新技術融合下的智慧城市發展趨勢與實踐創新

陳曉紅

(湖南商學院，湖南 長沙 410205)

引言

2008年，IBM公司提出“智慧地球戰略”，提出為促使地球更智慧，應該建立一個物聯化(instrumented)、互聯化(interconnected)、智慧化(intelligent)的世界，戰略本質為數據的感知、傳達、處理[1]。自此，為應對城鎮化發展過程中帶來的人口增長、環境污染、交通擁堵等各類“城市病”，促進城市健康、安全和可持續發展，建設智慧城市已成為全球城市發展的共同訴求和大勢所趨[2]。

全球數百個城市在“數字城市”基礎上推進建設“智慧城市”。美國的亞特蘭大、波士頓、拉斯維加斯、洛杉磯、舊金山、西雅圖、費城、奧斯汀、克利夫蘭、馬里恩、匹茲堡、密爾沃基等城市都在建設無線網絡，Dusseldorf、Gyor、Jerusalem、Monaco、Westminster、新加坡、日本U-Japan和韓國的首爾、仁川、釜山等6個城市U-city以及馬來西亞的吉隆坡、澳大利亞的Sydney在積極建設無線數字城市。我國工信部公布首批68個國家信息消費試點城市名單，包括京津滬在內的大部分省市省會在列。工信部強調“工業化、信息化”兩化融合。目前我國100%的副省級城市、89%的地級城市、47%的縣級城市，總計超過500個城市在政府工作報告或“十三五”規劃中明確提出或正在建設智慧城市。

隨著信息通信技術等新技術的廣泛運用，云計算、大數據、物聯網、區塊鏈、人工智能、移動互聯網等新一代信息技術融合發展[3]，最大化地有效運作城市，實現信息化、互聯網化、智能化、智慧化，促進可持續性發展，促進城市規劃、建設、管理和服務智慧化的新理念和新模式，為智慧城市建設提供了全新機遇。

一、新技術融合下的智慧城市發展趨勢

(一)智慧城市“2N41”概念架構

智慧城市是以數字化、網絡化和智能化的信息技術設施為基礎[4]，以社會、環境、管理為核心要素，以泛在、綠色、惠民為主要特征的現代化城市。新技術融合下的智慧城市的概念結構為“2N41”的概念架構：其中“2”是指“智慧城市”建設的硬設施和軟環境，硬設施包括遍布各處的各類感知設備、云計算基礎設施、移動終端以及各類便民信息服務終端等，軟環境為政策法規、標準規范、工作機制和保障措施、創新人才培養等；“N”是指多個行業和領域智慧應用，包括交通、人口、農業、環保、民生等，各地區根據實際情況開展；“4”是指“智慧城市”的4個目標，即市民生活幸福、城市科學管理、企業創新發展、社會運行和諧；“1”是指通過“智慧城市”建設，達到城市運行最佳狀態，通過加強物聯網、云計算、視頻監控等技術手段在城市運行中的應用，實現智慧城市運行監測和智能安保應急，提高政府精準管理能力，使城市運行更加安全高效。建立智能信號控制系統，在街道路口安裝傳感網絡，自動監測車流量和車速，實現交通信號燈根據車流狀況自動優化調整，提高道路交通的自適應能力。利用物聯網、新一代移動通信等信息技術，加強對食品藥品、重大危險源、危險化學品的全過程動態監控。如圖1所示。

圖1 智慧城市“2N41”概念架構

(二)智慧城市模型框架

智慧城市的核心目標層是服務于人[5]，系統應用層是城市系統，投入支撐層是通過物聯網和云平臺所實現的數據流。自上而下、國家主導、企業參與模式，是數字城市的本質[6]；數據的沉淀、自下而上、企業驅動模式，是智慧城市的實現路徑。

新型智慧城市一體化建設總體框架如圖2所示。其中感知層是以物聯網技術為基礎，主要承擔數據感知和信息收集的使命。平臺層主要是通過在載體網絡上構件的各種信息平臺，對信息進行分析處理。應用層是整個智慧城市技術框架的終端，主要是面向企業、個人以及公共的服務應用。智慧城市需要建立“防御、監測、打擊、治理、評估”五位一體的網絡安全保障體系，構建滿足新型智慧城市建設需求的標準規范體系。

圖2 新型智慧城市一體化建設總體框架

(三)智慧城市發展趨勢

1.智慧城市發展總體趨勢

目前來看，智慧城市發展總體趨勢表現為：一是信息不可或缺。移動互聯提供了絕佳渠道，連接了人與人之間的信息交流，收集、傳遞和分享，使其成為生活中至關重要的一部分。二是移動互聯融入生活。移動互聯改變了人們的生活習慣、社交方式、關系網絡，目前被應用到消費者現實生活中的每個角落，形成一個真正的全民“移動生活形態”的時代。三是智能化成為主流。數字化、智能化已經滲透到各行各業，并逐漸成為當今文化形態的中心，呈現出新一輪的文化生態。四是新興信息技術引領時代變革。大數據、云計算、區塊鏈、人工智能、物聯網等信息技術的發展決定了智慧城市解決方案的質量，技術的持續進步將有助于城市各項活動的不斷改造與持續優化。五是互聯網融合思維。互聯網思維重點在于用戶思維、大數據思維、跨界思維、平臺思維、創新思維等，是對傳統價值鏈的重新審視，需要實現各行各業的融合創新與應用創新。六是形成多維結構。新技術融合下的智慧城市將通過組合“一中心、四平臺、多技術、多應用、統一鏈”的方式推動城市發展。其中，“一中心”是指基于城市的各維度大數據中心。“四平臺”是指智慧政務綜合信息服務平臺、智慧城管綜合信息服務平臺、智慧民生綜合信息服務平臺和智慧經濟綜合信息服務平臺。“多技術”是指云計算、移動互聯網、物聯網、人工智能等相關信息技術。“多應用”是指包含了各類的智慧應用。“統一鏈”是指基于區塊鏈的可信智慧城市信息生態，如圖3所示。

圖3 智慧城市發展總體趨勢圖

2.新技術融合對智慧城市發展的影響

融合云計算、大數據、物聯網、區塊鏈、人工智能、移動互聯網等新一代信息技術，以數據為核心，整合數據采集、分析挖掘、決策服務，形成一體化的創新與智慧模式。基于“智能應用(IS)，整合協同(IC)，互聯賦能(CE)，持續演進(SE)”的戰略思想，讓智慧城市管理、監測、應急、執法和決策更加精準有效。新一代信息技術的融合創新應用為智慧城市建設提供全方位支持：物聯網實時采集城市各項數據；移動互聯網實現信息流和業務流的高度融合；區塊鏈為采集數據提供共享、驗證、溯源機制，區塊鏈和智能合約技術為大數據平臺提供數據共享機制，區塊鏈還能為大數據提供安全機制，提供數據的驗證與溯源；人工智能為采集提供智慧感知能力，人工智能助力智慧城市挖掘數據中深層次信息，促使形成以數據為驅動的城市運營和服務機制；大數據挖掘與分析是城市管理與決策的基礎；數據中心的云化建設，提升數據中心海量數據的支撐能力；云計算實現資源按需分配、按量計費，促進資源規模化、分工專業化、網絡業務創新。

二、智慧城市主要領域的實踐創新

智慧城市，既是人的聚集，也是產業的聚集、數字經濟的載體。云計算、大數據、人工智能、區塊鏈等新一代信息技術深度應用，新技術層出不窮、快速融合，使得構建智慧城市由可能變為現實。《中國“互聯網+”指數報告(2018)》指出，2017年中國數字經濟體量為26.7萬億元，較去年同期的22.77萬億元增長17.2%，顯著高于同期GDP 6.9%的增速，蓬勃的數字經濟與開放的信息市場推動了智慧城市各領域的創新應用。新一代信息技術推動的智慧城市創新，主要涵蓋智慧政務、智慧交通、智慧能源、智慧醫療、智慧物流、智慧環保等眾多領域。

(一)智慧政務

1.政府服務現狀與痛點

習近平總書記指出，要推進國家治理體系和治理能力現代化，也就是要依靠現代信息技術推動政府管理理念和社會治理模式進步，使政府服務科學化、便民化、智慧化。目前，各地政府都在積極推動智慧政務，取得了一些落地應用，但是其發展還存在以下幾個問題：一是信息化質量和業務協同效率不高，數據不連通。各級地方政府和部門采用的標準各不相同，業務內容單調重復，各應用系統單獨規劃，每個系統往往采用了不同的數據格式，運行在不同的平臺，給彼此之間的數據交換、協同應用帶來了障礙。二是運營成本高。記錄和存儲物聯網的信息都會匯總到中央服務器，而目前數以億計的節點將產生大量的數據，且未來這些信息將越來越多，這將導致數據中心不堪重負，難以進行計算和有效存儲，運營成本極高。三是數據安全使用難度大。城市數字化進程中身份服務面臨隱私泄露、身份欺詐以及碎片化等問題，給用戶、設備和系統均帶來極大的挑戰。

2.新技術融合給政府服務帶來的改變

新技術融合給政府服務帶來的主要改變可以概括為以下幾個方面：一是促進城市基礎設施等的互聯互通。整合隱含的開放性容許不同項目間的數據流通，實現不同系統如道路、倉儲、停車場等基礎設施的互聯互通。二是促進不同部門數據的集成共享。智慧城市改善底層數據及業務流程的一些共享層面的問題，包括數據的流通、提升數據質量、數據安全及數據隱私等。三是提升智慧城市運行效率。綜合運用大數據[7]、人工智能等智能決策技術，提升政府部門決策的科學性和有效性，促進資源的合理分配，降低智慧城市運行成本，從而提升城市運行效率。

3.智慧政務典型實踐分析

(1)平安智慧政務的實踐分析。中國平安集團利用“科技+數據+場景+服務”的綜合優勢，打造平安智慧政務一體化平臺，整合城市規劃、協同辦公、分析決策、業務平臺四大模塊，全面助力提升政府智能化水平。面向政府提供可視化城市管理及大數據分析應用服務，包括輔助城市運營管理、指揮調度及監管可視化平臺、專題數據分析、大數據輿情監控及風險預警等一系列服務功能。平安智慧政務解決方案包括三大平臺、兩大體系，如圖4所示。

(2)基于云計算+大數據+人工智能的城市數據大腦的實踐分析。2016年10月，在云棲大會上，杭州向全球宣布啟動城市數據大腦建設。根據《杭州市城市數據大腦規劃》[8]，除交通領域外，城市大腦還將深入醫療、平安、城管、旅游、環保等行業系統，建設智慧亞運，打造“移動辦事之城”。該城市數據大腦是全國首個搭建在阿里云上、省市縣三級采用一體化模式建設的網上政務服務平臺。基于開放數據的智慧城市建設的實踐分析，數據是城市的一種基礎設施，政府數據是一種公共基礎設施。城市即平臺，政府即平臺。截至2018年上半年，我國已陸續上線46個符合政府數據開放基本特征的地級市及以上平臺，借助數字平臺推動新型城市級數據經濟的發展，進而促進城市建設的可持續性和包容性。其運營過程，如圖5所示。

圖4 平安智慧政務解決方案

圖5 基于開放數據的智慧城市建設的運營過程

(3)基于大數據+物聯網等技術的智慧政務的實踐分析。目前，新加坡已經建立起一個“以市民為中心”，市民、企業、政府合作的電子政府體系，市民和企業可隨時隨地參與到各項政府機構事務中。其建設先后過程為：首先，以推進新加坡政府機構辦公自動化為重點，引導、帶動全社會信息化水平的提高。接著，實施“國家信息技術計劃”[9]，建成連接23個政府主要部門的計算機網絡，逐步推進政府跨部門的行政業務流程實現自動化與集成化。然后，建立包含廣泛公共服務的網絡體系，推行融合政府資源的電子服務。最后，設計電子政務的主體框架和各個層面的具體應用，為用戶提供最廣泛的公共事務網上服務。

(二)智慧交通

1.交通行業現狀與痛點

交通行業的現狀不足體現在以下幾個方面：一是交通供需矛盾日益突出，交通擁堵。盡管近年來中國道路交通設施及管理設施有較大改觀，但依然跟不上機動車增長速度。大多數城市路網結構不合理，道路系統不健全，交通管理設施缺乏。各地建立的交通控制中心，大多只是實現了監視功能，遠沒有發揮控制功能。二是交通污染、交通事故頻發。交通事故頻發、交通污染與噪聲等問題，不僅給出行者造成時間上的延誤、經濟上的損失，降低城市交通效率進而影響經濟運行效率，而且給整個社會造成了資源浪費、環境污染等一系列問題。三是停車難。老舊居住區在設計時未能充分考慮機動化發展的需求，新建小區對居民停車需求估計不足，老公共建筑公共停車位嚴重不足，新建公共建筑的地下停車庫利用又不到位。另外，停車的信息化處理尚處于起步階段，路內停車管理模式還不完善。

2.新技術融合給交通行業帶來的改變

新技術融合給交通行業帶來的主要改變可以概括為以下幾個方面：一是利用物聯網搭建高度共享的智慧交通管控平臺。利用物聯網技術可以全面感知交通運輸基礎設施、交通運載工具的建設狀況，通過動態數據采集分析、擁堵點精準治理、交通指揮統一調度，監控整個交通的運行情況。二是大數據+人工智能提高數據運用效率。利用大數據和人工智能結合，則可以充分挖掘和利用信息數據的價值，盤活現有數據，在此基礎上進行應用、評價、決策，服務于交通部門的管理與決策[10]。三是云計算+區塊鏈實現數據存儲安全及共享。云計算為各類交通數據的存儲提供了新模式，結合區塊鏈技術保證數據的安全真實性，打破“信息孤島”，徹底實現信息資源共享、系統互聯互通。

3.智慧交通典型實踐分析

(1)百度地圖智慧信號燈研判平臺的實踐分析。百度地圖為北京市交管局定制了國內首個城市燈控路口路況監測平臺，實現信號燈路口擁堵分鐘級發現、實時報警、主動處理，優化城市道路使用效率。百度地圖智慧交通信號先后過程為：首先，監控評價，利用互聯網的地圖大數據，實現全面監控和信控路口通行能力的量化評價。然后，雙向互通，平臺直接與交警信號控制系統打通，將平臺分析的實時結果，作為信號配對的參數實時影響信號燈的運行。最后是智慧信號燈，引入人工智能技術，實現局部最優到全局最優，能在運行過程中自動發現問題，并實時調控，實現全面的智慧控制。

(2)騰訊“互聯網+”賦能智慧交通的實踐分析。騰訊基于騰訊地圖、微信、QQ等移動大數據，有效掌握路面交通人流的實時情況，并基于機器學習對人流分布進行實時智能預測，從而形成智慧交通體系，形成一系列的社交熱點圖、城市熱力圖、城市街景、實時路況等，再者構建交通旅游大數據，可以處理旅客的出行分析、區域的熱點分析、旅客住留時間統計，行為軌跡分析等，并且進行交通擁堵瓶頸分析，通過監測道路實時擁堵情況，結合道路攝像頭，引入人工智能技術，可以預測異常擁堵的發生、識別挖掘擁堵的原因，為交警及時處理提供技術支持。

(3)滴滴智慧交通大腦的實踐分析。2018年，滴滴出行與交通部共同推出了智能城市交通管理解決方案“滴滴智慧交通大腦”[11]，已被中國20多個城市采用。通過AI和云計算技術實現實時數據流，集成了滴滴強大的匿名流量數據以及來自當地政府和業務合作伙伴的數據資源，以此用于交通流量測量、智能交通信號、交通擁堵分析、安全駕駛分析、智慧信號燈、交通引導系統、潮汐車道和公交調度系統等。

(三)智慧環保

1.環保行業現狀與痛點

環保行業的現狀和不足體現在以下幾個方面：一是環境潛在風險評價欠缺。現有環境監測系統不能精準闡明環境質量現狀及其變化趨勢，更無法精準評價環境潛在的風險。二是篡改、偽造環境監測數據時有發生。數據質量是環境監測工作的生命線，環保數據的真實性、綜合性、長期性是環境監測最基本的要求。三是環境公益腐敗現象普遍。環境公益機構接受的捐款難以追蹤資金流向，官僚、腐敗和低效率在慈善領域中普遍存在。四是環境監測數據信息孤島現象明顯。當前我國環保部門的應用系統由于大多是獨立建設，在數據共享、業務協同方面缺乏統籌規劃，導致重復建設、“信息孤島”現象普遍。

2.新技術融合給環保行業帶來的改變

新技術融合給環保行業帶來的主要改變可以概括為以下幾個方面：一是基于物聯網的生態環境全方位監測網絡為智慧環保奠定基礎。利用傳感技術、視頻監控技術、射頻識別技術、全球定位技術進行各種數據和時間的實時測量、采集、事件收集、數據抓取和識別。二是區塊鏈促進環保大數據的集成與共享。使用區塊鏈跟蹤生產過程中的“三廢”和碳排放情況，可以防止公司和政府背棄其環境承諾或誤報其進展，減少欺詐和數據偽造現象發生。區塊鏈以其可信任性、安全性和不可篡改性，為環保大數據開放共享提供了有力保障。三是大數據驅動的智能決策技術促進生態環境綜合決策科學化與監管精準化。針對環境數據的特征，結合大數據等技術，可以實現環保大數據的集成與高效管理，為政府、企業的環境監測與管理提供全面的決策支持，如區域環境質量的實時預警預報、環境政策效果的定量評估與優化、企業節能減排措施等。

3.智慧環保領域的研究成果

(1)城市群區域空氣污染智慧協同治理。本研究團隊從湖南省環境監測中心站采集了2013—2016年長株潭城市群23個監測點PM2.5、SO2、NOX、PM10、O3等多項污染物約1000萬條實時濃度監測數據和PM2.5 組分析數據，結合由國家氣象數據中心采集的同期地面氣象觀測數據、交通流量數據等400余萬條多元異構數據，運用大數據分析技術與方法，以長株潭城市群為典型案例系統開展了城市群區域大氣污染特征分析、PM2.5污染主要來源解析、城市群環境政策的空氣質量改善效果模擬仿真、城市群區域大氣環境污染實時預警系統構建、城市群區域空氣污染總量控制策略研究等一系列研究。運用ArcGIS地理信息系統，采用克里金插值算法、分歧系數法分析長株潭城市群PM2.5污染時空分布特征。采用美國環保署EPA PMF 5.0軟件和受體模型，解析得到城市群區域PM2.5污染的主要來源因素及其貢獻率。引入濃度權重軌跡分析法(CWT)計算潛在源區氣流軌跡權重濃度，進而反映不同空間軌跡的污染程度，進行區域PM2.5空間溯源分析，如圖6所示。在此基礎上，引入“總量控制區域”三維氣象場(空間維+時間維+要素維)參數，搭建了“本土化”的 WRF-CMAQ 空氣質量模擬仿真平臺，對長株潭區域不同的節能減排和環境污染治理政策控制情景下空氣質量改善效果進行模擬仿真。

圖6區域PM2.5潛在源區空間溯源分析

(2)湘江流域水環境的智慧管理。本研究團隊多年致力于湘江流域環境治理研究，近年來更是借助智能水質自動監測和處理技術，采集分析了近10億條湘江流域環境相關大數據，利用多源數據融合、環境評價、污染預測、決策支持等技術，構建了環境大數據分析應用的成套解決方案，包括基于D-S理論的多源數據融合模型、基于證據推理和前景隨機占優的水質綜合評價方法、基于改進灰色神經網絡的流域水質預測方法等。針對我國現有評價指標單一性、結果不精確性和同一類別水質的不可比性問題，創新提出了基于證據推理和前景隨機占優準則的水質綜合評價方法，實現了同一水質類別水體之間的優劣比較和全天候水質實時綜合評估。在此基礎上，基于環境大數據動態分析了湘江流域水質變化規律與主要污染源，預測了“十三五”期間水污染變化趨勢，如圖7所示，為流域精準治理政策提供了重要決策參考。

圖7湘江流經主要城市的重金屬含量時間變化趨勢

4.智慧環保典型實踐分析

(1)環境監測“大氣110”平臺的實踐分析。國家環境保護污染源監控工程技術中心使用“云鏈”技術開發“大氣110”平臺，融合應用區塊鏈、物聯網和大數據技術，專注于大氣監測、生態大數據分析等公共服務，實現通過定位系統實時展示當地的空氣狀況、污染地圖、污染排名、污染對比等信息。“大氣110”平臺具有多元化的數據源、豐富的數據產品，可以滿足環保部門、科研院所、普通大眾、企業、社會組織等的環保數據需求。

(2)金正環保污廢水處理新模式的實踐分析。國內領先的環保行業特種膜生產與新生水回用上市公司金正環保攜手NW Blockchain Limited公司推出NewBchain項目，使用區塊鏈、物聯網和大數據技術革新目前污水處理行業商業模式和運營模式，面向全球打造創新性區塊鏈污廢水處理分布式經濟業務生態。無論是項目創造者、參與者，還是消費者，都可以參與NewBchain，以投身到環境保護和污水治理中，并通過NewBchain獲得消費、交易，管理自己的各種權益。通過這種方式，使得NewBchain每一環的參與者都得到激勵，從而促進NewBchain及水污染環境治理保護的發展。

(四)智慧能源

1.能源電力行業現狀與痛點

能源電力行業的現狀和不足體現在以下幾個方面：一是能源損耗大。建設大量輸配電基礎設施的成本和送電的損耗巨大，中心化電站和終端消費者之間的電力傳輸損耗占比9%以上。二是穩定性、可靠性低。現有電網等基礎設施存在由于可靠性問題而導致大量人口斷電的風險，維護中心化電網的安全運行也需要相當的成本。三是負載平衡問題。傳統中心化電網的用電負載存在明顯的峰谷效應，對發電、輸電、配電、儲電等環節都提出了很高的要求。中心化的供電體系需要為負載平衡付出很多額外的努力。四是能源交易問題。我國已有很多分布式的可再生能源，但面臨一些消納和高效發展問題。例如安裝了太陽能的用戶多余的發電無法轉讓給其他用戶，造成能源浪費。

2.新技術融合給能源電力行業帶來的改變

新技術融合給能源電力行業帶來的主要改變可以概括為以下幾個方面：一是減少損耗，更加安全高效。智慧城市融合物聯網、大數據技術，構建去中心化的實時能源市場連接本地生產者和消費者，減少長程傳輸需求。以自產能源為基礎、以電網調節為補充的去中心化用電模式，不僅更加綠色環保，而且有更高的安全可靠性。二是去中心化的能源交易模式為整個電網的負載平衡提供了更多解決方案。電網方面可以通過經濟激勵的方式(如凈計量電價機制)調動不同消費者自產能源的總量，從而更好地實現負載平衡。三是推動電力行業變革[12]。智慧城市會驅動更多分布式電網基礎設施。電網越是分布式的，就越是能更可靠、高效地匹配能源供需，包括但不限于發送實時報價信息和減少昂貴的輸配電基礎設施開支。

3.智慧能源典型實踐分析

(1)華為油氣數字生產解決方案的實踐分析。基于油氣生產物聯網，可以實時監控生產設施運行效率，通過大數據分析提供產量及最終采收率，優化生產管理方式與組織結構，提高工作效率、降低勞動強度，實現節能降耗與科學決策，最終助力實現油氣的全面數字化和石油公司的數字化轉型。

(2)崇明智能電網綜合示范工程的實踐分析。崇明智能電網綜合示范工程作為首批55個“互聯網+” 智慧能源示范項目，該工程構建了可再生能源利用的三層能源架構。首先在輸電層面，通過“風燃打捆”技術，實現了海上、陸上風電和大型燃機電廠等綠色清潔能源的協調控制。其次在配電層面，通過智能配電網建設，實現了風、光、生物質能和大型儲能等分布式電源的友好接入和就地消納。最后在用電層面，通過構建靈活可靠的智能用電系統，實現工業、商業、環島電動汽車供能體系、生態農業、現代城鎮家庭等客戶與電網的友好互動，實現了可再生能源的高效利用。

(五)智慧醫療

1.醫療行業現狀與痛點

近年來，為解決“看病難、看病貴”難題，各級政府與醫療機構大力提倡醫療信息化與分級診療，如電子健康記錄和電子病歷(EHR/EMR)、其他醫療IT系統(HIT)或基礎設施。盡管有這些數字化項目，目前實踐中仍存在三大問題：一是數據分散，真實性無法保障。不同醫療機構、不同的信息系統形成數據孤島，難以實現以居民為中心的統一視圖。二是數據不完整。如對高血壓、糖尿病等常見慢性病病人和高危人群的膳食、行為習慣、心理健康等多方面管理和干預的日常健康數據都尚未被數字化，或是零散地分布在智能終端、可穿戴設備廠商的系統中。三是數據共享難。缺乏數據安全保障、隱私保護及數據所有權等規范機制，個人和數據擁有者不愿主動開放共享。

2.新技術融合給醫療行業帶來的改變

新技術融合給醫療行業帶來的主要改變可以概括為以下幾個方面：一是區塊鏈的去中心化及時間戳，加強醫療信息系統的糾錯和容錯能力，實現數據防偽溯源；運用其智能合約，有效保護病人隱私。如通過代碼的開源和非開源結合聯盟鏈、公有鏈、私有鏈的選擇維護用戶數據安全，并生成基于區塊鏈的電子病歷、檢驗報告等。二是人工智能和大數據的結合，有助于推動精準醫學。人工智能方法能夠預判人體從健康走向疾病的過程，了解我們的身體為什么會對不同的藥物、病毒和環境做出反應，協助患者提前防范和醫生診斷。三是云計算+物聯網為后續醫療服務做好大數據支持[13]。通過物聯網不斷從視頻和音頻設備實現對病患生理數據的監控與收集，結合云計算強大的數據存儲、處理能力，能夠為護理人員提供準確、及時、有效的數據信息。

3.智慧醫療典型實踐分析

(1)杭州“互聯網+智慧醫療”的實踐分析。比如微信、APP“一鍵”診救，縮短掛號候診時間。杭州所有市屬醫院、縣醫院、社區衛生服務機構在診療過程中，線上的“智慧醫療”和線下的醫療服務進行有效連接，前者包括掛號、候診、取報告和取藥、醫患互動等，后者包括問診、檢驗、診斷、治療。再者出院“床邊”解決，減少付費“長龍”。杭州市屬醫院在辦理患者出院過程中，提供樓層結算服務、推車床邊服務、自助機服務、市民卡護士站結算，以及醫生診間功能多面化。通過智慧醫療系統，實現診間結算、診間檢查預約、跨省轉診預約等功能。

(2)“宜健通”騰訊健康管家的實踐分析。2018年7月31日，宜昌市衛計委攜手騰訊建立“宜健通”健康管家，提供從產檢的實時智能提醒、記錄胎兒發育數據，到兒童期的智能健康服務，再到成人后的健康自我管理，以及中老年人慢性病精準照顧的全生命周期醫療健康服務。此外，“宜健通”可以借助人工智能和大數據能力，分析潛在的疾病可能，提前預警疾病風險。當有就醫需求，“宜健通”則提供一站式醫療服務，包括智能分診、預約掛號、線上繳費、檢驗檢查結果查詢等。

(3)人工智能+云計算構建染色體智能分析云平臺的實踐分析。2018年10月29日，由光琇-自興智能醫療聯合實驗室共同研發的人類染色體智能分析云平臺——AICKS(愛氪思)正式實現產品落地，其具備準(自動識別準確率97%、報告準確率100%)、快(分析速度快、零基礎人員培訓周期短、上手快)、低(勞動強度低、綜合成本低)、云(基于云平臺，讓AI服務為全球附能)等顯著優勢。在染色體核型分析這個領域，人類醫生往往需要至少3年至5年的培訓周期，而由“光琇-自興智能醫療聯合實驗室”研發的人類染色體圖像智能處理系統AICKS——學習了資深醫生的大量經驗，操作員只需經過2個月的短期培訓即可上手。在大大提高人類工作效率的同時，能有效解決醫療資源不足和配置不合理的問題，推動中國分級診療的落地。

(六)智慧物流

1.物流行業現狀與痛點

物流行業的現狀和不足體現在以下幾個方面：一是傳統物流業存在著信息不對稱、數據共享困難。物流企業之間由于信息、資源、數據等多種元素的缺乏共享，各種資源未被充分利用，在一定程度上降低了全社會物流的流通效率。二是用戶需求存在多樣性、不確定性等特點。三是傳統物流倉儲成本高、效率低。傳統的物流行業倉儲依據揀貨表單指示進行揀貨作業。人視覺上的誤差，一方面很容易造成揀貨的錯誤，而且依單作搜尋，揀貨速度與效率極其低。另一方面，從業人員需對儲存環境與商品屬性有一定的認知，需要的培訓時間較長，耗費的人力、物資巨大。

2.新技術融合給物流行業帶來的改變

新技術融合給物流行業帶來的主要改變可以概括為以下幾個方面：一是利用區塊鏈搭建高度共享的智慧物流平臺。區塊鏈技術能夠極大促進互聯網物流信息平臺建設，提升平臺安全性、保密性，建立平臺社會公信力，解決現代貨運物流平臺中的交易信任問題，還可以幫助物流行業降低成本、提高效率。二是基于大數據實現物流個性化服務。在大數據時代背景下，通過打造物流數據應用平臺，建立數據庫，使用數據挖掘等技術篩選有效客戶信息，并將信息共享給商務企業、倉儲企業、第三方物流服務商等，使整個供應鏈能夠根據信息對客戶需求做出快速反應，更有針對性地開展個性化服務。三是運用人工智能創造現代倉儲的智慧中樞[14]。豐富的數據感知、人工智能算法決策和機器人系統組成了無人倉眼睛、大腦和四肢，面對大量貨品的流動，進行有條不紊地冷靜調配和操作，實現倉儲設施與貨物的實時跟蹤、網絡化管理以及庫存信息的高度共享。

3.智慧物流典型實踐分析

(1)智鏈通“智慧物流共享云平臺”的實踐分析。2018年4月，廣州智鏈通科技有限公司創建全國“一站式物流共享智慧云平臺”——智鏈通“智慧物流共享云平臺”，開啟區塊鏈+智慧物流3.0時代。通過區塊鏈的“流向可見”，加強貨物運輸、倉儲的數據化管理，提高搬運、運輸、裝卸、倉儲的效率。通過大數據環形計算提高快遞物流行業中結算業務的處理速度。結合大數據+物聯網有效解決物品追溯防偽問題，充分保證信息安全以及寄件人、收件人的隱私。

(2)亞馬遜-智慧物流體系的實踐分析。亞馬遜在業內率先使用了大數據，利用人工智能和云技術開展倉儲物流的管理，創新推出了預測性調撥、跨區域配送、跨國境配送等服務，并由此建立了全球跨境云倉。在亞馬遜運營中心，亞馬遜智能運營系統通過數據分析和算法優化“指揮”著成千上萬臺Kiva機器人協同作業。在物流的計劃和準備方面，亞馬遜智能供應鏈系統則基于歷史銷售數據進行運算和分析，可以自動預測、自動采購、自動補貨、自動分倉，自動根據客戶需求調整庫存精準發貨，從而對海量商品庫存進行自動化、精準化管理。

(3)阿里菜鳥-智能物流數據協同平臺的實踐分析。菜鳥作為物流數據協同平臺，運用物流云平臺、智能算法、大數據算法預測實現智能分倉、智能分單、智能布貨、智能路由規劃：通過超級機器人倉群，大數據算法幫助商家合理備貨，提供避免擁堵調控措施；用數據連接各家物流企業，打通線上線下的供應鏈渠道；采用多元化末端配送；幫助商家實現一盤貨運作，在全球化的趨勢下，向世界提供中國的物流方案。

三、智慧城市建設面臨的問題和對策

(一)智慧城市建設面臨的問題

全球智慧城市建設差強人意。在智慧城市戰略指數滿分為100分的情況下，87個城市的平均分為37分，只有19個城市得分超過50分。亞洲城市中，首爾排名第8，中國香港排名第11，如圖8所示。

圖8智慧城市戰略指數

1.智慧城市建設頂層設計不足

智慧城市是一項宏大的社會系統工程，如何在智慧城市建設中做到統籌考慮、共享協同，頂層設計和建設規劃是關鍵[15]。智慧城市建設頂層設計不足主要涵蓋兩個方面：國家層面、地方層面。其中國家層面不足包括政出多門，缺乏戰略性、系統性。從2012年出臺第一個《國家智慧城市試點暫行管理辦法》到2017年底《促進新一代人工智能產業發展三年行動計劃(2018—2020)》，近20項國家層面的智慧城市發展相關政策，涉及國務院、中央網信辦、國家發改委、工信部、交通運輸部、國家旅游局、國家標準委、國家測繪地理信息局等多個部門。現有政策關注領域多，戰略性、系統性不足，大多針對智慧城市建設單一領域，缺乏宏觀性。各部門針對各自領域(如交通、旅游、人工智能、電子政務等)的智慧項目建設提供了指導意見，但缺乏在全國層面就城市系統建設戰略的科學頂層設計。

地方層面在制度設計上則在社會參與、評價體系、延續性和科學性等幾個方面仍存在不足：現在大多數智慧城市建設，特別是頂層設計中往往忽略這種非政府主導的智慧城市建設。智慧城市建設是全面的城市升級改造工程，需要合理界定政府和市場的角色分工，深入構筑“政府+企業”商業模式，在做頂層設計中必須設計好智慧城市建設評價指標和政府各部門支持考核指標。智慧城市不是一蹴而就，而是一個動態建設、不斷更新的建設工程，所以頂層設計就存在一個階段性特性，在頂層設計中就必須對城市的智慧化科研活動進行規劃。現在許多城市頂層設計都是由某一機構編寫完成，難免存在偏向自己擅長領域，而弱化城市特色和城市智慧化需要。與此同時，頂層規劃和設計的科學與否缺乏足夠支持。頂層設計中應當建立科學論證與行政審批相結合的決策機制，充分發揮專家的作用，強化專家評審的實質性和責任性，賦予科技更多的話語權。

2.智慧城市涉及的大數據不共享

數據共享是智慧城市的核心問題[16]，不解決數據共享問題，就意味著智慧城市將走向失敗。目前，智慧城市陷入僵局：或者數據無法共享，或者共享的都是用處不大的死數據，離當初的“數據共享、業務協同”的理想相去甚遠。主要體現在以下幾個方面：一是管理數據獨立，開放意愿弱。城市有20多個政府管理部門，各個部門所涉及的數據相對獨立，且每個部門對于數據開放的意識、意愿、利益也有區別。二是信息系統不互通、數據格式不統一。各個部門之間的信息系統并不互通，數據存儲、流通標準也不相同，解決方案繁雜。三是數據共享與隱私保護難統一。目前阻止數據共享的主要原因之一是隱私保護等方面的需求。

3.智慧城市缺乏標準化引領

標準不統一導致系統不兼容、難集成，這將大大限制智慧城市建設及應用。智慧城市建設涉及面廣，導致智慧城市建設需要梳理甚至統一已有標準，統籌規劃制定新標準。主要體現在兩個方面：涉及面廣，新標準短時間難以覆蓋。由于智慧城市建設涉及行業廣泛，包括制造、信息、生物等，涉及技術成熟度不同，包括成熟的、發展的、新興的各種技術，建設目標和應用廣泛多樣，以及缺少統籌規劃與頂層設計，標準難統一。標準不統一導致系統不兼容、難集成，如同一個路口的攝像頭與紅綠燈系統都無法互通，使得實時交通流量自動調節無從談起。

4.智慧城市建設中的資源環境問題突出

智慧城市建設中的資源環境問題突出，主要包括以下三個方面：一是城市礦產。我國600多座大中型城市中，有2/3的城市陷入垃圾的包圍中，有1/4的城市面臨垃圾“無處可放”的窘境，而我國城市垃圾產量已超過4億噸。二是資源短缺。水、土地等資源的短缺限制了城市的發展，全球約有20%的人無法獲得安全的飲用水，40%的人缺乏基本衛生設施。我國人均水資源擁有量2300噸，為全球人均擁有量的1/4。我國人均土地面積僅為0.777公頃，為世界人均土地資源量的1/3。三是霧霾污染。美國霧霾治理花了60年，日本花了30年，英國倫敦花了30年。霧霾治理將成為我國智慧城市建設的長期任務。

5.智慧城市技術存在瓶頸

智慧城市的技術瓶頸表現在以下幾個方面：一是傳感器技術瓶頸。如何推出更小、更強、更便宜的傳感器？智慧城市發展首要是大量布置各種傳感器，既要微型化，同時要擁有相當的處理能力，還需要能耗低，然而這樣小型高性能的傳感器目前只能用于尖端的領域，尚無法大規模應用。二是通信網絡技術瓶頸。智慧城市中很多的應用都將是無人干預的自動操作，其與人的通信行為有很大的不同。從規模上來看，可能要面對上千萬乃至上億的海量節點，規模將遠超過原有的通信規模。三是平臺處理技術的瓶頸。如何及時處理海量感知信息，是智慧城市發展面臨的另一個技術瓶頸。隨著智慧城市建設的深化，需要綜合運用云計算等技術推進平臺處理技術不斷發展，解決海量數據的存儲、歸類、處理、檢索需求才能打破這種局限。四是安全性技術瓶頸。如何應對更為復雜的物聯網安全問題？目前階段，信息的安全問題其實并未引起足夠的重視，安全問題是智慧城市發展中需要解決的關鍵問題之一。網絡通信領域的長短板制約智慧城市的應用升級，如圖9所示。雖然中國網信領域總體水平位居世界第二位，但發展依然嚴重受制于美國。

圖9中國網信領域的長短板

6.智慧城市缺乏經濟而成熟的解決方案

一方面，現有的解決方案系統兼容性不好，且成熟度不高，導致智慧城市建設成本高、效率低、體驗有限。另一方面，缺少科學有效的智慧城市建設總體構架以及適用于不同類型城市所使用的運行模式。

7.智慧城市缺乏深度應用

當前，大多應用還停留在基礎設施建設層面，面向城市應急指揮、管理決策、公眾民生等方面的應用較為缺乏。根據相關部門對現有智慧城市做的定量評價工作，按滿分100分算，中國所有地級以上城市平均分只有58分，70%的城市都處在智慧城市建設的起步區和準備區。因此，中國目前仍沒有一個標桿智慧城市。

(二)智慧城市建設問題對策

1.分層次制定政策規劃、因地制宜設計建設方案

針對當前智慧城市建設頂層設計不足的問題，確定國家層面和地方層面不同的規劃設計任務。其中國家層面的任務為：確定智慧城市建設的國家戰略，規劃設計智慧城市建設總體目標、原則、標準等宏觀策略。從宏觀角度考量各個領域(如交通、旅游、人工智能、電子政務等)間的相互作用及影響，統籌設計智慧城市建設，構建智慧城市建設整體系統性的設計架構。地方層面的任務為：建立權威的領導機構和統一的協調機制，在國家政策規劃的基礎上，根據每個城市特點，在摸清家底的基礎上，開展針對性頂層設計與建設方案，綜合制定社會目標、經濟目標和民生目標。智慧城市建設是“一把手”工程，在做好頂層設計和整體規劃的基礎上，建立智慧城市運用中心和運營腦，組織實施，監督管理。

2.通過行政與技術手段加強數據共享

通過行政手段共享政務數據，解決政府管理部門公共數據的共享、融合；通過技術手段解決敏感數據與私有數據的共享問題。主要體現為：以法規突破公共數據共享壁壘。對于政務信息資源，“要以公開為常態，不公開為例外”，加大對公共數據的公開、共享與使用。對敏感數據進行脫敏處理。公安數據等敏感數據不宜對外開放，但在智慧城市中數據分析不具體針對個體信息，所以可通過數據脫敏有效防止個人數據、商業數據、安全數據等敏感數據的外泄，降低數據風險。利用區塊鏈分離數據擁有權與使用權。數據的擁有權與使用權往往綁定在一起，成為數據共享的壁壘，如何在保護數據擁有者權利的基礎上，盤活各數據倉庫中的數字資產，讓數據能夠流通使用起來，成為智慧城市面臨的問題。目前使用區塊鏈和智能合約實現擁有權與使用權的分離。

3.設計標準總體框架，分階段推進標準制定

智慧城市建設離不開標準化支持，智慧城市標準體系是城市變革的需要，亟需制定與更新相關技術與產業標準以指導新興產業的規范運行與不同產業的跨界融合。標準化支持主要體現在以下幾個方面：一是建立我國智慧城市標準化總體推進組織和機制。盡快建立適于智慧城市建設特點的國家智慧城市標準化工作推進組織和機制，完善適于標準工作特點的協調、聯絡、溝通機制，發揮各有關利益方的積極性。二是以目標為引領，設計標準總體框架。以科學化、實用化、合理化為主旨，設計標準總體框架，滿足智慧城市建設與管理的需要，確保智慧城市信息系統的建設有標準可遵循。三是注重既有標準的選擇，分階段推進標準的制定。智慧城市標準體系建設既是對已有標準的整合，也是對新興產業技術以及管理標準的研究制定。要注重標準的成熟性和穩定性，分階段制定標準。四是注重系統集成、行業交叉融合的相關標準。智慧城市是技術交叉與融合的載體，需盡快制定行業間相關標準，從技術上保障智慧城市的可持續建設，以實現智慧城市各功能信息系統的集成。

4.創新技術推動城市化進程

創新技術推動城市化進程。一方面大力推動感知技術的發展。推動傳感器和無線傳感網技術不斷向著高性能、低能耗、微型化、低成本方向發展，為實現各種智慧城市應用提供豐富的想象空間，擴大智慧城市應用的范圍。完善網絡拓撲控制技術、多跳可靠數據交互技術、信道資源調度技術、物理層技術、協同計算與處理技術、分布式信息感知技術等。另一方面推動網絡能力的增強。需要對通信網絡的適應性進行研究，在現有網絡的基礎上，研究和開發適應和滿足智慧城市通信特征的網絡能力改進，以及與之相適應的通信網絡運維體系。重點研發網絡層業務特性管理機制、網絡資源分配機制、網絡性能優化機制、靈活的QOS體系、靈活的網絡安全能力、移動性管理機制等內容。

5.綠色先行，實現向綠色智慧城市的轉變

要實現綠色智慧城市的轉變，可以從以下幾個方面著手：秉持紅線思維，建立城市綠色發展制度體系。以法律為保障，加強過程的制度管控，加強城市空氣、水和土壤環境治理和資源能源消耗總量控制，提高資源能源利用效率和效益。創新引領，推動智慧環保發展壯大。以技術創新為突破口，綜合大數據、人工智能、物聯網、云計算等新一代信息技術，形成實時的、智能的、天空地一體化的智慧環保新模式。全民參與，構建智慧城市綠色治理體系。鼓勵社會資本進入城市生態環保和社會服務市場，引導和扶持環保社會組織發育成長，支持市民對區域公共政策制定過程的參與和行政管理過程的參與，把握互聯網時代特點，推進便捷、分享、互動、高效的電子治理模式。

6.扶持產業、試點先行、融合互通，建設智慧城市示范應用

建設智慧城市示范應該做到以下幾點：一是扶持相關產業，推動行業發展。需要推動相關產業的發展，扶持相關產業的同時各部門要綜合考慮多種因素的制約，鼓勵多部門、多行業、多企業成立聯盟，協同推進。二是試點先行，完善解決方案。推動試點改變現狀，在試點中摸索完善解決方案，包括數據的采集、開放、隱私保護、公眾開放平臺的建設、各部門之間的數據互通，以及智慧城市建設績效評估方法。三是鼓勵創新、提倡融合、深化應用。鼓勵企業進行技術創新和商業模式探索，并充分考慮新技術、新模式推廣可能造成的問題，避免概念炒作與泡沫。在智慧城市建設中，提倡應用領域的深化，同時也鼓勵行業間的技術交流和融合，為智慧城市提供跨界融合的解決方案。

四、結論

智慧城市為人們描繪了美好城市生活的藍圖，但智慧城市目標的實現卻任重道遠，這需要我們抓住新一代信息技術革命的機遇，以新型城鎮化建設為契機，不斷完善頂層設計、推動數據共享、推進標準制定、融合技術創新、深化應用落地，才能變美好藍圖為美麗現實！