智慧城市的五維度模型研究

張振剛，張小娟

( 華南理工大學(xué)工商管理學(xué)院，廣東 廣州 510641)

1 引言

隨著新一代信息技術(shù)的迅猛發(fā)展及其在經(jīng)濟社會領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用，智慧城市成為國際社會關(guān)注的熱點和焦點，推進智慧城市建設(shè)成為我國國家新型城鎮(zhèn)化戰(zhàn)略的重要組成部分［1］。

本文將基于系統(tǒng)科學(xué)理論、公共管理理論、城市規(guī)劃理論探討和分析智慧城市不同的理論視角，并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建智慧城市系統(tǒng)的五維度模型。

2 智慧城市的理論視角

2.1 智慧城市的系統(tǒng)科學(xué)理論視角

系統(tǒng)科學(xué)理論揭示了智慧城市系統(tǒng)中集體智慧的形成機制以及“人”與“物”系統(tǒng)性運作的結(jié)構(gòu)和組織方式。系統(tǒng)思想建立在兩組概念上:突現(xiàn)與等級體，通訊與控制［2］。在研究中，博爾丁按照系統(tǒng)的復(fù)雜程度將其劃分9 大類型的系統(tǒng)，并指出其中的1 ～3 層屬于物理系統(tǒng)，4 ～6 層屬于生物系統(tǒng)，7 ～8 層屬于人和社會系統(tǒng)，第9 層是比前面8 層更復(fù)雜的“不可知物”，如“上帝觀念”［3］。按照起源的不同，切克蘭德將世界上的系統(tǒng)劃分為自然系統(tǒng)(宇宙的起源形成的)、人工物理系統(tǒng)(自然系統(tǒng)中的人設(shè)計出來的服務(wù)于人的目的的人造系統(tǒng)，如電車，火箭等)、人工抽象系統(tǒng)(人類創(chuàng)造出來的代表著人類精神的有序的有意識的產(chǎn)品，如詩歌，哲學(xué)等，以人工物理系統(tǒng)為載體而存在)和人類活動系統(tǒng)(人類的設(shè)計行為形成的無數(shù)有序排列的人類活動的集合)，并指出系統(tǒng)思想就是確定每個類的系統(tǒng)的性質(zhì)以及它們結(jié)合和相互作用形成的呈現(xiàn)突現(xiàn)性質(zhì)的更大系統(tǒng)［2］。在智慧城市系統(tǒng)中，集體智慧、 “人”、“物”分別屬于不同的復(fù)雜層級， “人”位于比“物”高一層次的系統(tǒng)中，“物”屬于人造物理系統(tǒng)，“人”位于人類活動系統(tǒng)，而兩者結(jié)合突現(xiàn)的集體智慧位于比“人”高一層級的人工抽象系統(tǒng)，“物”、“人”、集體智慧分別屬于不同的系統(tǒng)層級，并共同形成一個具有突現(xiàn)特征的更大的智慧城市系統(tǒng)。

對于系統(tǒng)而言，等級的維持需要一系列為著調(diào)節(jié)或控制而進行的信息交換過程，如果系統(tǒng)想要經(jīng)受住由環(huán)境支配的沖擊，由開放系統(tǒng)所構(gòu)成的等級體就必定需要通信和控制過程。根據(jù)愛什比的必要多樣性法則“控制者的多樣性必須等于或大于被控制者的多樣性”，為了應(yīng)對環(huán)境的多樣變化，操作需要以一種自治方式發(fā)揮最大的行動能力，如果管理者對操作的多樣性限制過多，則系統(tǒng)難以適應(yīng)環(huán)境變化，如果控制不利，則又會使組織隨波逐流，達不到任何目標(biāo)［4］。在智慧城市系統(tǒng)中，“物”、“人”、集體智慧分別體現(xiàn)了環(huán)境、操作、管理的復(fù)雜性，智慧城市系統(tǒng)要發(fā)展成為一個能與環(huán)境實現(xiàn)良性互動并自我發(fā)展完善的具有強大生命力的系統(tǒng)，需要建立一定的組織管理機制來發(fā)展集體智慧的多樣性，同時也要為“人”的自治提供必要的空間，從而更好地應(yīng)對環(huán)境中“物”的多樣性。

2.2 智慧城市的公共管理理論視角

公共管理理論揭示了智慧城市系統(tǒng)中利用集體智慧對“人”的行為進行引導(dǎo)和調(diào)節(jié)應(yīng)該遵循的基本規(guī)律。隨著各類社會組織的出現(xiàn)和發(fā)展，以及政府干預(yù)的問題以及市場缺陷的存在，人們開始重視第三部門:存在于政府和市場之間，以自愿參與、民主管理機制和非營利為運行基礎(chǔ)的組織，主要涉及環(huán)保、醫(yī)療、教育、慈善等領(lǐng)域［5］。

在智慧城市系統(tǒng)中，為了實現(xiàn)城市的科學(xué)發(fā)展，需要綜合運用政府、市場、社會三種力量對城市中人的行為進行引導(dǎo)和調(diào)節(jié)。其中，政府是一種他組織力量，市場、社會屬于一種自組織力量，三者之間存在著此消彼長的關(guān)系，應(yīng)該根據(jù)三者的特征和優(yōu)勢平衡三種力量，在充分發(fā)揮政府的理性干預(yù)力量以保證經(jīng)濟社會的安全、協(xié)調(diào)、平穩(wěn)運行的同時，一方面要充分利用社會的自組織力量來協(xié)助政府進行社會管理和提供公共服務(wù)，創(chuàng)造包容有序、民生幸福的社會環(huán)境，另一方面利用市場的平等性、競爭性、開放性特征，充分發(fā)揮市場在資源配置活動中調(diào)動積極性和激勵創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的作用，創(chuàng)造富有活力、運作高效的經(jīng)濟環(huán)境。

2.3 智慧城市的城市規(guī)劃理論視角

城市規(guī)劃理論揭示了智慧城市系統(tǒng)中的“人”按照集體智慧的部署對“物”的設(shè)計和規(guī)劃應(yīng)該遵循的基本規(guī)律。城市規(guī)劃作為一種社會變革的手段，把區(qū)域內(nèi)的經(jīng)濟活動組織、社會活動安排、物質(zhì)環(huán)境的布置以及付諸實施的經(jīng)濟保證等都納入到城市規(guī)劃的內(nèi)容中［6］。吳良鏞院士起草的《北京憲章》提出21 世紀(jì)建筑事業(yè)發(fā)展應(yīng)該著眼于人居環(huán)境建設(shè)，必須統(tǒng)籌兼顧、妥善處理以下五個方面的內(nèi)容:生態(tài)(正視生態(tài)困境，加強生態(tài)意識)、經(jīng)濟(使人居環(huán)境建設(shè)和經(jīng)濟發(fā)展良性互動)、科技(充分利用科學(xué)技術(shù)，推進經(jīng)濟發(fā)展和社會繁榮)、社會(關(guān)懷最廣大人民群眾，重視社會發(fā)展的整體利益)、文化(推動建設(shè)文化和藝術(shù)的創(chuàng)造、發(fā)展和繁榮)［7］。由此可見，城市規(guī)劃不是簡單地對城市的物質(zhì)空間進行設(shè)計，而是在綜合考量關(guān)系城市未來發(fā)展的關(guān)鍵要素的基礎(chǔ)上對城市空間發(fā)展做出的統(tǒng)籌安排。在智慧城市系統(tǒng)中，集體智慧是城市中的“人”統(tǒng)籌考慮城市人居環(huán)境建設(shè)所涉及的經(jīng)濟、社會、生態(tài)、技術(shù)、基礎(chǔ)設(shè)施等重要內(nèi)容而對城市中物質(zhì)實體的智能化改造和城市物質(zhì)空間的規(guī)劃進行的一種系統(tǒng)性、整體性的思考和綜合部署，它通過理性設(shè)計和因勢利導(dǎo)，為居民創(chuàng)造一個綜合的多功能的生存環(huán)境。

3 智慧城市五維度模型構(gòu)建

智慧城市系統(tǒng)是一個包含著由各種聯(lián)系和作用機制組合的集體智慧、“人”、“物”所組成的復(fù)雜大系統(tǒng)。為了清楚地表述這樣一個復(fù)雜的大系統(tǒng)，本文將借鑒表示和解釋組合復(fù)雜性的綜合微觀分析方法［8］，建立一個由清晰組合的宏觀個體以及清晰定位的許多微觀個體所組成的智慧城市大系統(tǒng)——智慧城市的五維度模型。

本文將智慧城市系統(tǒng)劃分為三個層次:理念層、活動層、物理層。智慧城市系統(tǒng)主要包括五個維度:發(fā)展戰(zhàn)略維度、社會活動維度、經(jīng)濟活動維度、基礎(chǔ)支撐維度、城市空間維度，其中發(fā)展戰(zhàn)略維度位于理念層，社會活動維度和經(jīng)濟活動維度位于活動層，基礎(chǔ)支撐維度和城市空間維度位于物理層。

3.1 理念層

我國的智慧城市理念主要來自于IBM 的戰(zhàn)略性輸入，但這種外生的制度設(shè)計未必能夠有效應(yīng)對我國城市化進程中的深層次問題，因此，應(yīng)該重塑我國智慧城市的基本理念和核心價值，提出符合我國實際的智慧城市理念［9］。智慧城市中“物”形成的智能系統(tǒng)和“人”交互形成的社會網(wǎng)絡(luò)為開展關(guān)于城市未來發(fā)展方向的民主討論提供了一種高效的交流平臺，可以幫助城市更有效地了解市民對智慧城市的期望，并將這種信息反饋整合到智慧城市建設(shè)規(guī)劃中［10］，形成智慧城市的集體智慧。因此，理念層對智慧城市建設(shè)與發(fā)展的理念進行收集、梳理和凝練，并以戰(zhàn)略規(guī)劃的形式予以具體細(xì)化，是城市集體智慧的集中體現(xiàn)，呈現(xiàn)于智慧城市的發(fā)展戰(zhàn)略維度中，主要包括發(fā)展理念、戰(zhàn)略規(guī)劃和保障措施三個部分。

(1)發(fā)展理念。發(fā)展理念是智慧城市發(fā)展的精神向往和價值追求，主要包括智慧城市的愿景、使命、價值觀。愿景展現(xiàn)了人們希望通過建設(shè)智慧城市實現(xiàn)的未來的城市發(fā)展圖景，如生態(tài)良好、富有創(chuàng)新、民生幸福的城市，它是指引智慧城市建設(shè)的根本前提，它決定了智慧城市的建設(shè)目標(biāo)和戰(zhàn)略任務(wù)，進而影響智慧城市建設(shè)中的人力安排與資源配置行為［10］。使命體現(xiàn)了智慧城市利用信息技術(shù)為促進城市

經(jīng)濟、社會、生態(tài)可持續(xù)發(fā)展應(yīng)承擔(dān)的任務(wù)和應(yīng)做出的貢獻，價值觀表達了智慧城市的價值取向和價值追求，如健康與安全、方便與快捷、公平與平等。

(2)戰(zhàn)略規(guī)劃。戰(zhàn)略規(guī)劃是對發(fā)展理念的操作化，它依據(jù)城市內(nèi)外部環(huán)境條件和資源狀況對智慧城市發(fā)展進行全局性謀劃和具體展開，主要包括戰(zhàn)略定位、戰(zhàn)略目標(biāo)和戰(zhàn)略任務(wù)。戰(zhàn)略定位是對城市的性質(zhì)及其未來發(fā)展地位的基本判斷和選擇，主要包括城市發(fā)展的關(guān)系定位(如國際化大都市、區(qū)域中心城市)和功能定位(如金融中心、文化名城、旅游之都)，以明確智慧城市建設(shè)的戰(zhàn)略著力點。戰(zhàn)略目標(biāo)是對愿景及定位的展開和細(xì)化，是對智慧城市建設(shè)預(yù)期達到水平的具體規(guī)定，具有有效性、可度量性以及有明確的優(yōu)先級順序等特征［11］。戰(zhàn)略任務(wù)是對戰(zhàn)略目標(biāo)的進一步分解，具有明確的任務(wù)內(nèi)容，并指明哪些人員在什么時間什么地點來完成什么任務(wù)以及完成到什么程度［11］。

(3)保障措施。智慧城市發(fā)展理念和戰(zhàn)略規(guī)劃的貫徹落實以及智慧城市系統(tǒng)的高效、有序運行需要一系列保障措施的支持，主要有組織領(lǐng)導(dǎo)、政策規(guī)范、資金來源和使用、人才培養(yǎng)和引進、技術(shù)研發(fā)、信息安全保障體系建設(shè)等內(nèi)容。

3.2 活動層

活動層是由城市中人們進行的各種類型的活動組成，由于人具有不同價值觀和利益追求，因此，城市中人們的活動呈現(xiàn)較大的復(fù)雜性。智慧城市系統(tǒng)中“人”所開展的最關(guān)鍵、最核心的活動是社會活動和經(jīng)濟活動，在活動層中體現(xiàn)在智慧城市系統(tǒng)的社會活動維度和經(jīng)濟活動維度中。

(1)社會活動維度。實現(xiàn)“物”的智慧的智能系統(tǒng)的運用以及提升“人”的智慧的社會網(wǎng)絡(luò)的建立對政府社會管理活動和社會自治活動產(chǎn)生了深遠的影響，促進了政府提供公共服務(wù)能力的提高和城市治理模式的變革，主要體現(xiàn)在社會活動維度中。社會活動維度中主要有四個組成部分:①政府管理體系。構(gòu)建以“縱向貫通、橫向聯(lián)動、資源共享、政民互動”為特征的智慧政府，一方面以較低的成本、較高的效率進行城市管理，并為居民提供高層次、細(xì)化的公共服務(wù)［12］，另一方面構(gòu)建城市網(wǎng)絡(luò)公共空間和政府網(wǎng)絡(luò)問政平臺，完善綜合決策機制，使政民網(wǎng)絡(luò)互動成為公眾參與政府決策的重要平臺。②社會自治體系。加強社區(qū)信息化建設(shè)，使所有社區(qū)居民都能接入網(wǎng)絡(luò)平臺，構(gòu)建社區(qū)綜合服務(wù)管理信息化平臺，及時反饋居民各層次的利益需求，引導(dǎo)業(yè)主委員會、物業(yè)管理機構(gòu)、各類社會組織積極參與社區(qū)服務(wù)和管理，完善社區(qū)自治和服務(wù)功能［1］。③社會網(wǎng)絡(luò)體系。建立政府與各社會主體之間，以及各類社會主體之間的互聯(lián)互通，使它們之間形成網(wǎng)絡(luò)式的溝通聯(lián)系機制，實現(xiàn)信息的順暢流通和公共服務(wù)供給與需求的有效對接。④管理制度體系。制定相應(yīng)的法律、法規(guī)、政策來支持、引導(dǎo)和規(guī)范新的社會管理體制和公共服務(wù)體制的形成。

(2)經(jīng)濟活動維度。智慧城市是信息技術(shù)的創(chuàng)新及應(yīng)用，智慧城市建設(shè)必須依托技術(shù)創(chuàng)新和高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展［13］。智慧城市系統(tǒng)的經(jīng)濟活動維度以具有較強的創(chuàng)新能力為主要特征，通過科技創(chuàng)新激發(fā)經(jīng)濟發(fā)展的活力，通過發(fā)展綠色低碳經(jīng)濟促進經(jīng)濟發(fā)展方式的轉(zhuǎn)變，進而實現(xiàn)城市經(jīng)濟的繁榮和持續(xù)增長。經(jīng)濟活動維度主要有四個組成部分:①科技創(chuàng)新體系。一方面，依托信息技術(shù)建立和發(fā)展政府、企業(yè)、個人以及各種組織之間多維、新型的協(xié)作關(guān)系，激勵政府、企業(yè)和個人在智慧基礎(chǔ)設(shè)施之上進行科技和業(yè)務(wù)的創(chuàng)新應(yīng)用，為城市提供源源不斷的發(fā)展動力［12］，另一方面，搭建支持自主創(chuàng)新的智慧平臺，整合科研機構(gòu)、高校和企業(yè)中的研發(fā)力量，建立以市場為導(dǎo)向、以企業(yè)為主體、產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的技術(shù)創(chuàng)新體制，促進智慧城市建設(shè)核心技術(shù)的突破和創(chuàng)新應(yīng)用［9］。②產(chǎn)業(yè)升級體系。主要體現(xiàn)在兩個方面，一是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的智慧化改造，即新一代信息技術(shù)對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)研發(fā)、設(shè)計、生產(chǎn)、管理與銷售等各個環(huán)節(jié)的優(yōu)化提升，以及電子商務(wù)的發(fā)展，二是新一代信息技術(shù)發(fā)展所催生的新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，如物聯(lián)網(wǎng)制造業(yè)、物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)業(yè)、智慧家居等。③低碳發(fā)展體系。主要包括兩大范疇，一是實現(xiàn)IT 技術(shù)本身的低碳化發(fā)展，實現(xiàn)信息科技產(chǎn)品的生產(chǎn)過程、終端消費使用過程以及通訊系統(tǒng)的運行都能更環(huán)保和節(jié)能［14］，二是利用ICT 為代表的信息技術(shù)提高不同行業(yè)領(lǐng)域中能源、資源使用效率以及減少二氧化碳排放，實現(xiàn)綠色生產(chǎn)［11］。④經(jīng)濟制度體系。引導(dǎo)、支持經(jīng)濟創(chuàng)新發(fā)展的相關(guān)法律、法規(guī)、政策等因素。

3.3 物理層

物理層是人們依據(jù)自身需求及城市發(fā)展需要而對城市的自然環(huán)境進行改造所形成的物質(zhì)形態(tài)，即所謂的“人工物理系統(tǒng)”。智慧城市系統(tǒng)的物理層體現(xiàn)了被改造和設(shè)計的“物”形成的智能系統(tǒng)的物質(zhì)存在形式，主要包括對智慧城市系統(tǒng)運行和發(fā)展有起到關(guān)鍵支持作用的基礎(chǔ)支撐維度和城市空間維度。

(1)基礎(chǔ)支撐維度。基礎(chǔ)支撐維度的主要特征是具有較高的智能化水平，它依托專業(yè)水平高的智力服務(wù)機構(gòu)，通過對城市基礎(chǔ)設(shè)施及公共服務(wù)部門的智能化改造建立信息網(wǎng)絡(luò)體系，為城市的數(shù)字化、智能化運行提供技術(shù)支持、智力支持和物質(zhì)保障。基礎(chǔ)支撐維度主要有四個組成部分:①信息網(wǎng)絡(luò)。以傳感網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、云計算為核心的感知、接入、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)所形成的人與人、人與物、物與物互聯(lián)互通的信息網(wǎng)絡(luò)。②市政基礎(chǔ)設(shè)施。主要包括城市能源動力、水源和供排水、郵電通訊、交通運輸、城市安全防災(zāi)等基礎(chǔ)設(shè)施的智能化改造，發(fā)展智能交通、智能水務(wù)、智能電網(wǎng)、智能管網(wǎng)以及智能建筑，實現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施的智能化［1］。③公共服務(wù)部門。對包括公共行政、文化教育、醫(yī)療衛(wèi)生、文化娛樂、商務(wù)服務(wù)、社會福利在內(nèi)的公共服務(wù)部門進行信息化建設(shè)，建立相應(yīng)的信息化平臺。④智力服務(wù)機構(gòu)。培育和發(fā)展一批專業(yè)水平高、具有較高的知名度和影響力的大學(xué)科研院所和專業(yè)咨詢機構(gòu)，以及從事智慧城市建設(shè)相關(guān)研發(fā)、規(guī)劃和培訓(xùn)的企事業(yè)單位，為智慧城市的建設(shè)和科學(xué)發(fā)展提供智力咨詢服務(wù)。

(2)城市空間維度。城市空間維度為智慧城市提供科學(xué)合理的空間布局規(guī)劃，構(gòu)建人與人、人與環(huán)境和諧發(fā)展的城市空間。城市空間維度主要有四個組成部分:①空間形態(tài)。信息技術(shù)的發(fā)展弱化了人們對空間距離的概念，但空間距離的接近對城市發(fā)展的有利影響是信息技術(shù)不可替代的。智慧城市的空間形態(tài)是一種集中、緊湊型的城市形態(tài)，對城市的經(jīng)濟效益、環(huán)境保護、居民健康保健、文化交流、社會治安等均有積極影響［15］。②結(jié)構(gòu)形式。主要是對城市系統(tǒng)的經(jīng)濟結(jié)構(gòu)、社會結(jié)構(gòu)、生物群落結(jié)構(gòu)、物質(zhì)空間結(jié)構(gòu)進行統(tǒng)籌考慮和統(tǒng)一規(guī)劃，將智慧城市空間打造成為集約高效的生產(chǎn)空間、宜居適度的生活空間和綠色可持續(xù)的生態(tài)空間相結(jié)合的統(tǒng)一體。③運行模式。智慧城市通過建設(shè)綜合交通運輸網(wǎng)絡(luò)和智能化的信息網(wǎng)絡(luò)形成“點—鏈—網(wǎng)”良好耦合的、無所不在的、立體的網(wǎng)絡(luò)運行模式。④基本功能。城市系統(tǒng)功能的發(fā)揮是靠系統(tǒng)中連續(xù)不斷的物質(zhì)流、能量流、信息流、人口流和資金流等流態(tài)的順暢流通來實現(xiàn)和維持的［16］，智慧城市通過合理地布局城市中市政公用設(shè)施、公共服務(wù)設(shè)施、生活服務(wù)設(shè)施，優(yōu)化調(diào)整城市用地結(jié)構(gòu)，促進城市社會生產(chǎn)、物質(zhì)循環(huán)、能量流動、信息傳播功能的順利實現(xiàn)。

由以上分析可知，基礎(chǔ)支撐維度和城市空間維度所形成的“物”的智能系統(tǒng)與社會活動維度和經(jīng)濟活動維度代表的“人”的交互、共享、合作共同升華、凝練出實現(xiàn)城市科學(xué)發(fā)展的集體智慧，同時，凝結(jié)集體智慧的發(fā)展戰(zhàn)略維度按照城市科學(xué)發(fā)展的要求對經(jīng)濟活動維度和社會活動維度中“人”的行為進行引導(dǎo)和調(diào)節(jié)，對基礎(chǔ)支撐維度和城市空間維度中的“物”進行設(shè)計和規(guī)劃，從而建立一個智慧的城市。

4 廣州智慧城市模型的案例分析

圍繞廣州新型城市化建設(shè)的戰(zhàn)略部署，參考智慧廣州建設(shè)的實施意見，構(gòu)建了智慧廣州的五維度模型(見圖1)。由圖可知，廣州智慧城市的五維度模型以一種系統(tǒng)性、整體性的思維對廣州智慧城市建設(shè)的核心要素進行了歸納、梳理和綜合集成，是對廣州實現(xiàn)智慧發(fā)展的科學(xué)謀劃。同時，廣州的智慧城市建設(shè)是一項系統(tǒng)工程，需要在發(fā)展戰(zhàn)略維度、社會活動維度、經(jīng)濟活動維度、基礎(chǔ)支撐維度和城市空間維度進行精心設(shè)計和統(tǒng)籌規(guī)劃，通過它們的協(xié)調(diào)運作實現(xiàn)智慧廣州建設(shè)的美好愿景。

圖1 智慧廣州五維度模型示意圖

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