支撐智慧城市的核心技術

文/張保淑

“中國的城市化與美國的高科技發展將是影響21世紀人類社會發展進程的兩件大事。”諾貝爾經濟學獎得主斯蒂格利茨的這一判斷廣為傳播，他敏銳地看到，擁有14 億多人的中國正在上演人類歷史上最波瀾壯闊的城市化進程將給世界帶來的廣泛而深刻的影響。值得注意的是，中國城市化是在洶涌澎湃的新科技革命浪潮背景下推進的，以大數據、物聯網、云計算、人工智能為代表的新一代信息技術不僅改變了人們的生產和交往方式，而且正在從根本上變革城市的運行、管理、服務方式，使得城市生活更加智能化，由此催生了現代“智慧城市”，而這正是中國城市化進程中最激動人心的發展機遇。

新一代信息技術提供支撐

對“智慧城市”這一概念的起源，中科院院士尹浩介紹說，2010年，IBM 公司首次提出“智慧城市”愿景，認為城市由關系到城市主要功能的不同類型的網絡、基礎設施和環境6個核心系統組成：組織（人）、業務/政務、交通、通信、水和能源。它們之間相互協作銜接，組成宏觀系統。此后，各類有關“智慧城市”的概念和模型架構及建設實踐在世界各地紛紛出現。

在尹浩看來，智慧城市的特征，是利用先進的信息技術，實現城市智慧式管理和運行，進而為城市中的人創造更美好的生活，促進城市的和諧、可持續發展。工程院院士鄔賀銓引用了聯合國歐洲經濟委員會和國際電信聯盟聯合給出的定義，認為“智慧城市”就是創新城市，采用信息通信技術和其他技術，改進生活質量、城市運行與服務效率和競爭力，同時保證滿足目前和未來對經濟社會環境和文化等方面的需要。對智慧城市的具體定義和描述雖然不同，但是就其涉及到的技術創新層面有基本共識，認為以大數據、人工智能、物聯網、云計算為代表的新一代信息技術是智慧城市建設的重要支撐。

依托大數據構建虛擬城市

城市中最遠的距離莫過于是紅綠燈和攝像頭，雖然二者物理空間上近在咫尺，但是毫不關聯。杭州市蕭山區基于城市大腦，實現了紅綠燈與攝像頭之間的數據聯結，優化紅綠燈控制策略，大幅提高了行車速度，特別是特種車輛的行車速度。鄔賀銓用這個例子來詮釋充分挖掘交通大數據資源給城市交通帶來的重大變革，而這正是破解城市擁堵痼疾的一帖良方。

鄔賀銓提出，城市大數據是智慧城市的寶貴資產。對于城市治理者來說，長期以來已經形成了各類城市大數據，包括人口大數據庫、法人大數據庫、地理信息大數據庫、經濟大數據庫等。這些數據庫的共享、融合和充分挖掘是智慧城市建設的重要的信息基礎設施，不僅可以大幅提高政府電子政務水平、促進政務公開透明，而且可以借助大數據提高交通通行效率、環保檢測監督水平、社會治安保障能力等。建設智慧城市要求不斷增強對城市大數據的搜集、儲存、共享、挖掘、保護和利用的能力，提高信息的準確性、完整性和挖掘利用的集約性。

除了基于傳統政務管理和服務形成的數據之外，打造智慧城市所需的各類數據信息往往需要創新性的采集和生成技術和手段。工程院院士、雷達和信息處理專家毛二可告訴記者，像彭州這樣的山區城市，預防山體滑坡這類地質災害是智慧城市建設的必然內容，而引入邊坡雷達技術，進行實時數據收集和監測至關重要。

物聯網聯通城市的虛擬與現實

大數據對智慧城市建設而言當然很重要，但是數據的來源和采集更為根本，基于數據分析進行的反饋和控制才是目標所在，這就需要打造旨在實現萬物互聯的物聯網。這些年來，不同的行業已經開始了相應的數字化轉型過程，形成了與物理世界（現實世界）相對應的數字世界（虛擬世界），而將這兩者關聯和融合在一起的就是物聯網。

物聯網為智慧城市提供了技術支撐

“隨著數字形式和物理形式建立映射關系，當改變數字世界的映射狀態時，物理世界的對象也相應會發生變化，反之亦然。這種情況一旦形成，就可以實現對萬物的程序化控制。”尹浩所描述的前景無疑是非常夢幻的，而這正是物聯網致力于實現的目標，因此，相關研究報告把物聯網技術列為未來最具顛覆性的技術名單前三名甚至第一名。

智慧城市建設離不開物聯網，它給城市各方面帶來重大變革。實踐上來看，物聯網成為各國智慧城市的核心基礎要素，在城市管理、節能減排、智慧交通等領域廣泛應用。尹浩表示，就中國而言，一半以上在建的智慧城市應用項目，如公共安全、交通、醫療、環保、地下管網、水務、教育，均依托物聯網。它們以自動感知為基礎、數據采集為手段、智能控制為核心，實現物聯網技術的綜合集成應用。

超強計算打造城市大腦

當急救中心接到電話時，城市大腦可實時規劃出最優路線，精確預測到沿途每個路口到達的時間，并且實時控制紅綠燈。這是阿里ET 城市大腦應用于智慧城市的真實案例。它是基于阿里云開發的超級人工智能，具備機器學習、智能語音交互、生物識別、情感分析等基礎能力，此外，還深度融合人工智能、云計算、大數據處理能力，通過多維感知、全局洞察、實時決策、持續進化的方式，幫助城市運行管理者在復雜局面下快速做出更優決定。

在接受采訪中，鄔賀銓、尹浩等院士都不約而同強調基于超強計算的智能處理，特別是人工智能對于智慧城市建設的重大意義。各類數據通過傳感器等途徑收集之后，進行存儲和處理分析，這依賴于超級計算機的強大信息處理能力，以此為支撐，通過云平臺，實現遠程信息的快速分析處理。

近年來，中國在超算領域取得重大進步，開發出“神威太湖之光”等世界頂級水平的裝備，為智慧城市建設提供了重要信息基礎設施。在鄔賀銓、尹浩看來，云計算能力對智慧城市建設來說還是不夠的，還需要距離終端更近、比“云”更低的“霧”計算和“霾”計算，也就是說減少信息處理層級，在更低層面實現信息處理，以減少計算時延。

計算能力的提升取決于諸多方面，最根本的有芯片、軟件等幾大因素。鄔賀銓指出，中國亟須繼續奮發努力，補齊在這些方面的發展短板，同時，移動互聯的發展為中國企業在芯片領域的追趕提供了機遇。他盛贊華為近日發布的“麒麟980”7納米手機芯片，認為這是中國企業在集成電路領域的一個重大突破。尹浩詳細列出了中國企業目前在芯片幾大細分領域的市場表現，指出要實現相關規劃提出的宏偉目標，仍然任重道遠。