未來智慧城市的發(fā)展將走向何方?本文從智慧城市內(nèi)涵、智慧城市巨系統(tǒng)、智慧城市頂層設(shè)計、物網(wǎng)融合、城市大腦、5G普及應(yīng)用、大數(shù)據(jù)、數(shù)字孿生城市等多個方面加以分析預(yù)測。從理論創(chuàng)新到實踐創(chuàng)新，智慧城市將走出我國技術(shù)自主可控之路。

一、

智慧城市是人們對美好生活向往的期待，未來10年內(nèi)，中國將有70%的人口生活在城市，而城市(城鎮(zhèn))創(chuàng)造了80%的國民收入、90%以上的財政收入，城市發(fā)展得好，經(jīng)濟發(fā)展才更有動力。未來10年，我國將實現(xiàn)從工業(yè)大國到工業(yè)強國的轉(zhuǎn)變。城鎮(zhèn)化帶動了相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，人們對美好生活的向往體現(xiàn)在最基本的吃、穿、住、用、行、教育、醫(yī)療、創(chuàng)業(yè)、就業(yè)等方面。但要注意，這些行業(yè)的健康發(fā)展都需要政府統(tǒng)一引導(dǎo)、監(jiān)管。智慧城市可以看作是一項巨大的城市服務(wù)產(chǎn)品，而“產(chǎn)品”是否令人滿意，體現(xiàn)在人們對城市的歸屬感上，體現(xiàn)在城市品質(zhì)的提升上，也體現(xiàn)在城市產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展上。

二、智慧城市的內(nèi)涵將從信息通信跨界融合多個領(lǐng)域

從2008年開始，中國智慧城市的發(fā)展探索經(jīng)歷了數(shù)字城市發(fā)展階段、智慧城市發(fā)展階段、新型智慧城市發(fā)展階段，以下統(tǒng)稱為智慧城市。智慧城市的服務(wù)對象、服務(wù)內(nèi)容非常廣泛，但核心主線是“利用信息通信技術(shù)”提升城市服務(wù)質(zhì)量。例如ITU-T(國際電信聯(lián)盟電信標(biāo)準(zhǔn)化部門)將智慧可持續(xù)發(fā)展城市定義為“使用信息通信技術(shù)和其他手段改善生活質(zhì)量、提高城市運營和服務(wù)效率以及城市競爭力，同時確保滿足當(dāng)代和后代的經(jīng)濟、社會、環(huán)境和文化方面需求的一種創(chuàng)新型城市”;ISO(國際標(biāo)準(zhǔn)化組織)將智慧城市定義為“在已建環(huán)境中對物理系統(tǒng)、數(shù)字系統(tǒng)和人類系統(tǒng)進(jìn)行有效整合，從而為市民創(chuàng)造一個可持續(xù)、繁榮、具有包容性的未來”;而由我國國家信標(biāo)委編制的《智慧城市術(shù)語》將智慧城市定義為“運用信息通信技術(shù)，有效整合各類城市管理系統(tǒng)，實現(xiàn)城市各系統(tǒng)間信息資源共享和業(yè)務(wù)協(xié)同，推動城市管理和服務(wù)智慧化，提升城市運行管理和公共服務(wù)水平，提高城市居民幸福感和滿意度，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的一種創(chuàng)新型城市”。

可以看出，無論是國際組織還是國內(nèi)組織，對智慧城市的理解都源于其本身的職責(zé)范圍和研究方向。2016年之后，國家提出新型智慧城市概念，強調(diào)以數(shù)據(jù)為驅(qū)動，以人為本、統(tǒng)籌集約、注重實效，信息共享方式從運動式向依職能共享轉(zhuǎn)變，推進(jìn)方式逐步形成政府指導(dǎo)、市場主導(dǎo)的格局。未來10年，智慧城市的內(nèi)涵將從信息通信技術(shù)為主融合跨界到政治、法律、管理制度、流程規(guī)范中，并從這些方面得到支撐和保障。

三、智慧城市的頂層設(shè)計回歸城市巨系統(tǒng)理念

早在20世紀(jì)，錢學(xué)森就強調(diào)要把現(xiàn)代城市看作是開放的復(fù)雜巨系統(tǒng)。到目前為止，關(guān)于智慧城市巨系統(tǒng)，在眾多咨詢服務(wù)商、軟件廠家、系統(tǒng)集成商中能夠真正提供所有解決方案的幾乎沒有，因為它涉及的目標(biāo)維度多、要素多以及自身內(nèi)部關(guān)系復(fù)雜。因此在實際開展智慧城市頂層設(shè)計、建設(shè)實施時往往采取降維思路，比如落實三大目標(biāo)：保穩(wěn)定、保增長、保民生。保穩(wěn)定需要政務(wù)系統(tǒng)，保增長需要推動智慧產(chǎn)業(yè)，保民生需要推出智慧民生系統(tǒng)，并且每年推出一些重點工程。

未來，業(yè)界對于智慧城市的探索將回歸到城市巨系統(tǒng)，探討在人類發(fā)展的技術(shù)經(jīng)濟主線上如何找到城市的當(dāng)前發(fā)展位置。降維的根本前提是要找到社會發(fā)展的主脈絡(luò)、總體趨勢——從工業(yè)經(jīng)濟、數(shù)字經(jīng)濟到智能經(jīng)濟。其中數(shù)字經(jīng)濟對工業(yè)經(jīng)濟能起到帶動作用，由此誕生了工業(yè)數(shù)字化、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字孿生工廠等。當(dāng)前中國社會致力于打造數(shù)字經(jīng)濟，數(shù)字經(jīng)濟包含數(shù)字化、互聯(lián)網(wǎng)&物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字孿生三大階段;智能經(jīng)濟對數(shù)字經(jīng)濟也起到了推動作用，比如通過智能裝備實現(xiàn)自我數(shù)字化，AI網(wǎng)絡(luò)、AI掃描形成數(shù)字孿生。雖然是巨系統(tǒng)，但是抓住其主要矛盾：滿足三大目標(biāo)、服務(wù)三大群體、做好長期演進(jìn)就能做好智慧城市頂層規(guī)劃和實施。

四、城市新型基礎(chǔ)設(shè)施將是物網(wǎng)融合型的信息基礎(chǔ)設(shè)施

IDC預(yù)測，2023年全球智慧城市技術(shù)相關(guān)投資將達(dá)到1894.6億美元，中國市場規(guī)模將達(dá)到389.2億美元。智慧城市相關(guān)底層技術(shù)包含：物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集終端及網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)互聯(lián)互通、數(shù)據(jù)挖掘與大屏呈現(xiàn)、智慧城市展示中心、城市通信基礎(chǔ)設(shè)施(5G、Wi-Fi、NB-IoT)、一卡通等。這些ICT范疇的技術(shù)依然會是智慧城市投資的主戰(zhàn)場。

智慧城市基礎(chǔ)設(shè)施如物聯(lián)網(wǎng)、環(huán)境傳感器、全光網(wǎng)絡(luò)、5G全覆蓋、人臉識別與物體識別攝像頭、智能抄表、車聯(lián)網(wǎng)等將是智慧城市的重點投向。城市要想高質(zhì)量發(fā)展，就需要產(chǎn)生更多的財政收入滿足城市建設(shè)需求，需要新的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)來提高城市的容量和服務(wù)水平。智慧城市基礎(chǔ)設(shè)施將不再只是道路、高架橋、水電等，而是承載了城市管理的信息基礎(chǔ)設(shè)施，這些信息基礎(chǔ)設(shè)施將與物理基礎(chǔ)設(shè)施逐步實現(xiàn)物網(wǎng)融合。

五、數(shù)字孿生城市是未來10年智慧城市的主要工作內(nèi)容

工業(yè)經(jīng)濟時代經(jīng)歷了機械化、電氣化、模擬電路三次工業(yè)革命，嚴(yán)格來說第四次工業(yè)革命已經(jīng)屬于數(shù)字經(jīng)濟范疇，是數(shù)字經(jīng)濟反作用于工業(yè)，實現(xiàn)再工業(yè)化的結(jié)果。第四次工業(yè)革命是工業(yè)制造設(shè)備的數(shù)字化，第五次工業(yè)革命是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，第六次工業(yè)革命是數(shù)字孿生制造。

數(shù)字孿生早期應(yīng)用于高精密的工業(yè)制造業(yè)領(lǐng)域，要注意的是，只有個別工業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)走完了六次工業(yè)革命，比如飛機制造、發(fā)動機制造、芯片制造等高精尖領(lǐng)域。但是后來人們發(fā)現(xiàn)，不僅是制造業(yè)領(lǐng)域，數(shù)字孿生還可以拓展到智慧城市。BIM是數(shù)字孿生城市的萌芽，從BIM到CIM再到數(shù)字孿生，最后將城市元素的物理世界和數(shù)字世界進(jìn)行孿生化，相當(dāng)于再造一個城市。物理世界涵蓋城市有形的物體，比如城市的三層空間內(nèi)的虛擬化、數(shù)字化。

自然資源部辦公廳在2019年1月印發(fā)了《智慧城市時空大數(shù)據(jù)平臺建設(shè)技術(shù)大綱(2019版)》(以下簡稱《大綱》)的通知，提出時空大數(shù)據(jù)平臺是智慧城市建設(shè)與運行的基礎(chǔ)支撐，要做好與其他智慧城市建設(shè)項目的銜接?！洞缶V》指明，數(shù)字孿生可以大大提高城市的規(guī)劃、設(shè)計、運營和維護(hù)質(zhì)量。數(shù)字孿生其實就是在創(chuàng)造數(shù)字經(jīng)濟的總價值，數(shù)字孿生的根本目的不是為了城市形象展示或城市規(guī)劃，而是產(chǎn)生新的應(yīng)用、新的社會價值、新的生產(chǎn)力。而城市運營流程的數(shù)字孿生化主要是智慧政務(wù)、數(shù)字政務(wù)等內(nèi)容。

六、數(shù)據(jù)產(chǎn)權(quán)立法將加快智慧城市進(jìn)程

工業(yè)時代依靠物權(quán)法、民法通則可以確定產(chǎn)權(quán)，但是在數(shù)字經(jīng)濟時代，數(shù)據(jù)變成“物”，變成可以變現(xiàn)的資源，但是我們的立法體系中目前除了個人信息保護(hù)法、著作權(quán)法等以外，依然還沒有與數(shù)字經(jīng)時代相匹配的法律，導(dǎo)致產(chǎn)權(quán)不明晰。產(chǎn)權(quán)不明晰就無法確權(quán)，無法確權(quán)就無法交易，無法交易就無法正常流通，因此促進(jìn)數(shù)據(jù)產(chǎn)權(quán)立法已是智慧城市建設(shè)重點內(nèi)容。

哪些數(shù)據(jù)是公共數(shù)據(jù)必須公開和平等流轉(zhuǎn)、共用，哪些是企業(yè)產(chǎn)權(quán)數(shù)據(jù)，哪些是個人數(shù)據(jù)，交易流程是什么?以醫(yī)療領(lǐng)域為例，一個城市有多家大型醫(yī)院和社區(qū)醫(yī)院，病人在多個醫(yī)院就診的數(shù)據(jù)和影像無法互通就會導(dǎo)致重復(fù)檢查和誤診，對于病人的數(shù)據(jù)(比如病歷、主訴、藥方、檢查單、化驗單、醫(yī)療影像等)是屬于醫(yī)院還是屬于病人，應(yīng)該確權(quán)。如果確認(rèn)為病人所有，那么病人拿著醫(yī)保卡在任何一家醫(yī)院都能調(diào)出數(shù)據(jù)。

何為智慧城市?如果僅是展示中心肯定是不行的，大數(shù)據(jù)的本質(zhì)不僅是數(shù)據(jù)挖掘，更根本的是數(shù)據(jù)流動，只有服務(wù)于城市管理、民生、產(chǎn)業(yè)發(fā)展，才能發(fā)揮數(shù)據(jù)的最大價值。

七、城市大腦從1.0時代走向3.0時代

當(dāng)前行業(yè)中所稱的城市大腦，并不是真正意義上的城市大腦，大部分實踐體現(xiàn)為對城市交通的管理，或者說是交通大腦，可以稱之為城市大腦的1.0時代。

未來隨著智慧城市的深入開展，將有更多的垂直領(lǐng)域開發(fā)為城市大腦。比如醫(yī)療行業(yè)的健康大腦可以在城市醫(yī)院、疾控系統(tǒng)、社保中心、藥店等系統(tǒng)中進(jìn)行數(shù)據(jù)互通，從而可以及時分析判斷城市中市民的健康狀況，提出城市的健康發(fā)展政策和進(jìn)行重大傳染疾病應(yīng)急指揮。城市生態(tài)大腦可以對城市環(huán)境傳感器終端、衛(wèi)星數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)、環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合判斷，并分析城市的生態(tài)質(zhì)量，例如通過復(fù)雜科學(xué)管理手段分析環(huán)境生態(tài)數(shù)據(jù)可以預(yù)判雨季城市內(nèi)澇點和進(jìn)行災(zāi)情防備。城市輿情大腦可以實時分析城市內(nèi)發(fā)生的公共事件的群體反應(yīng)現(xiàn)狀，并及時采取應(yīng)急措施。

以上這些不同領(lǐng)域的城市大腦可以說是構(gòu)成了城市大腦的2.0時代，但是2.0時代城市大腦相互之間缺乏互通。到了城市之間的各種垂直數(shù)據(jù)互聯(lián)互通時，此時的城市大腦被稱為3.0時代。但3.0時代的城市大腦還不具有人工智能的主動思考能力，只有到了4.0時代(預(yù)計在2030年后)，隨著城市人工智能基礎(chǔ)設(shè)施(無人駕駛、AI醫(yī)療、AI車間等)推廣使用，城市大腦才具備主動思考能力。

八、5G推動智慧城市走向縱深領(lǐng)域

5G重點應(yīng)用在智慧應(yīng)用上，比如低時延促進(jìn)車聯(lián)網(wǎng)、無人駕駛等發(fā)展。未來的智慧城市能夠?qū)崿F(xiàn)車與車、車與路之間的實時動態(tài)交互，傳遞彼此的坐標(biāo)位置、行駛速度、路徑，可以有效避免交通擁堵。

數(shù)字經(jīng)濟時代是數(shù)據(jù)作為生產(chǎn)力第一要素的時代，5G擴大了數(shù)據(jù)流動的廣度、深度，是數(shù)字經(jīng)濟建設(shè)的基礎(chǔ)設(shè)施和助推器。而2030年后將是6G時代，也是人工智能在各行各業(yè)得以普及的時代，屆時數(shù)字經(jīng)濟高度發(fā)達(dá)，并將由數(shù)字經(jīng)濟向智能經(jīng)濟過渡，產(chǎn)生4種價值環(huán)境下的指數(shù)式發(fā)展：人類數(shù)字世界、AI數(shù)字世界、人類物理世界、AI物理世界。

從前10年智慧地球理念的引入，到智慧城市在我國遍地開花;從政府主導(dǎo)到政府、國企與民企合建，社會化力量參建。后10年，我國智慧城市必將走上自主創(chuàng)新的蓬勃發(fā)展之路。