新型智慧城市中的可信任機理研究

文/公備、張雷

新型智慧城市作為我國城市現代化和信息化的最新產物，具有很高的科學價值和經濟價值。為構建人機物有機融合的新型智慧城市，需要可信智能系統服務的支撐，但城市環境的復雜多變，導致了人機物可信管控困難，對精準決策、數據共享及隱私保護帶來了嚴峻挑戰。面對復雜多變的城市環境，為保障新型智慧城市中由內而外的安全可信，可信任技術成為新型智慧城市快速發展和成功應用中必不可少的一環。

在全球信息化和現代化快速發展的背景下，新型智慧城市成為未來城市建設的重點方向，受到海內外多國政府和企業的高度重視。新型智慧城市以各種基礎設施建設為基礎，系統地結合各種以計算機技術為基礎的信息通信技術，實現對城市內各種設施的高效管控，促進基礎設施的智能化，實現對社會管理的精確化和高效化，最終形成一個基礎設施高度契合，高度智能、安全高效的城市共同體 。因此，構建人機物有機融合的新型智慧城市，對于提高社會生產、生活品質具有重要的現實和科學意義。

但是，對于智慧城市來說，所面臨的環境復雜多變，導致對新型智慧城市中基礎設施的可信管控帶來了一定困難，同時新型智慧城市有關設施的準確管控、基礎設施之間的數據共享、敏感信息的隱私保護衍生出一系列的嚴峻挑戰 。總體來說，為保證新型智慧城市在安全可信的條件下成功應用和快速發展，其面臨的共性關鍵問題主要是以下兩個方面：一是如何保障適用于各種基礎設施的復雜應用安全可信技術與新型智慧城市中終端平臺輕量級需求的平衡；二是面對新型智慧城市中多種基礎設施下物聯數據復雜高維、多源異構及動態開放，如何解決在新型智慧城市下實現對多種基礎設施的智能化準確分析，并下發安全高效的決策問題。

為解決新型智慧城市所面臨的兩個共性困難問題，本文將從四個方面對新型智慧城市的構建進行介紹。另外，考慮到新型智慧城市是多種學科、領域交叉的應用場景，本文將從上層建筑對其進行綜合介紹，圍繞安全可信管控，分析新型智慧城市中的可信任機理研究。

智慧城市中基礎設施的系統建模、協同與評估

對于智慧城市來說，眾多復雜多樣的基礎設施是智慧城市成功運行的基礎。但是，多源異構的基礎設施因其自身結構不一、安全防護措施繁瑣，面對智慧城市中系統化、極端化的安全威脅，難以保障城市中基礎設施的安全可信。

為保證基礎設施的安全可信，我們可以借助多種可信任機制來實現。針對新型智慧城市人機物融合需求，可以結合可信計算和語義模型，構建適用于智慧城市中分布式協同的人機物系統可信任機制。關于智慧城市中多種基礎設施安全性不足的問題，對于智慧城市外部安全威脅問題，可以借助可信任體系中的旁路機制和安全風險場景，建立基于可信計算的安全風險防范措施；對于智慧城市的內部安全問題，可以借助可信度量機制，實現對智慧城市中人、機、物三者的多維可信評估，構建智慧城市中自身的安全防線。

智慧城市的群智能協同決策

智慧城市是一個大規模開放共同體，包含眾多的基礎設施，這就造成數據類型、結構的多樣性，給智慧城市中多個基礎設施的無障礙聯合帶來了一定的挑戰。為解決智慧城市中的設施異構問題，可以以物聯網多元異構模型為核心，建立智慧城市中大規模開放環境的系統可信構造方案。同時，面對智慧城市中的智能化系統，可以借助區塊鏈、可信計算等技術，構建面向復雜海量數據驅動的可信協同訓練模型，在基于區塊鏈的數據虛擬共用上，強化基礎設施在數據維度受限情況下的自學習、自適應和自演化能力，推動基礎設施智能決策下的彈性建設。

面向多元異構數據的數據聚合

針對新型智慧城市中數據交互頻繁，且結構復雜多樣，容易造成數據之間存在質量差、冗余度高等狀況，我們可以借助數據聚合技術體系，在隱私保護的基礎上，實現對多源異構數據的有效聚合，并以可信計算和組合安全理論為基礎，為海量的多源異構數據之間的數據融合和智能聚合提供可信、安全的運行環境。在基礎設施接收到聚合數據之后，可以實現對原始數據的重構，從而極大地提升智慧城市中的數據通信速度。

智慧城市中可信智能服務

大規模開放的智慧城市中服務眾多，為保證數據之間的安全可信傳輸，可在智慧城市中建立可信域，并針對其各個基礎設施之間建立互信網絡，最終形成可信共同體。在智慧城市中，為保證數據全生命周期的安全，可以借助可信計算技術對數據進行全方位安全管控。在數據生成階段，可通過信任度量機制實現對于基礎設施的信任度量；在數據傳輸階段，采用可信任鏈傳遞機制，實現數據在傳遞過程中的安全可信；在數據接收階段，可以借助數據回溯功能，在發現危險數據的情況下，實現對數據的有效追溯和問責，最終實現對智慧城市可信智能服務的安全可信保證。

城市是復雜的社會生態系統，將智慧城市系統建設和物聯網進行深度關聯、規律發現和決策生成，需要梳理城市智能系統的要素模式來精準化系統服務需求、建立多智體系統可信構造、確保在開放環境下的安全智能城市協同決策。面向新型城市智能系統動態可信及人機物融合需求，融合邊緣計算、區塊鏈、多智體決策分析等技術，構建支持多域異構資源共享與開放式服務的新型物聯網體系架構，突破動態可信認證、多智體系統決策、數據非共享聚合等關鍵技術，建設城市智能系統物聯網可信體系迫在眉睫。要研究基于多方信任模型的動態可信認證技術，增強實體認證時的互通互操作性，在可信域內的各個實體之間建立互信網絡，形成可信社區。要研究可信社區動態不確定環境下的多智能體決策模型，根據智能體的差異化實現社區資源智能分配及服務智能組合，形成可信智慧社區。要研究智慧社區數據可信聚合共享技術，提升時空約束下數據聚合的質量，在數據共享過程中實現源頭可信、可溯及隱私保護。還要研制智慧民生眾包服務平臺、消費者隱私保護和商品安全防偽服務平臺，實現“社區環境-智能服務-城市管理”有機融合。

目前，城市的正常運轉需要各基礎設施的支持，而作為未來城市發展目標的智慧城市，旨在提高各類基礎設施的利用率，這對于我國搶占全球科技領先具有重要的戰略意義。同時，對于智慧城市來說，在極大調動各類資源利用率的同時，將節省相對于目前城市正常運作下的大量資源，這對于建設我國成為可持續發展國家具有極大的促進作用。另一方面，在基礎設施應用上，我國經歷了十余年基礎設施建設，在整體信息化建設上取得了一定的應用成果；在智慧城市標準化方面，我國在推進智慧城市方面奠定了堅實的基礎。綜上，適用于我國的新型智慧城市建設和應用將成為我國實現與其他國家的彎道超車技術，未來的戰略意義和應用前景不可估量。