以人工智能為引擎推進新基建驅動的“智能+城市”建設

文｜杜明芳

新基建驅動的“智能+城市”戰略與框架

圖1 新基建驅動的“智能+城市”體系總體框架

2019年的中央經濟工作會議把5G、人工智能、工業互聯網、物聯網等新型基礎設施建設列為經濟建設的重點任務之一。區別于傳統“基建”，“新基建”主要發力于科技端。傳統的“基建”是指鐵路、公路、橋梁、水利工程等大建筑，而“新基建”主要是指發力于科技端的基礎設施建設，主要包括七大領域，即5G 基站建設、特高壓、城際高速鐵路和城際軌道交通、新能源汽車充電樁、大數據中心、人工智能和工業互聯網。早在2018年底召開的中央經濟工作會議上就明確了5G、人工智能、工業互聯網、物聯網等“新型基礎設施建設”的定位，隨后“加強新一代信息基礎設施建設”被列入2019年政府工作報告。習近平總書記在中央城鎮化工作會議上的講話中曾強調，城鎮化是涉及全國的大范圍社會進程，基本原則主要是四條。一是以人為本。推進以人為核心的城鎮化，提高城鎮人口素質和居民生活質量，把促進有能力在城鎮穩定就業和生活的常住人口有序實現市民化作為首要任務。二是優化布局。根據資源環境承載能力構建科學合理的城鎮化宏觀布局，把城市群作為主體形態，促進大中小城市和小城鎮合理分工、功能互補、協同發展。三是生態文明。著力推進綠色發展、循環發展、低碳發展，盡可能減少對自然的干擾和損害，節約集約利用土地、水、能源等資源。四是傳承文化。發展有歷史記憶、地域特色、民族特點的美麗城鎮，不能千城一面、萬樓一貌。

按照中央指示精神，結合我國智慧城市發展現狀，本文針對新基建驅動的“智能+城市”如何可持續發展提出如下“4+8”總體框架：夯實四個基礎，拓展八個重點方向，共筑“智能+城市”體系，如圖1所示。

四個基礎：AI+城市和社會創新體系，AI+城鄉空間多規合一體系，AI+城市大腦體系，AI+城市多源異構大數據統一體系。

八個重點方向：“AI+綠色+城市”打造“智綠城市”，“AI+工業互聯網+城市”打造“智造城市”，“AI+區塊鏈+城市”打造“智信城市”，“AI+服務+城市”打造“智服城市”，“AI+金融+城市”打造“智融城市”，“AI+安全+城市”打造“智安城市”，“AI+共享+城市”打造“智享城市”，“AI+文明+城市”打造“智文城市”。

人工智能推進智能+城市的四大基礎

基礎一：AI+城市和社會創新體系

“4+8”發展戰略的四個重要基礎之一為：AI驅動城市和社會創新2.0，如圖2所示。城市和社會創新2.0的核心理念是以人為中心。在充分發揮個人創造力的同時，以去中心化方式形成知識社會，進而推動智慧社會、智慧城市創新。

圖2 AI驅動城市和社會創新

基礎二：AI+城鄉空間多規合一體系

2013年，《中共中央關于全面深化改革若干重大問題的決定》提出，要“建立空間規劃體系，劃定生產、生活、生態開發管制邊界，落實用途管制”“完善自然資源監管體制，統一行使國土空間用途管制職責”。2014年的《生態文明體制改革總體方案》要求，要構建“以空間規劃為基礎，以用途關注為主要手段的國土空間開發保護制度”，構建“以空間治理和空間結構優化為主要內容，全國統一、相互銜接、分級管理的空間規劃體系”。2018年初，自然資源部提出：要“統一行使全民所有自然資源資產所有者職責，統一行使所有國土空間用途管制和生態保護修復職責”，并“強化國土空間規劃對各專項規劃的指導約束作用，推進多規合一，實現土地利用規劃、城鄉規劃等有機融合?！?未來，智慧城市需要實現城市空間體系規劃、國土空間用途管制和自然資源監管三個方面的協調統一，重視城市空間經濟學理論與應用的培育，AI將在構建復雜規劃體系、優化規劃系統、優化城市空間經濟方面發揮重大作用，成為增強國家競爭力的核心驅動力。

基礎三：AI+城市大腦體系

城市大腦Pass尚有巨大發展空間。從全球范圍看，美國PaaS平臺底層技術具有絕對優勢，全球各國智慧城市云平臺和工業互聯網平臺PaaS核心架構幾乎均采用美國的Cloud Foundry和Docker等開源技術。中國智慧城市大腦Pass起步較晚，涉及人工智能的Pass剛剛起步，技術和服務提供者及行業入局者鳳毛麟角，尚處于探索階段。因此，城市大腦Pass未來會有很大發展空間。AI賦能城市大腦要解決的重點問題是城市云平臺中大數據的智能挖掘分析、自適應優化、魯棒控制、精準決策等。AI城市大腦還應是一個開源共享平臺體系，能夠為用戶提供開發工具、知識、算法等核心資源，幫助應用者和研究者定制開發自己的系統。因此，智能、開放、開源、共享是AI賦能城市大腦，進而產生價值的基礎。

基礎四：AI+城市多源異構大數據統一體系

經過多年建設，目前我們的城市數據庫已經存儲了海量數據，包括結構化和非結構化數據兩大類，從數據靜止性角度看，包括實時和非實時兩大類，但是分布在不同的業務系統，各業務系統與這些數據庫的交互越來越多，已經形成了難以維護管理的“蜘蛛網”，需要建立統一的數據管理和訪問機制。城市多源異構大數據的互聯互通、信息安全、有機協同、有效利用一直是行業發展的重難點與瓶頸，至今并未得到很好的解決。AI在復雜多源異構大數據的處理中具有廣闊的應用前景，可采用的技術包括：聚類、半監督學習、增強學習、多核學習、集成學習、多任務學習、多視角學習、網絡分析、網絡溯源、張量分析、稀疏學習等。 采用AI技術解決城市多源異構大數據的智能化清洗、分析及利用是AI與智慧城市各領域深度融合發展的前提。

人工智能推進智能+城市的八個重點方向

重點方向一：“AI+綠色+城市”打造“智綠城市”

近幾年，綠色發展已成為國家戰略。《中共中央國務院關于加快推進生態文明建設的意見》提出：到2020年，資源節約型和環境友好型社會建設取得重大進展，主體功能區布局基本形成，經濟發展質量和效益顯著提高，生態文明主流價值觀在全社會得到推行，生態文明建設水平與全面建成小康社會目標相適應。大力推進綠色城鎮化。強化城鎮化過程中的節能理念，大力發展綠色建筑和低碳、便捷的交通體系，推進綠色生態城區建設，提高城鎮供排水、防澇、雨水收集利用、供熱、供氣、環境等基礎設施建設水平。另外，國家近年來大力鼓勵發展綠色產業。大力發展節能環保產業，以推廣節能環保產品拉動消費需求，以增強節能環保工程技術能力拉動投資增長，以完善政策機制釋放市場潛在需求，推動節能環保技術、裝備和服務水平顯著提升，加快培育新的經濟增長點。加快核電、風電、太陽能光伏發電等新材料、新裝備的研發和推廣，推進生物質發電、生物質能源、沼氣、地熱、淺層地溫能、海洋能等應用，發展分布式能源，建設智能電網，完善運行管理體系。大力發展節能與新能源汽車，提高創新能力和產業化水平，加強配套基礎設施建設，加大推廣普及力度。發展有機農業、生態農業，以及特色經濟林、林下經濟、森林旅游等林產業。AI賦能綠色發展、綠色智慧城市將具有廣闊的發展空間，所打造的“智綠城市”將是未來智慧城市的一個重要類型。

重點方向二：“AI+工業互聯網+城市”打造“智造城市”

工業互聯網是通過網絡化、信息化的手段，對制造業更加精細、有效地管理；涉及從底層自動化到上層管理軟件，是管理的閉環。廣義地講，是改變整個制造業原來的管理和盈利模式。隨著工業互聯網作用域的逐步擴大，工業互聯網最終將突破工廠的邊界，走向服務終端——智慧城市，即工業生產域與城市消費域實現通透化連接，實現“F2C（工廠到消費者）”商業模式。人工智能在這個工業與城市貫通的產業鏈條中將發揮至關重要的作用，幫助實現復雜城市供應鏈、復雜智慧城市系統的智能處理與高效優化，采用“AI+工業互聯網+城市”技術路線可打造大規模協同、個性化定制城市，真正實現城市的消費升級與高質量發展。

重點方向三：“AI+區塊鏈+城市”打造“智信城市”

區塊鏈是一種去中心化的分布式賬本數據庫，是用分布式數據庫識別、傳播和記載信息的智能化對等網絡，也被稱為價值互聯網。區塊鏈也可被理解為一系列數據塊（區塊）連接而成的鏈條，連接的方式是：其中第N+1個區塊中包含第N個區塊的哈希值，鏈條被分布廣泛、數量巨大的服務器節點所存儲和維護，每個節點都擁有一份區塊鏈的完整拷貝。區塊鏈去中心化（分布式）、防篡改、高透明、可追溯的技術特征非常符合智慧城市各領域的業務發展需求，目前已在支付清算、信貸融資、金融交易、證券、保險、租賃、房地產等細分領域開始落地應用。總的來看，區塊鏈已在構建可信智慧城市方面發揮了一定作用。將AI技術融入面向智慧城市應用的公有鏈、聯盟鏈/BaaS及跨鏈連接與協作，形成城市智能化區塊鏈應用體系，并在此基礎上更新、完善、優化智慧城市的征信機制與信用系統,將非常有助于增強智慧城市的管理能力，對打造以信用為基石的智能可信城市（簡稱“智信城市”）起到關鍵性作用，形成更加健康、可持續的新型智慧城市新價值生態。

重點方向四：“AI+服務+城市”打造“智服城市”

現代服務業是適應現代人和現代城市發展的需求而產生和發展起來的具有高技術含量和高文化含量的服務業?，F代服務業具有資源消耗少、環境污染少的優點，是地區綜合競爭力和現代化水平的重要標志。主要包括以下四大類：基礎服務（包括通信服務和信息服務），生產和市場服務（包括金融、物流、批發、電子商務、農業支撐服務以及中介和咨詢等專業服務），個人消費服務（包括教育、醫療保健、住宿、餐飲、文化娛樂、旅游、房地產、商品零售等），公共服務（包括政府的公共管理服務、基礎教育、公共衛生、醫療以及公益性信息服務等）?，F代服務業具有“兩新四高”的時代特征。一新：新服務領域——適應現代城市和現代產業的發展需求，突破了消費性服務業領域，形成了新的生產性服務業、智力（知識）型服務業和公共服務業的新領域。二新：新服務模式——現代服務業是通過服務功能換代和服務模式創新而產生新的服務業態。四高：高文化品位和高技術含量；高增值服務；高素質、高智力的人力資源結構；高感情體驗、高精神享受的消費服務質量?，F代服務業在發展過程中呈現出集群性特點，主要表現在行業集群和空間上的集群。未來，AI在以智慧城市為場景的現代服務業中具有巨大的應用潛力，也將會產生巨大的應用價值。

重點方向五：“AI+金融+城市”打造“智融城市”

AI與城市金融系統融合，可從綠色信貸、實業基金、證券基金、綠色債券、綠色貼息、綠色基金、綠色保險、綠色銀行等方面入手，全面推進城市智慧金融體系建設；要建立城市智慧金融評估評價體系，從穩健性、杠桿效應、綠色效應、投資回報等多維視角綜合考核發展績效；要建立“智融城市”數據庫、投資者網格、發展氣象指數、風控體系、城市金融區塊鏈等，支撐這一智慧城市重點分支方向的發展。“智融城市”在綠色實業金融方面市場容量巨大，政策保障充足，發展前景光明。目前，智慧城市碳金融交易體系和市場成為行業焦點，正在被來自金融、互聯網、能源等領域的企業共同開發建設，不久的將來，基于AI技術的超級智能城市碳金融服務平臺及系統將會出現。

重點方向六：“AI+安全+城市”打造“智安城市”

隨著我國城市化進程明顯加快，城市人口、產業及基礎設施規模等不斷擴大，城市運行系統日益復雜，安全風險不斷增大。隨著新型智慧城市建設的推進，城市安全基礎薄弱、信息安全隱患突出、應急保障措施不足等弊端逐漸暴露出來，總體來看，目前我國城市的安全管理水平與現代化城市發展要求不適應、不協調的問題比較突出。近年來，一些城市相繼發生重大生產安全事故、城市旱澇災害事故、數據黑客攻擊事件等，給群眾生命財產安全、個人信息安全、城市居住安全等造成重大損失，暴露出城市安全監控和管理是當前智慧城市發展中的短板。采用基于AI的視頻監控系統、防盜報警系統、安全數據挖掘分析系統、事故預測系統，能夠有效防止安全事故的發生，為城市運行安全提供保障?！爸前渤鞘小钡慕ㄔO刻不容緩，將會得到持續推進。

重點方向七：“AI+共享+城市”打造“智享城市”

共享經濟是以獲得一定報酬為主要目的，基于陌生人且存在物品使用權暫時轉移的一種新的經濟模式。共享經濟的本質是整合線下的閑散物品或服務者，讓他們以較低的價格提供產品或服務。共享經濟的發展過程是去中介化和再中介化的過程。去中介化：共享經濟的出現，打破了勞動者對商業組織的依附，他們可以直接向最終用戶提供服務或產品；再中介化：個體服務者雖然脫離商業組織，但為了更廣泛的接觸需求方，他們接入互聯網的共享經濟平臺。在北京、上海、深圳、杭州等多個城市，繼共享單車、共享汽車之后，共享充電寶、共享辦公、共享酒店等共享經濟新形態不斷涌現，資本競相涌入。僅以共享充電寶為例，短短40天時間就獲得11筆融資，近35家機構介入，融資金額約12億元人民幣。共享經濟涉及的領域和服務的對象都與城市發展密切相關，因此，未來借助AI技術提升共享經濟的服務質量和品質，更好的落地到智慧城市細分應用場景，將有巨大發展空間。

重點方向八：“AI+文明+城市”打造“智文城市”

2015年，加強生態文明建設首度被寫入國家“十三五”規劃，是十個目標之一。生態文明建設將在未來經濟社會發展中占據越發重要的地位。當前，中國經濟發展步入新常態，實現經濟發展與文化建設、人文關懷、環境保護相互協調融合尤為重要，國家正在積極探索綠色生態發展新路徑。生態文明思想是習近平新時代中國特色社會主義思想的重要組成部分。為建設社會主義文化強國，增強國家文化軟實力，實現中華民族偉大復興的中國夢，中共中央辦公廳、國務院辦公廳于2017年1月25日發布了《關于實施中華優秀傳統文化傳承發展工程的意見》，對如何實施中華優秀傳統文化傳承發展工程做出了具體要求。隨著生態文明和傳統文化傳承國家戰略的推進，AI賦能的文明智慧城市（簡稱“智文城市”）將成為必然趨勢，具有廣闊發展空間。

人工智能推進城市智慧治理的三點建議

未來，伴隨著城市智慧治理需求程度的加深、需求面的增大，人工智能在推進城市智慧治理方面將發揮更大的作用，特別是和大數據融合應用后，以城市海量數據智能驅動的智慧治理將成為主流的城市治理模式，也將打造出真正的城市“超腦”。在人工智能引擎應用的過程中，建議重視并深入探索以下三方面的理論與實踐：

一是同步改進生產力與生產關系。即在注重城市生產力改進的同時，同步重視生產關系的改進，將新技術、新方法的引擎性作用與社會發展的協同訴求結合起來，開創以人工智能為“領頭雁”的新技術體系與國家治理體系協同發展的新局面。

二是擅用新型信息基礎設施（新基建為主）融合技術。由人工智能、大數據、云計算、5G等新一代信息技術構成的新型信息基礎設施是一個相互關聯、相互賦能、相互促進的有機整體，從解決實際問題的視角看，應該融合成一個整體來使用，單獨利用某項技術已無法解決諸如城市治理這類綜合性、復雜性、創新性問題，因此應大力發展新型信息基礎設施的內部融合，增強技術的內聚性和耦合度，這樣才能加速形成更加強大的智能引擎。

三是探索個性化智慧治理方案。依據各級各類城市的自身基礎和特點，為城市發展量身打造個性化智慧治理方案，可以采用如下8種主要類型：資源導向型城市智慧治理、生態導向型城市智慧治理、貿易導向型城市智慧治理、旅游導向型城市智慧治理、工業導向型城市智慧治理、農業導向型城市智慧治理、文化導向型城市智慧治理、數字導向型城市智慧治理。