面向未來的DAD與智慧城市

姜 鵬 倪 砼 郗 望

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面向未來的DAD與智慧城市

姜 鵬 倪 砼 郗 望

技術的進步使得大規(guī)模的數(shù)據(jù)收集、傳輸、處理變?yōu)榭赡埽蚨陙泶髷?shù)據(jù)被炒得火熱。數(shù)據(jù)提供了最多的可能和最大的價值，著重獲取數(shù)據(jù)，將是未來發(fā)展的重要方向，而智慧城市的建設將會提供系統(tǒng)全面的數(shù)據(jù)集合。只是面對巨量的新型數(shù)據(jù)，還存在諸多誤讀與使用困難，亟需系統(tǒng)的理論指導與方法論支撐。DAD不失為一種系統(tǒng)、科學的方法論，它強調數(shù)據(jù)對設計的驅動性，通過定量分析和數(shù)據(jù)關系來設計、調整以及評價城市設計方案。大數(shù)據(jù)代表了一種全新的思維方式，智慧城市是面向未來的技術創(chuàng)新，而DAD是基于理想的方法探索，當三者在城市遭遇，會發(fā)生什么情況，而規(guī)劃師又該做些什么？存在即映射，感知即參與、行為即決策。

AbstractThe development of technology makes it possible for data collection, transmission and processing. Therefore, the concept of “big data” is becoming very popular in recent years. Data provide us the most possibilities and values so that to retrieve data will be a significant direction for future development and the construction of smart city will provide us systematic and complete data collections. However, as for the large volume of new data, we still have many misunderstandings and difficulties, which result in urgent need of systematic theoretical guidance and methodology support. DAD can be a systematic and scientific methodology, which emphasizes that data are the driver of design, to design, adjust and value urban design schemes through quantitative analysis and relations among different types of data. Big data represent a brand new thinking style, and smart city is a kind of technological innovation for the future, while DAD is an exploration for methods based on ideals. When these three encounters, what will happen and what should we planners do? The existence is the mapping while the perception is the participation, and the behavior is the decision.

大數(shù)據(jù) | 城市規(guī)劃 | 智慧城市 | 定量研究 | 數(shù)據(jù)驅動

KeywordsBig data | Urban planning | Smart city | Quantitative research | Data-driven

0 引言

習近平總書記指示，“規(guī)劃科學是最大的效益”。中共中央國務院關于進一步加強城市規(guī)劃建設管理工作的若干意見也強調，要“解決制約城市科學發(fā)展的突出矛盾和深層次問題”，要“創(chuàng)新規(guī)劃理念，改進規(guī)劃方法”。而城市規(guī)劃研究工作長久以來卻一直倚重定性分析而忽視定量分析。其中一個重要的原因是，缺乏有效、直觀、準確的數(shù)據(jù)支撐，所以規(guī)劃理論和實際研究一直難以被校驗。

幸運的是，國家“十三五”規(guī)劃綱要提出，“實施國家大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略”；“推進大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，建設智慧城市”。這些都將推動數(shù)據(jù)資源共享開放和開發(fā)應用，也為城市規(guī)劃學科的發(fā)展和理論手段的進步創(chuàng)造了有利條件。DAD （Data Augmented Design，數(shù)據(jù)增強設計）便是在這一背景下產(chǎn)生的新型城市規(guī)劃定量研究的方法論，強調在新的數(shù)據(jù)環(huán)境下，提高設計的科學性，激發(fā)規(guī)劃設計人員的創(chuàng)造力，結合不同異構數(shù)據(jù)源的提取、分析以及預測，進行針對城市規(guī)劃設計各環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)支持，最終提高規(guī)劃方案的合理性、創(chuàng)新性以及彈性[1]。

本文從大數(shù)據(jù)、城市規(guī)劃、智慧城市的發(fā)展現(xiàn)狀和問題入手，分析了三者的相互關系與結合點，并重點探討了DAD在其中的應用邏輯與發(fā)展前景。

1 亂象：你研究的是大數(shù)據(jù)么？

“大數(shù)據(jù)”這一術語并非近幾年才出現(xiàn)。基于計算機、物聯(lián)網(wǎng)等信息化技術以及傳感技術的發(fā)展，現(xiàn)代社會出現(xiàn)了“一切皆可數(shù)據(jù)化”的思維傾向。而每18個月翻1倍的全球數(shù)據(jù)量膨脹式增長[2]，也令各種“數(shù)據(jù)分析”大行其道，全球復雜網(wǎng)絡權威巴拉巴西甚至以為，人類93%的行為是可以預測的[3]。大數(shù)據(jù)的確很火，但現(xiàn)在五花八門的“大數(shù)據(jù)”應用概念，卻有很多是名不副實的。

大數(shù)據(jù)一直是相對概念，并未形成準確明晰的定義。大多數(shù)定義都會強調數(shù)據(jù)量的超級巨大以及數(shù)據(jù)分析的異常困難，比如徐宗本院士將大數(shù)據(jù)定義為“不能夠集中存儲，并且難以在可接受時間內分析處理，其中個體或部分數(shù)據(jù)呈現(xiàn)低價值性而數(shù)據(jù)整體呈現(xiàn)高價值的海量復雜數(shù)據(jù)集”[4]。 但這些都沒有妨礙大數(shù)據(jù)顛覆了工業(yè)界、學術界對傳統(tǒng)數(shù)據(jù)的認知，并將引發(fā)人類生產(chǎn)及生活方式的巨大變革[5]。對未來的不確定性是人類產(chǎn)生恐懼的根源之一，而大數(shù)據(jù)似乎是照進恐懼黑暗的一束光明曙光。作為最早洞見大數(shù)據(jù)時代發(fā)展趨勢的數(shù)據(jù)科學家之一，維克托·邁爾·舍恩伯格認為，大數(shù)據(jù)將成為一種解決全球性問題的辦法，給社會帶來巨大益處，比如應對氣候變化或根除疾病，推進良好治理與促進經(jīng)濟發(fā)展。很多人都將大數(shù)據(jù)作為進入某種新實證科學的法寶[2]。

事實上，大數(shù)據(jù)還未被證明可以明確某種因果關系。足夠多的數(shù)據(jù)，經(jīng)常可以展現(xiàn)出某些事物或行為之間的潛在聯(lián)系，有時碰巧A還可以視為B的先兆，但這與未卜先知是兩碼事。大數(shù)據(jù)的價值密度很低，現(xiàn)有分析方法明顯無法完全勝任。在處理某些問題或孤立系統(tǒng)的分析中，大數(shù)據(jù)應用已經(jīng)開始閃光，但距離全面系統(tǒng)的應用還差得很遠。當然，這些都不應該成為停滯不前的理由。托馬斯·H·達文波特曾表示，任何一個組織，如果早點著手大數(shù)據(jù)工作，都可以獲得明顯的競爭優(yōu)勢[5]。

筆者相信，大數(shù)據(jù)作為術語的歷史可能短暫，但并不是新生或孤立的現(xiàn)象，而是人類長期采集和使用數(shù)據(jù)的結果，只是一直受限于當時的社會和技術條件。在久遠的古代，人類便有收集、整理、儲存數(shù)據(jù)的習慣，而利用已有數(shù)據(jù)進行分析決策也很普遍。比如兵書、謀略和中醫(yī)，這些數(shù)據(jù)的積累不是個體終其一生可以完成的，而是整個社會的努力。又比如古代人類發(fā)現(xiàn)的很多先兆性的自然規(guī)律，會不會下雨，何時播種，種什么作物好等。這些都可以理解為古代的大數(shù)據(jù)應用。

大數(shù)據(jù)是技術進步的結果，代表一種全新的思維方式，其應用需要借助新的方法論與分析工具。很多人對大數(shù)據(jù)的認識還停留在海量數(shù)據(jù)的概念，部分人甚至以為大數(shù)據(jù)就是數(shù)據(jù)挖掘的別名，目前很多所謂的大數(shù)據(jù)應用，都無法體現(xiàn)大數(shù)據(jù)的明顯特征。相對于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)，大數(shù)據(jù)更強調數(shù)據(jù)樣本的全面性。不能只針對少量樣本進行數(shù)據(jù)分析，更應在紛繁復雜的數(shù)據(jù)中關注事物的相關性。當數(shù)據(jù)量增加時，很多統(tǒng)計上重要但虛假的關聯(lián)會被發(fā)現(xiàn)并指向錯誤的結論；而隨著數(shù)據(jù)量的繼續(xù)增長，這種虛假關聯(lián)的數(shù)量呈現(xiàn)指數(shù)級增長[6]。目前，很多被發(fā)掘的數(shù)據(jù)并不是“原始”數(shù)據(jù)，著重獲取數(shù)據(jù)，將是未來發(fā)展的重要方向。

技術的進步，使得大規(guī)模的數(shù)據(jù)收集、傳輸、處理成為可能。一下子可以擁有如此龐大的新數(shù)據(jù)，很多人都異常興奮，但“擁有”不等于“會用”，相關理論和技術方法的研究明顯滯后了。要實現(xiàn)大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略，數(shù)據(jù)獲取、分析和處理等各個環(huán)節(jié)的理論與方式都有待提高。數(shù)據(jù)分析的客觀公正性，也很難鑒定和保持。不要把利用大數(shù)據(jù)證明了顯而易見的事情作為驕傲，這只是啟蒙式的探索。

2 機遇：適應新常態(tài)的規(guī)劃變革

現(xiàn)代城市是個高度繁雜的開放型復雜巨系統(tǒng)。理想的城市規(guī)劃必須考慮到空間與社會的共同作用，設計出實體與虛擬并存且遵從復雜巨系統(tǒng)規(guī)律的方案。而現(xiàn)實中，城市系統(tǒng)往往被割裂，引發(fā)各種矛盾與沖突[7]。同時，城市也是個不斷發(fā)育的生命體[8]，發(fā)育的過程和方向不同，各類城市的凝聚和擴散作用也不同[9]。在變化的洪流中，規(guī)劃師與居民卻仿佛身處沒有交集的兩個平行平面上。一個希望通過自己的力量，將城市變?yōu)槔硇赃x擇、技術先進且社會開放的“理論”藍圖；一個則通過自我實踐造就出城市中的種種無序、認識滯后或互動欠缺的狀況。利益博弈下產(chǎn)生的城市規(guī)劃，一直難以兼顧公平、效率和效益的平衡[10]。一些失效、滯后的規(guī)劃，導致城市朝著缺乏進取與特色的方向發(fā)展。

反思規(guī)劃，需要先理解城市的個性并與其坦誠的對話交流，而大數(shù)據(jù)將會成為謀求并實現(xiàn)規(guī)劃變革的有利工具。但筆者認為，大數(shù)據(jù)只是解決問題的工具而非問題的解決過程，解決具體領域問題還得依靠該領域的專家，而非單純依靠大數(shù)據(jù)技術專家[11]。所以，需要借助DAD（數(shù)據(jù)增強設計）這種理論框架與技術方法，幫助規(guī)劃設計人員更好地認識和使用大數(shù)據(jù)這一工具。

DAD是面向未來的開放型理論框架。就像凱文·林奇慣用5元素揭示城市空間本質，就像克里斯托弗·亞歷山大擅于探討非樹型城市，DAD從一開始就明確提出借助數(shù)據(jù)來增強人們對實體城市的理解，試圖建立聯(lián)接現(xiàn)實城市與虛擬世界的數(shù)據(jù)橋梁，關注人與空間的互動關系，特別強調跨平臺協(xié)作和全面實時評價，掀起了一場前瞻性的規(guī)劃認知革命。

不同于常規(guī)的建模和預演，DAD始終追尋空間屬性和社會效應的完美疊合。以往那種單純擺弄空間構成的設計手法儼然沒有意義，完整的結構應該包含但不限于社會、經(jīng)濟以及環(huán)境。而對于規(guī)劃長久以來的死穴——尺度性問題，DAD也給出了告別千城一面的美麗圖景：Big is better，利用大量數(shù)據(jù)進行精確分析；Small is big，通過小空間干預獲得大收益；The small in the big，城市管理兼顧精細化與大尺度效應[1]。不同于數(shù)字化或可視化，DAD進行了大量目的性非常明確的初期探索，包括城鎮(zhèn)建設用地范圍識別、城市地塊增長模擬模型，各類人群深度畫像等，這些都與城市的發(fā)展以及規(guī)劃設計方法的改進息息相關。未來，DAD還將通過更多的實踐和總結、系統(tǒng)的推廣與培訓，不斷地完善和演進。

3 共生：智慧城市的多線程探索

隨著大數(shù)據(jù)的逐步開放、移動智能設備的普及、互聯(lián)網(wǎng)時代的到來而產(chǎn)生的大量新型技術應用帶來了新的生活方式，但這些技術應用在解決復雜的社會、經(jīng)濟、環(huán)境問題時，仍然不盡如人意[12]。就像簡·雅各布斯在《美國大城市的死與生》中指出的：“只有在所有人都參與建設的前提下，城市才能為所有人提供一些東西。”智慧城市的建設也不能變成簡單的技術堆砌，而應轉向如何讓市民充分參與到其所在城市的改善之中，激活城市的稟賦和活力[13]。

我國智慧城市建設這些年取得了積極進展，但也暴露出一些問題，比如碎片化建設和缺乏頂層設計等問題，部分城市更是出現(xiàn)了盲目建設的苗頭。究其原因，很多城市把智慧城市當成簡單的信息化建設，并未將其建設與城市發(fā)展階段、城市問題應對以及城市規(guī)劃管理等有機結合，導致智慧城市建設與城市實際發(fā)展的脫節(jié)。想要解決這些問題，智慧城市的建設必須按照國家發(fā)改委等八部委《關于促進智慧城市健康發(fā)展的指導意見》里要求的那樣，運用物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、空間地理信息集成等新一代信息技術，促進城市規(guī)劃、建設、管理和服務智慧化的新理念和新模式。智慧城市的終極目標應該是建設人們心中的那個城市，讓居民生活得更好，應該更加注重推進我國城鎮(zhèn)化向公共服務便捷化、城市管理精細化、生活環(huán)境宜居化、基礎設施智能化的發(fā)展[13]。

一方面，智慧城市的建設需要更加系統(tǒng)完善的頂層設計，必須與城市的發(fā)展理念和規(guī)劃目標緊密結合。國外的智慧城市建設大多注重長效，并融入到城市發(fā)展理念之中，一般不會冒進建設，比如日本計劃用30年打造的柏之葉智慧城市。柏之葉的建設初衷是著眼于全球下一步發(fā)展的環(huán)境、人口和社會問題，提出打造世界未來城市的智慧城市解決方案，從“環(huán)境共生城市”、“健康長壽城市”、“新產(chǎn)業(yè)創(chuàng)建城市”3方面著手，力爭實現(xiàn)安心、安全、可持續(xù)發(fā)展的城市目標。

另一方面，智慧城市的發(fā)展將產(chǎn)生更加系統(tǒng)、全面、高質的大數(shù)據(jù)，有利于規(guī)劃編制和城市研究工作的開展。工信部發(fā)布的2015年通信業(yè)經(jīng)濟運行情況顯示，智慧城市的硬件建設呈現(xiàn)跨越式發(fā)展，萬物互聯(lián)之勢逐漸形成[14]。在萬物互聯(lián)的時代，不止是手機，可穿戴設備甚至越來越多的東西都將連接到互聯(lián)網(wǎng)，全人類的群體行為都可以映射為不斷產(chǎn)生的超級大數(shù)據(jù)。大數(shù)據(jù)的數(shù)量與內容仍將繼續(xù)呈幾何數(shù)量增長，實現(xiàn)對真實世界的虛擬再現(xiàn)、實時映射[15]。借助這些數(shù)據(jù)，可以重新認識和理解城市，更加科學地編制規(guī)劃，方便地檢驗規(guī)劃實施效果。規(guī)劃設計理論或方法面臨演進，而DAD便是一種積極的有益嘗試。

4 結合：DAD與智慧城市的未來

越來越多的城市正在探索“互聯(lián)網(wǎng)+”，賽迪方略的報告顯示，截至2014年底，國家智慧城市試點、信息消費試點、寬帶中國試點等智慧城市建設的試點城市已達500多個。在推動城市發(fā)展、改善人們生活方面，智慧城市與城市規(guī)劃具有一致性。而DAD對智慧城市的關注程度還不夠，需要加強研究，探索推動兩者的結合發(fā)展并形成良好互動，實現(xiàn)通過探究更精確的真實來指導未來的再創(chuàng)造。

規(guī)劃需要精準數(shù)據(jù)，更需要大數(shù)據(jù)，大數(shù)據(jù)可以映射和還原城市這個巨大的復雜系統(tǒng)，而精準數(shù)據(jù)明顯難以勝任。從這個意義上講，智慧城市可以產(chǎn)生覆蓋面更廣、質量更優(yōu)的大數(shù)據(jù)。如果定位于未來而不是現(xiàn)在，大數(shù)據(jù)的全樣本和精細化將很可能成為標配。DAD目前的理論方法雖然也強調提高規(guī)劃方案的彈性，但其實后視鏡中的觀察誠然有助于應急反饋，但是絕對無法實現(xiàn)較為遠見的預測。DAD需要進一步探索增加可以動態(tài)調整的參數(shù)機制，主動鏈接甚至優(yōu)化支撐智慧城市的各個系統(tǒng)。這樣，未來的智慧城市將會變得愈加智能。

目前，大數(shù)據(jù)獲取和處理難度還很大，需要借助人工智能這個好幫手。數(shù)據(jù)的爆炸極大地推動了人工智能的發(fā)展，機器正在通過不斷觀測數(shù)據(jù)、學習數(shù)據(jù)，變得越來越聰明，開始學會理解世界和發(fā)現(xiàn)規(guī)律。人工智能已經(jīng)開始可以輔助城市管理者或者規(guī)劃師去認識城市和規(guī)劃城市。而在未來，新型安全能源供應方式的實現(xiàn)，全球無線寬帶連接服務的構建，以及腦電波傳播技術和人機交互模式的突破將會使之變得更加緊密[16]。計算機或許不再是獨立人類之外的“其他東西”，借助人工智能，智慧城市將可以實現(xiàn)極小延遲的實時反饋，人類的感知能力也將極大提升，居民的感知即成為他們參與城市建設管理的重要一環(huán)[17]。

很快，現(xiàn)有規(guī)劃設計的編制和評估模式將會改變，體現(xiàn)在數(shù)據(jù)采樣方式、樣本可信度、規(guī)劃內容細化、實施評價模擬，滿足社會需求和實時公眾參與等6大方面，這也是DAD的精神所在[1]。人不僅是大數(shù)據(jù)的使用者和消費者，還是生產(chǎn)者和參與者，不再需要被投票或用腳投票[17]。在大數(shù)據(jù)時代初期，通過數(shù)據(jù)分析處理，大數(shù)據(jù)可以作為規(guī)劃決策的輔助工具。如果步子邁得更大一些，未來DAD要解決的問題可能不止于規(guī)劃建設本身，而是如何幫助城市實現(xiàn)暢快的自動運行。摩爾定律正在推動夢想照進現(xiàn)實世界，智慧城市的未來將是一個全新的理想社會，數(shù)字不再是簡單的現(xiàn)實映射，大數(shù)據(jù)也不再是輔助的規(guī)劃決策手段，借助萬物互聯(lián)，居民將會直接地參與城市運營，居民的行為即為規(guī)劃決策的一部分[17]。而那個控制和調節(jié)這一切的中樞“鑰匙”，或許就是升級版的DAD。

筆者認為，智慧城市建設與DAD為代表的新型規(guī)劃設計可以形成閉環(huán)，并在不同階段相互融合促進。比如在前期階段，智慧城市建設需要統(tǒng)籌謀劃，可以將信息化建設的重點和內容與規(guī)劃設計的問題研判、目標定位等相結合，利用新技術來解決城市面臨的重點問題，將智慧城市建設的系統(tǒng)設計、模式選取與城市規(guī)劃的戰(zhàn)略和路徑深度結合，甚至可以把智慧城市作為重要章節(jié)納入規(guī)劃。另一方面，智慧城市的系統(tǒng)架構也必須有利于大數(shù)據(jù)的收集、利用與安全，保證這部分城市公共數(shù)據(jù)可以很便利地成為優(yōu)化規(guī)劃編制和提升治理效能的重要基礎資源。這樣在智慧城市建設完成之后，在保障城市順暢運行的同時，也可以產(chǎn)生重要的反饋數(shù)據(jù)，用于規(guī)劃設計的監(jiān)測、評估和動態(tài)調整。而借助各階段規(guī)劃或者建設的效果反饋，也可以不斷強化DAD等規(guī)劃設計方法的理論體系或技術流程等，使兩者的結合更加順暢。同時，智慧城市與規(guī)劃設計的脫節(jié)也暴露出一些規(guī)劃設計的問題，比如過于強調理論性與整體，對單個系統(tǒng)或個體特性關注不足；比如規(guī)劃過于強調剛性，彈性調整又往往過于主觀，缺乏可驗證性的依據(jù)。DAD正是朝著這種改進的方向發(fā)展，而智慧城市建設將提供第三只眼，形成對規(guī)劃建設實施中各種問題的及時反饋，實現(xiàn)具有動態(tài)調整可能的規(guī)劃彈性。

在未來，可能也就幾十年后，在人工智能的輔助下，現(xiàn)有的規(guī)劃編制和實施可能實現(xiàn)自動化，而規(guī)劃師或許會真正地變身為城市發(fā)展的引航者、協(xié)調者和維護者。數(shù)據(jù)增強設計引領、智慧城市支撐、人工智能輔助的超級DAD，將幫助未來城市實現(xiàn)自我運轉與實時調控。所有人的行為與現(xiàn)實事物都將虛擬再現(xiàn)于城市中樞，存在即映射、感知即參與、行為即決策，城市將實現(xiàn)動態(tài)的更新與維護。

5 結語

DAD強調的是數(shù)據(jù)對設計的驅動性。在實踐維度，強調建立基于城市實體認知和其復雜效應之間的數(shù)據(jù)關系，并運用這種數(shù)據(jù)關系來設計、調整以及評價城市設計方案。而這些方法將與如何用數(shù)據(jù)理解城市實體密不可分[1]。前30年規(guī)劃鋪設了多么宏偉的城市骨架，現(xiàn)在就需要完成多么巨量的改造和提升。快速建造起來的城市，還存在這樣那樣的問題，有著太多太多的資源需要改造。需要一個強有力的共同觀念，來筑就面向未來的創(chuàng)新系統(tǒng)。借助新技術，規(guī)劃師將重新認識城市，了解市民的真實需求，實現(xiàn)規(guī)劃的科學性。不在乎用戶體驗的規(guī)劃產(chǎn)品，不值得擁有市場，而強加的保護，只會使自己變得愈加脆弱。不允許別人橫加指責規(guī)劃的實效性，那規(guī)劃行業(yè)自身就要先建立起強大可控的科學性。

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The Future-oriented Data Augmented Design and Smart City

1673-8985（2016）03-0052-04 中圖分類號TU981 文獻標識碼A

姜 鵬

中國城市和小城鎮(zhèn)改革發(fā)展中心規(guī)劃院信息室主任，高級城市規(guī)劃師

倪 砼

中國城市和小城鎮(zhèn)改革發(fā)展中心規(guī)劃院規(guī)劃師，碩士

郗 望

中國城市和小城鎮(zhèn)改革發(fā)展中心規(guī)劃院規(guī)劃師