支撐智慧城市的核心技術(shù)

文/張保淑

“中國的城市化與美國的高科技發(fā)展將是影響21世紀(jì)人類社會(huì)發(fā)展進(jìn)程的兩件大事?！敝Z貝爾經(jīng)濟(jì)學(xué)獎(jiǎng)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(jìn)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(jìn)的，以大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、人工智能為代表的新一代信息技術(shù)不僅改變了人們的生產(chǎn)和交往方式，而且正在從根本上變革城市的運(yùn)行、管理、服務(wù)方式，使得城市生活更加智能化，由此催生了現(xiàn)代“智慧城市”，而這正是中國城市化進(jìn)程中最激動(dòng)人心的發(fā)展機(jī)遇。

新一代信息技術(shù)提供支撐

對(duì)“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(rèn)為城市由關(guān)系到城市主要功能的不同類型的網(wǎng)絡(luò)、基礎(chǔ)設(shè)施和環(huán)境6個(gè)核心系統(tǒng)組成：組織（人）、業(yè)務(wù)/政務(wù)、交通、通信、水和能源。它們之間相互協(xié)作銜接，組成宏觀系統(tǒng)。此后，各類有關(guān)“智慧城市”的概念和模型架構(gòu)及建設(shè)實(shí)踐在世界各地紛紛出現(xiàn)。

在尹浩看來，智慧城市的特征，是利用先進(jìn)的信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)城市智慧式管理和運(yùn)行，進(jìn)而為城市中的人創(chuàng)造更美好的生活，促進(jìn)城市的和諧、可持續(xù)發(fā)展。工程院院士鄔賀銓引用了聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)和國際電信聯(lián)盟聯(lián)合給出的定義，認(rèn)為“智慧城市”就是創(chuàng)新城市，采用信息通信技術(shù)和其他技術(shù)，改進(jìn)生活質(zhì)量、城市運(yùn)行與服務(wù)效率和競爭力，同時(shí)保證滿足目前和未來對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)環(huán)境和文化等方面的需要。對(duì)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(shù)創(chuàng)新層面有基本共識(shí)，認(rèn)為以大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算為代表的新一代信息技術(shù)是智慧城市建設(shè)的重要支撐。

依托大數(shù)據(jù)構(gòu)建虛擬城市

城市中最遠(yuǎn)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(guān)聯(lián)。杭州市蕭山區(qū)基于城市大腦，實(shí)現(xiàn)了紅綠燈與攝像頭之間的數(shù)據(jù)聯(lián)結(jié)，優(yōu)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(gè)例子來詮釋充分挖掘交通大數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)是智慧城市的寶貴資產(chǎn)。對(duì)于城市治理者來說，長期以來已經(jīng)形成了各類城市大數(shù)據(jù)，包括人口大數(shù)據(jù)庫、法人大數(shù)據(jù)庫、地理信息大數(shù)據(jù)庫、經(jīng)濟(jì)大數(shù)據(jù)庫等。這些數(shù)據(jù)庫的共享、融合和充分挖掘是智慧城市建設(shè)的重要的信息基礎(chǔ)設(shè)施，不僅可以大幅提高政府電子政務(wù)水平、促進(jìn)政務(wù)公開透明，而且可以借助大數(shù)據(jù)提高交通通行效率、環(huán)保檢測監(jiān)督水平、社會(huì)治安保障能力等。建設(shè)智慧城市要求不斷增強(qiáng)對(duì)城市大數(shù)據(jù)的搜集、儲(chǔ)存、共享、挖掘、保護(hù)和利用的能力，提高信息的準(zhǔn)確性、完整性和挖掘利用的集約性。

除了基于傳統(tǒng)政務(wù)管理和服務(wù)形成的數(shù)據(jù)之外，打造智慧城市所需的各類數(shù)據(jù)信息往往需要?jiǎng)?chuàng)新性的采集和生成技術(shù)和手段。工程院院士、雷達(dá)和信息處理專家毛二可告訴記者，像彭州這樣的山區(qū)城市，預(yù)防山體滑坡這類地質(zhì)災(zāi)害是智慧城市建設(shè)的必然內(nèi)容，而引入邊坡雷達(dá)技術(shù)，進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)收集和監(jiān)測至關(guān)重要。

物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)通城市的虛擬與現(xiàn)實(shí)

大數(shù)據(jù)對(duì)智慧城市建設(shè)而言當(dāng)然很重要，但是數(shù)據(jù)的來源和采集更為根本，基于數(shù)據(jù)分析進(jìn)行的反饋和控制才是目標(biāo)所在，這就需要打造旨在實(shí)現(xiàn)萬物互聯(lián)的物聯(lián)網(wǎng)。這些年來，不同的行業(yè)已經(jīng)開始了相應(yīng)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型過程，形成了與物理世界（現(xiàn)實(shí)世界）相對(duì)應(yīng)的數(shù)字世界（虛擬世界），而將這兩者關(guān)聯(lián)和融合在一起的就是物聯(lián)網(wǎng)。

物聯(lián)網(wǎng)為智慧城市提供了技術(shù)支撐

“隨著數(shù)字形式和物理形式建立映射關(guān)系，當(dāng)改變數(shù)字世界的映射狀態(tài)時(shí)，物理世界的對(duì)象也相應(yīng)會(huì)發(fā)生變化，反之亦然。這種情況一旦形成，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)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(lián)網(wǎng)致力于實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)，因此，相關(guān)研究報(bào)告把物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)列為未來最具顛覆性的技術(shù)名單前三名甚至第一名。

智慧城市建設(shè)離不開物聯(lián)網(wǎng)，它給城市各方面帶來重大變革。實(shí)踐上來看，物聯(lián)網(wǎng)成為各國智慧城市的核心基礎(chǔ)要素，在城市管理、節(jié)能減排、智慧交通等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。尹浩表示，就中國而言，一半以上在建的智慧城市應(yīng)用項(xiàng)目，如公共安全、交通、醫(yī)療、環(huán)保、地下管網(wǎng)、水務(wù)、教育，均依托物聯(lián)網(wǎng)。它們以自動(dòng)感知為基礎(chǔ)、數(shù)據(jù)采集為手段、智能控制為核心，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的綜合集成應(yīng)用。

超強(qiáng)計(jì)算打造城市大腦

當(dāng)急救中心接到電話時(shí)，城市大腦可實(shí)時(shí)規(guī)劃出最優(yōu)路線，精確預(yù)測到沿途每個(gè)路口到達(dá)的時(shí)間，并且實(shí)時(shí)控制紅綠燈。這是阿里ET 城市大腦應(yīng)用于智慧城市的真實(shí)案例。它是基于阿里云開發(fā)的超級(jí)人工智能，具備機(jī)器學(xué)習(xí)、智能語音交互、生物識(shí)別、情感分析等基礎(chǔ)能力，此外，還深度融合人工智能、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)處理能力，通過多維感知、全局洞察、實(shí)時(shí)決策、持續(xù)進(jìn)化的方式，幫助城市運(yùn)行管理者在復(fù)雜局面下快速做出更優(yōu)決定。

在接受采訪中，鄔賀銓、尹浩等院士都不約而同強(qiáng)調(diào)基于超強(qiáng)計(jì)算的智能處理，特別是人工智能對(duì)于智慧城市建設(shè)的重大意義。各類數(shù)據(jù)通過傳感器等途徑收集之后，進(jìn)行存儲(chǔ)和處理分析，這依賴于超級(jí)計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大信息處理能力，以此為支撐，通過云平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程信息的快速分析處理。

近年來，中國在超算領(lǐng)域取得重大進(jìn)步，開發(fā)出“神威太湖之光”等世界頂級(jí)水平的裝備，為智慧城市建設(shè)提供了重要信息基礎(chǔ)設(shè)施。在鄔賀銓、尹浩看來，云計(jì)算能力對(duì)智慧城市建設(shè)來說還是不夠的，還需要距離終端更近、比“云”更低的“霧”計(jì)算和“霾”計(jì)算，也就是說減少信息處理層級(jí)，在更低層面實(shí)現(xiàn)信息處理，以減少計(jì)算時(shí)延。

計(jì)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(xù)奮發(fā)努力，補(bǔ)齊在這些方面的發(fā)展短板，同時(shí)，移動(dòng)互聯(lián)的發(fā)展為中國企業(yè)在芯片領(lǐng)域的追趕提供了機(jī)遇。他盛贊華為近日發(fā)布的“麒麟980”7納米手機(jī)芯片，認(rèn)為這是中國企業(yè)在集成電路領(lǐng)域的一個(gè)重大突破。尹浩詳細(xì)列出了中國企業(yè)目前在芯片幾大細(xì)分領(lǐng)域的市場表現(xiàn)，指出要實(shí)現(xiàn)相關(guān)規(guī)劃提出的宏偉目標(biāo)，仍然任重道遠(yuǎn)。