采集、危機判定、決策分析、命令部屬、實(shí)時(shí)溝通、聯(lián)動(dòng)指揮、現場(chǎng)支持等各項應急業(yè)務(wù)的響應，快速、及時(shí)、準確地收集到應急信息，為政府的科學(xué)決策提供有效的信息支持。

應急指揮平臺業(yè)務(wù)功能系統包括：應急指揮預案管理系統、應急指揮地理信息系統、應急指揮電話(huà)會(huì )議及監控系統、應急指揮決策支持系統、應急指揮綜合通訊系統等。國家級應急平臺架構如圖6所示。

圖6 國家級應急平臺架構

應急指揮調度平臺如圖7所示。

圖7 應急指揮調度平臺

3.2.3 城市大腦：綜合決策支持平臺

綜合決策支持平臺以快速打破行業(yè)/領(lǐng)域間的信息壁壘、深入挖掘城市大數據之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系和潛在價(jià)值為核心，能夠將城市運行核心系統的各項關(guān)鍵數據進(jìn)行可視化呈現，從而對智慧城市各個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行管理決策支持，進(jìn)而實(shí)現城市智慧式管理和運行，旨在為城市管理者宏觀(guān)決策需求提供支持。綜合決策支持平臺如圖8所示。

圖8 綜合決策支持平臺

3.2.4 城市大腦：公共信息服務(wù)平臺

公共信息服務(wù)平臺是智慧城市應用的基礎支撐平臺。通過(guò)城市公共信息服務(wù)平臺建設，實(shí)現將各類(lèi)城市信息資源充分地整合與共享，是提高城市管理水平和公共服務(wù)能力的有效手段。公共信息服務(wù)平臺如圖9所示。

圖9 公共信息服務(wù)平臺

平臺包括：門(mén)戶(hù)系統、運維管理服務(wù)系統、目錄管理與服務(wù)系統、數據交換服務(wù)系統、數據整合服務(wù)系統、接口與服務(wù)系統、支撐數據等。如圖10所示。

圖10 公共信息服務(wù)平臺架構

3.2.5 城市大腦：信息安全管理平臺

信息安全管理平臺不僅為智慧城市提供安全網(wǎng)絡(luò )各層次的安全服務(wù)和審計服務(wù)，而且提供完整的安全機制和服務(wù)，保障了智慧城市應用、平臺、系統、數據、傳輸、設備、網(wǎng)絡(luò )的安全。信息安全管理服務(wù)如圖11所示。

圖11 信息安全管理服務(wù)

安全等級保護建設如圖12所示，提供跨系統、跨網(wǎng)絡(luò )、跨區域，三級部署、體制統一、管理分級的密鑰管理、安全管理，認證授權服務(wù)。

圖12 安全等級保護建設

構建具有全面防護能力的信息安全保障體系，統籌建設城市災備中心、病毒防范、無(wú)線(xiàn)電監管、信息安全應急等信息安全基礎設施，有效保障智慧城市網(wǎng)絡(luò )、政務(wù)系統、重大民生系統以及各種新技術(shù)、新應用的安全運行。如圖13所示。

圖13 信息安全體系建設

3.3 智慧城市基礎支撐系統

城市大腦需要基礎數據、地理信息和通訊技術(shù)支撐，具體包括數據中心，空間地理信息系統和網(wǎng)絡(luò )通訊技術(shù)基礎等。

3.3.1 城市大腦：數據中心

（1）城市大腦：物聯(lián)感知系統

通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)（IoT）、5G+4K、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能（AI）等技術(shù)應用，從人體的聽(tīng)、視、觸、嗅、行等層面建設城市物聯(lián)感知系統，采集和獲取城市KPI數據。如圖14所示。

圖14 城市物聯(lián)感知系統

（2）城市大腦：基礎數據庫

城市基礎數據庫包括：人口庫、法人庫、空間信息庫、自然資源庫等。

• 人口庫包含：公安戶(hù)籍信息、計生衛生信息、勞動(dòng)就業(yè)信息、社會(huì )保險信息、民政信息、住房信息、流動(dòng)人口信息等。

• 法人庫包含：法人基本信息、法人信息、組織機構代碼、登記信息、年檢信息、稅務(wù)信息、行政許可信息、信用信息等。

• 空間信息庫包含：空間標準信息、地上建筑信息、地下空間信息、市政管線(xiàn)信息、地理坐標參考、柵格地圖信息、影像圖信息、數據模型信息等。

• 自然資源庫包含：土地資源信息、水資源信息、氣候資源信息、森林資源信息、礦產(chǎn)資源信息、旅游資源信息等。

基礎數據庫可以提供基礎服務(wù)、交換共享服務(wù)、接入服務(wù)、第三方集成服務(wù)、云服務(wù)等內容。如圖15所示。

圖15 城市基礎數據庫服務(wù)

（3）城市大腦：大數據分析系統

大數據中心提供統一的數據分析、挖掘和仿真應用，為城市發(fā)展提供科學(xué)決策和統一指揮調度。如圖16所示。

圖16 大數據分析系統

通過(guò)城市地理、氣象信息等自然、經(jīng)濟、社會(huì )、文化、人口、其他人文和社會(huì )信息挖掘，城市規劃能提供強大的決策支持，以及加強科學(xué)性和前瞻性的城市管理服務(wù)。

通過(guò)實(shí)時(shí)挖掘道路交通信息，可以有效地緩解交通擁堵，并快速響應突發(fā)狀況，為城市交通的良性運轉提供了科學(xué)依據。

通過(guò)挖掘大數據，可以發(fā)現人為或自然災害、恐怖襲擊，提高應急處置能力和安全能力。

3.3.2 城市大腦：空間地理信息系統

空間地理信息系統在智慧城市建設中起著(zhù)基礎性的支撐作用，包括：地下管網(wǎng)和隧道、地面建筑、地上空間的綜合地理信息系統。如圖17所示。

圖17 城市空間地理信息系統

3.3.3 城市大腦：三網(wǎng)融合的通訊基礎

三網(wǎng)融合是指通信網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)的相互滲透、互相兼容，并逐步成為統一的信息通信網(wǎng)絡(luò )，網(wǎng)絡(luò )資源將得到充分地利用。如圖18所示。目前5G的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)是核心。未來(lái)只需要引入三個(gè)網(wǎng)絡(luò )中的一個(gè)，就能實(shí)現電視、互聯(lián)網(wǎng)、電話(huà)的功能和相同的服務(wù)內容。

圖18 三網(wǎng)融合通訊基礎

3.4 智慧城市保障體系建設

智慧城市保障體系將從三個(gè)層面著(zhù)手建設，分別是標準體系、評價(jià)體系和運維保障體系。其中標準體系和評價(jià)體系，已經(jīng)由國家部委層面開(kāi)展了相關(guān)的工作，建立了標準體系和評價(jià)體系具體指標。而運維保障體系應該由各城市具體智慧項目應用權屬單位，因地制宜、一城一策地逐步建立起來(lái)。

3.4.1 智慧城市標準體系

新型智慧城市建設必須有標準化的支持，尤其要發(fā)揮標準化的導向作用，以確保其技術(shù)上的協(xié)調一致和整體效能的實(shí)現。通過(guò)制定和貫徹執行各類(lèi)技術(shù)標準，從技術(shù)上、組織管理上把各方面有機地聯(lián)系起來(lái)，形成一個(gè)統一的整體，保證智慧城市建設有條不紊地進(jìn)行。

新型智慧城市標準體系包括7大項標準，分別是總體、支撐技術(shù)與平臺、基礎設施、建設宜居、管理與服務(wù)、產(chǎn)業(yè)與經(jīng)濟、安全與保障，以及53個(gè)分項標準，如圖19所示。

圖19 智慧城市標準體系

3.4.2 智慧城市評價(jià)體系

智慧城市評價(jià)體系是引導智慧城市健康發(fā)展的重要手段，是促進(jìn)信息資源匯聚、共享和開(kāi)發(fā)利用的基礎支撐，是推進(jìn)我國云計算、物聯(lián)網(wǎng)、大數據等智能技術(shù)規?；瘧玫谋匾獥l件，也是我國新型城鎮化建設的重要內容和保障。

國家公布的新型智慧城市評價(jià)指標2016版中，一級指標有8項，二級指標21項，二級指標分項54項。2018新版指標進(jìn)行了優(yōu)化調整，一級指標8項基本無(wú)變化，二級指標調整為24項，二級指標分項調整為52項。權重也進(jìn)行了較大的調整，將市民體驗的權重從原來(lái)的20%提升為40%，這是因為在新型智慧城市建設過(guò)程中，市民的獲得感和滿(mǎn)意度仍然不高，希望通過(guò)市民體驗調查，從市民獲得感和滿(mǎn)意度的角度更好地促進(jìn)新型智慧城市健康發(fā)展。

2018版二級指標新增三項內容，分別是智慧農業(yè)指標、智慧社區指標、社會(huì )信用指標。

智慧農業(yè)指標是評價(jià)城市在利用信息技術(shù)用于農業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)、服務(wù)和管理推動(dòng)農業(yè)質(zhì)量變革、效率變革、動(dòng)力變革方面的情況。該指標由農業(yè)精準化生產(chǎn)情況、農業(yè)便捷化服務(wù)情況、農業(yè)在線(xiàn)情況等三個(gè)分項評價(jià)。

智慧社區指標是用于評價(jià)實(shí)施“互聯(lián)網(wǎng)+社區”行動(dòng)，推進(jìn)城鄉社區生活智能化情況。該指標由智慧社區綜合信息系統覆蓋率分項進(jìn)行評價(jià)。智慧社區綜合信息系統是運用信息化技術(shù)整合區域人、地、物、情、事等各類(lèi)信息，集成區域公共服務(wù)、志愿服務(wù)、物業(yè)服務(wù)、便民利民服務(wù)、商業(yè)服務(wù)等資源，綜合提供社區黨建、治理、服務(wù)、交往等功能的智能化平臺應用數據。

社會(huì )信用指標用于評價(jià)城市社會(huì )信用統籌管理機制建設情況，由社會(huì )信用統籌管理機制和社會(huì )信用信息部門(mén)實(shí)時(shí)共享率兩個(gè)分項進(jìn)行評價(jià)。

3.4.3 智慧城市運維保障體系

為保障智慧城市建設的有序開(kāi)展，應當建立與健全智慧城市建設的運維保障體系，為城市管理與服務(wù)的信息化保駕護航。運維保障體系，包括五個(gè)方面，分別是服務(wù)目標范圍與期限、組織管理結構、運維服務(wù)內容、管理等級服務(wù)標準、應急管理體系，如圖20所示。

圖20 智慧城市運維保障體系

4 城市大腦新技術(shù)應用

4.1 數字孿生技術(shù)

數字孿生（Digital Twin）技術(shù)是一種超越現實(shí)的概念，是充分利用物理模型、傳感器更新、運行歷史等數據，集成多學(xué)科、多物理量、多尺度、多概率的仿真過(guò)程，在虛擬空間中完成數字映射，從而反映相對應的實(shí)體設施的全生命周期過(guò)程。

數字孿生城市是指對應物理空間的城市，在數字空間再造一個(gè)匹配的“數字孿生城市”，在城市規劃之初就實(shí)現城市的數字化建模，并支持城市規劃、建設、運行等方案模擬與發(fā)展推演，實(shí)現人口空間、公共設施布局、基礎設施建設、城市治理服務(wù)等的分析，為科學(xué)合理的城市決策和管理提供支持，實(shí)現規劃建設管理一體化的業(yè)務(wù)融合和數據的動(dòng)態(tài)融通。如圖21所示。

圖21 數字孿生城市概念

數字孿生的城市信息模型（CIM），以城市2/3維GIS數據為基礎，疊加建筑物、基礎設施、城市部件等城市要素（BIM）數據，融合城市各種基礎性數據、物聯(lián)網(wǎng)（IoT）數據等動(dòng)靜態(tài)數據，建設可計算、可感知、既開(kāi)放又安全的城市信息模型，為構建城市時(shí)空大數據應用提供支撐。

通過(guò)構建涵蓋云、網(wǎng)、端的全域覆蓋感知控制、高速安全網(wǎng)絡(luò )傳輸、多源融合數據資源、精準動(dòng)態(tài)城市畫(huà)像、高效靈活智能分析、協(xié)同共享智慧應用的數字孿生城市體系，使用大數據和人工智能實(shí)現對城市未來(lái)健康發(fā)展的趨勢預測，從而實(shí)現智慧城市的安全高效、幸福宜居、綠色生態(tài)、環(huán)境友好的建設目標。

4.2 人工智能技術(shù)

人工智能（AI）的發(fā)展和應用將對智慧城市建設起到巨大的推動(dòng)作用，特別是“城市大腦”智慧程度的提升，會(huì )產(chǎn)生令人意想不到的結果。

人工智能系統在智慧城市中已經(jīng)有所應用，當前城市大腦建設正在尋求引入城市類(lèi)腦神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò )和云反射弧的系統架構，AI技術(shù)將會(huì )有廣闊的用武之地。除了AI技術(shù)，城市中各個(gè)領(lǐng)域的專(zhuān)家和民眾形成的群體智慧在城市大腦的運轉和決策中也起到很大的作用，譬如發(fā)生火災、出現犯罪、爆發(fā)自然災害，還需要城市管理者和專(zhuān)業(yè)人士的介入和決策，而群體智慧與AI的結合必須通過(guò)類(lèi)腦神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò )才能實(shí)現。

人工智能將推動(dòng)經(jīng)濟社會(huì )各領(lǐng)域從數字化、網(wǎng)絡(luò )化向智能化加速發(fā)展。其在教育、醫療、養老、環(huán)境保護、城市運行、司法服務(wù)等領(lǐng)域的廣泛應用，將極大提高公共服務(wù)精準化水平，全面提升人民生活品質(zhì)。人工智能技術(shù)可準確感知、預測、預警基礎設施和社會(huì )安全運行的重大態(tài)勢，及時(shí)把握群體認知及心理變化，主動(dòng)決策反應，將顯著(zhù)提高社會(huì )治理的能力和水平，對有效維護社會(huì )穩定具有不可替代的作用。

當然，人工智能發(fā)展的也會(huì )帶來(lái)新挑戰。由于人工智能是應用極廣的顛覆性技術(shù)，可能帶來(lái)改變就業(yè)結構、沖擊社會(huì )倫理與法律、侵犯個(gè)人隱私、挑戰國際關(guān)系準則等問(wèn)題，將對政府管理、經(jīng)濟安全和社會(huì )穩定乃至全球治理產(chǎn)生深遠影響。因此，必須高度重視可能帶來(lái)的風(fēng)險挑戰，加強前瞻預防與約束引導，最大限度降低風(fēng)險，確保人工智能安全、可靠、可控發(fā)展。

4.3 第五代移動(dòng)通信技術(shù)

5G技術(shù)是最新一代蜂窩移動(dòng)通信技術(shù)，目標是高數據速率、減少延遲、節省能源、降低成本、提高系統容量和大規模設備連接。5G網(wǎng)絡(luò )的主要優(yōu)勢在于如下幾點(diǎn)：

·數據傳輸速率最高可達10Gbit/s，比4G LTE蜂窩網(wǎng)絡(luò )快100倍，滿(mǎn)足高清視頻、虛擬現實(shí)等大數據量傳輸要求。

·更低的網(wǎng)絡(luò )延遲，低于1毫秒，而4G為30~70毫秒，滿(mǎn)足自動(dòng)駕駛、遠程醫療等實(shí)時(shí)應用要求。

·超大網(wǎng)絡(luò )容量，提供千億設備的連接能力，滿(mǎn)足物聯(lián)網(wǎng)通信要求。

·頻譜效率要比LTE提升10倍以上，連續廣域覆蓋和高移動(dòng)性下，用戶(hù)體驗速率達到100Mbit/s。

·流量密度和連接數密度大幅度提高，系統協(xié)同化，智能化水平提升，表現為多用戶(hù)、多點(diǎn)、多天線(xiàn)、多攝取的協(xié)同組網(wǎng)，以及網(wǎng)絡(luò )間靈活地自動(dòng)調整。

5G技術(shù)將為城市大腦建設、智慧城市應用和智慧產(chǎn)業(yè)發(fā)展插上騰飛的翅膀。例如車(chē)聯(lián)網(wǎng)、自動(dòng)駕駛技術(shù)，遠程外科手術(shù)，智能電網(wǎng)建設，人工智能應用，圖像音視頻多媒體融合，虛擬現實(shí)動(dòng)態(tài)仿真等需要高數據傳輸率保證的智慧城市應用，將駛入快速發(fā)展車(chē)道。

5 智慧城市發(fā)展展望

智慧城市建設本質(zhì)目的是要實(shí)現城市的精細化管理和民生的高效服務(wù)，以及城市前瞻性規劃建設和經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)可預見(jiàn)性發(fā)展。展望未來(lái)，城市大腦會(huì )為我們解決很多“城市病”問(wèn)題，同時(shí)也會(huì )為城市科學(xué)發(fā)展提供堅實(shí)保障。

5.1 城市大腦解決城市精細化管理問(wèn)題

城市大腦連接分散在城市各個(gè)部門(mén)的數據資源，打通城市神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )，將數據轉換為科學(xué)合理的業(yè)務(wù)模型，展示城市基礎運行能力、城市實(shí)時(shí)“健康”狀態(tài)的綜合視圖，形成“全市域、全天候、智能化、多渠道”的事件預警和協(xié)同治理體系，為城市綜合治理提供決策依據。讓數據幫助城市來(lái)做思考、決策和運營(yíng)，實(shí)現城市精細化管理和社會(huì )治理，解決城市管理難題。

例如城市大腦可以把城市交通攝像頭、治安攝像頭、城管攝像頭的視頻數據有機結合起來(lái)，利用視頻大數據獲得即時(shí)交通流量，通過(guò)對這些數據的分析，可以?xún)?yōu)化路口的紅綠燈配時(shí)，提高道路通行效率。從而解決紅綠燈燈桿上攝像頭數據與紅綠燈管控有效利用的問(wèn)題。

城市大腦可以借助于城市物聯(lián)感知系統，對城市低洼地段積水進(jìn)行實(shí)時(shí)監測，當暴雨、臺風(fēng)等惡劣天氣來(lái)臨時(shí)，及時(shí)預警提前采取措施，對城市內澇和人身安全起到保障作用。

城市大腦作為一個(gè)載體，讓預測、預警、預防能夠在警務(wù)、刑偵、交通、安防等公共安全領(lǐng)域發(fā)揮不可估量的作用。依托人工智能和大數據可視分析技術(shù)，賦能公安業(yè)務(wù)輔助決策能力，開(kāi)展“從無(wú)到有”的數據挖掘，“從點(diǎn)到面”的分析研判，形成案件線(xiàn)索，有效地部署警力，建立快速反應安全防控機制，重拳打擊犯罪，維護人民群眾切身利益，營(yíng)造平安環(huán)境。

城市大腦可以利用各種信息通信技術(shù)，感知、分析、關(guān)聯(lián)、整合各類(lèi)環(huán)保數據，從而找出問(wèn)題和趨勢，為決策提供科學(xué)依據，協(xié)助環(huán)保機構監督環(huán)境變化及政府執法。以大氣污染防治為例，單一的大氣污染數據無(wú)法看出問(wèn)題的實(shí)質(zhì)，但是在氣象數據、空氣質(zhì)量實(shí)測數據、衛星數據、交通數據等通過(guò)模型融合在一起時(shí)，會(huì )發(fā)現更多意想不到的結果，便于環(huán)保部門(mén)及時(shí)采取措施。

5.2 城市大腦解決社會(huì )民生服務(wù)問(wèn)題

城市大腦的建設，為優(yōu)化公共服務(wù)體系，實(shí)現信息多跑路、群眾少跑腿提供新思路。真正做到避免重復提交辦事材料，就近能辦、同城通辦、異地可辦，多渠道“一網(wǎng)”通辦。形成方便快捷、公平普惠、優(yōu)質(zhì)高效的公共服務(wù)體系，真正實(shí)現由被動(dòng)服務(wù)向主動(dòng)服務(wù)、由單一服務(wù)向綜合服務(wù)的智慧轉變。

城市大腦為旅游城市發(fā)展規劃、精準營(yíng)銷(xiāo)、旅游管理、旅游產(chǎn)品及服務(wù)提供數據支撐。對旅游市場(chǎng)進(jìn)行細分，更加有效地確定目標市場(chǎng)和制定旅游發(fā)展規劃，實(shí)現精準營(yíng)銷(xiāo)、業(yè)態(tài)創(chuàng )新和旅游產(chǎn)業(yè)轉型升級。同時(shí)通過(guò)分析旅游熱點(diǎn)情況和游客喜好，及時(shí)發(fā)布相關(guān)攻略，為游客提供更加舒適的旅游體驗和服務(wù)，滿(mǎn)足游客多樣化需求。還可以協(xié)助在旅游整治監管工作、推動(dòng)旅游業(yè)態(tài)改革和旅游產(chǎn)品創(chuàng )新方面發(fā)揮重要作用。

5.3 城市大腦解決城市規劃建設問(wèn)題

城市大腦可以通過(guò)城市地理、水文、氣象等自然信息和經(jīng)濟、社會(huì )、科技、文化、人口等其他人文社會(huì )信息挖掘，為城市規劃提供強大的決策支持，實(shí)現城市前瞻性、科學(xué)性、生態(tài)化城市建設。城市大腦將有助于深入分析城市現狀問(wèn)題、了解城市變化情況、準確判斷城市發(fā)展趨勢，剖析城市發(fā)展動(dòng)力機制。通過(guò)開(kāi)展城鎮化動(dòng)態(tài)監測與評估，探索城鎮化發(fā)展的客觀(guān)規律。在城市發(fā)展大趨勢中分析區域協(xié)同、生態(tài)環(huán)境、社區人口、交通商業(yè)等綜合性問(wèn)題，思考城市的空間布局和設施配置。

5.4 城市大腦解決經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)發(fā)展問(wèn)題

城市大腦協(xié)助政府部門(mén)更加直觀(guān)地了解和掌握區域內產(chǎn)業(yè)的活躍現狀與活力變化趨勢，挖掘活躍度高的行業(yè)并分析成因，為產(chǎn)業(yè)升級的后續決策提供參考和依據。利用已經(jīng)建成的基礎數據、分析、展示平臺，為區域產(chǎn)業(yè)集群和產(chǎn)業(yè)活力分析畫(huà)像，輔助政府決策，使產(chǎn)業(yè)集群效應不斷釋放，激活產(chǎn)業(yè)活力。

城市大腦將激活宏觀(guān)經(jīng)濟運行大數據的深層次價(jià)值釋放，建立區域經(jīng)濟監測、預警、決策體系，變事后監管為事前和事中監測及風(fēng)險預警，為正確制定和有效實(shí)施經(jīng)濟調控措施提供科學(xué)依據，進(jìn)一步推動(dòng)城市產(chǎn)業(yè)轉型升級和經(jīng)濟結構優(yōu)化。

城市大腦基于企業(yè)失信風(fēng)險評估以整合政府各部門(mén)產(chǎn)生的企業(yè)經(jīng)營(yíng)信息，從宏觀(guān)到微觀(guān)最大程度地對企業(yè)風(fēng)險做出預警，對企業(yè)失信風(fēng)險進(jìn)行評估，彌補各部門(mén)對企業(yè)經(jīng)營(yíng)信息掌握不全面帶來(lái)的監管死角，實(shí)現對轄區企業(yè)的高效監管，讓企業(yè)失信風(fēng)險和隱患化解在萌芽狀態(tài)，增強政府各部門(mén)的事中事后監管能力，避免風(fēng)險產(chǎn)生。

作者簡(jiǎn)介：

王金寶，研究員/教授級高工，中國自動(dòng)化學(xué)會(huì )專(zhuān)家咨詢(xún)工作委員會(huì )委員，現任中國航天科工集團航天海鷹機電技術(shù)研究院有限公司智慧城市總師。曾負責國家金稅工程、金盾工程、金卡工程以及2008年北京奧運會(huì )食品安全追溯系統項目，吉林四平、吉林通化、廣西柳州、廣東河源等智慧城市頂層設計，合肥高新區智慧城市PPP項目等。

摘自《自動(dòng)化博覽》2020年5月刊