人工智能在智慧城市建設中的應用淺談
——以武漢市為例

羅志剛, 錢同惠, 王嘉前，張仕臻

（1.江漢大學智能制造學院；2.江漢大學交叉學科研究院）

1 城市建設現(xiàn)狀分析

隨著城市化建設步伐的加快，城市發(fā)展必然會遇到各種問題和挑戰(zhàn)，以武漢市為例，常住人口增速與既有城市規(guī)模、公共資源配置不均衡不協(xié)調(diào)，會影響到環(huán)境、交通、安全等各個方面。舉例分析：

1）交通問題

據(jù)武漢2018 年公報數(shù)據(jù)，武漢常住人口達1108.1 萬人、機動車保有量為322.5 萬輛、日均出行人次超過3000 萬，并且與國內(nèi)城市相比，武漢市機動車保有量依然保持快速增長態(tài)勢，勢必促使上下班高峰期交通擁堵等現(xiàn)象，增加居民的出行成本。

2）醫(yī)療問題

目前武漢市三甲醫(yī)院數(shù)量有37 家，占湖北省三甲醫(yī)院總數(shù)的一半，但是伴隨著人口基數(shù)的增加、居民生活質量及健康意識的提升，導致了就醫(yī)成本、醫(yī)務工作量、潛在醫(yī)患風險增大。

3）物流運輸問題

作為華中地區(qū)特大中心城市，以其得天獨厚的區(qū)位優(yōu)勢和經(jīng)濟優(yōu)勢，武漢更逐步成為中部地區(qū)的客運、貨運中心和商品集散地。2018 年全年完成貨運量62517.88 萬噸，比上年增長9.2%，物流周轉量3654.73 億噸公里，同比增長8.8%，據(jù)武漢市國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報顯示，強盛的運輸增量態(tài)勢對城市物流容量、基建、管理、技術、效率等形成巨大挑戰(zhàn)。

4）企業(yè)轉型問題

隨著人口紅利逐步消失，勞動力、土地、原材料價格上漲，造成企業(yè)生產(chǎn)成本增加，企業(yè)面臨轉型，產(chǎn)品服務定位、優(yōu)勢生產(chǎn)成本代替、營銷方式、風控能力等都是轉型過程面臨的關鍵決策因素。

2 智慧城市建設基礎

智慧城市是建立在數(shù)字城市的基礎框架上，通過無所不在的傳感網(wǎng)將它與現(xiàn)實城市關聯(lián)起來，將海量數(shù)據(jù)存儲、計算、分析和決策交由云計算平臺處理，并按照分析決策結果對各種設施進行自動化的控制[1]。同時智慧城市建設需要加速完善人工智能相關技術應用、明確政府引導、企業(yè)主導的發(fā)展方向、推進人工智能技術和人才培養(yǎng)的雙輪驅動等方面。

1）政策導向

城市的發(fā)展要想實現(xiàn)智能化，首要的是政府的規(guī)劃與引導。2017 年為貫徹落實《國務院關于印發(fā)新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃的通知》，武漢東湖高新區(qū)發(fā)布《武漢東湖新技術開發(fā)區(qū)管委會關于促進人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的若干政策》，并同步發(fā)布了《東湖高新區(qū)人工智能產(chǎn)業(yè)規(guī)劃》對相關企業(yè)提供了大力的支持；2019 年初，市政協(xié)聚焦人工智能這一戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，將《關于大力促進我市人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的建議》確定為年度重點提案，并逐步形成涵蓋產(chǎn)業(yè)布局，人才技術引進，平臺建設，項目支撐等規(guī)劃方案的政策體系。

2）技術引進

物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)支持、5G技術、視覺、語音、NLP（自然語言處理）、深度學習等作為人工智能的核心技術，同時也是智慧城市建設中必不可少的技術基礎。尤其是在5G 技術和云計算的支持下，提高數(shù)據(jù)傳輸速率和計算速率，加上物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的建設和大數(shù)據(jù)的支持，將在智慧城市建設中形成新格局。目前武漢市智能產(chǎn)業(yè)服務平臺逐步增加，已成立智能制造技術創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、武漢人工智能研究院、大唐廣電智能制造公共服務平臺；超算中心、東湖大數(shù)據(jù)交易中心、長江大數(shù)據(jù)交易中心等交易平臺正在建設之中；同時又有阿里巴巴、百度、騰訊等互聯(lián)網(wǎng)巨頭入駐武漢市，將為帶動中小企業(yè)、自主創(chuàng)業(yè)者提供更多便捷與機遇。

3）人才基礎

智慧城市建設需要大量高水平人才，武漢市作為全國高校最多的城市，培養(yǎng)了很多高素質人才。同時，武漢市自2004 年推行“十百千人才工程”到2016年實施“黃鶴英才計劃”，2017 年武漢市政府提出“百萬大學生留漢計劃”[2]，引進了高水平人才。2017 年武漢新落戶人才中，從學歷來看，博士、碩士、本科和專科分別占1.4%、10.2%、56%、30.8%；從來源來看，省內(nèi)和省外分別占71%和28.1%[3]。此外，武漢高校今年畢業(yè)生留漢就業(yè)創(chuàng)業(yè)人數(shù)同比去年持續(xù)增長。其中，華中科技大學等四所高校應屆畢業(yè)生30651 人，留漢就業(yè)創(chuàng)業(yè)12767 人，達到歷史新高。

4）產(chǎn)業(yè)支撐

光谷作為武漢市高新技術產(chǎn)業(yè)園區(qū)，聚集了騰訊、百度、小米、科大訊飛等70 家互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)，同時還有聯(lián)想、華為等智終端企業(yè)。在國人高喊“中國芯片當自強”的時代，武漢也在快速發(fā)展芯片行業(yè)，目前已聚集了百余家芯片企業(yè)。2018 年在工業(yè)、固定資產(chǎn)、工業(yè)投資、高新技術產(chǎn)業(yè)等方面增速迅猛，目前的科技企業(yè)、高新技術企業(yè)已占全市的60%以上。

3 智慧城市發(fā)展趨勢

武漢市的高質量發(fā)展步伐逐步加快，推動了工業(yè)化、信息化、制造業(yè)余服務業(yè)等領域的發(fā)展，其中人工智能發(fā)揮了重要作用。武漢市委十三屆八次全會中提出要把握城市發(fā)展規(guī)律，突出精細化、集約化、智慧化。其中，智慧化是搶抓5G 規(guī)模業(yè)務機遇，進一步推動物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息基礎設施的建設，打造“人工智能+”城市應用場景。

3.1 智慧城市模擬

城市的建設離不開合理的建設與規(guī)劃，智慧城市模擬可以利用時空大數(shù)據(jù)建立碳排放模型、暴雨排水模型、公共服務設施模型、交通建設模型等。根據(jù)2016 國家發(fā)布的《國家發(fā)展改革委關于支持武漢建設國家中心城市的指導意見》要建設國家城市的戰(zhàn)略目標，加快推進城市建設，所以城市模擬是必然的選擇。同時武漢超算中心項目在臨空港經(jīng)開區(qū)啟動國內(nèi)規(guī)模最大將打造成“武漢數(shù)谷”，可充分滿足超算、云計算、大數(shù)據(jù)等信息處理業(yè)務對數(shù)據(jù)中心的要求，可為武漢市的智慧城市服務提供強大的后臺支撐。

武漢許多知名企業(yè)和大學與市自然資源和規(guī)劃局達成合作協(xié)議，建立武漢市模擬實驗室。該平臺以海量數(shù)據(jù)為支撐，通過客觀復雜的計算模擬城市系統(tǒng)，支持城市智能決策，建立覆蓋土地規(guī)劃行政審批全過程的監(jiān)測、評價和預警系統(tǒng)，為政府科學決策提供科技支持，提高行政審批效率。據(jù)悉，該平臺已在長江新城、漢陽舊城改造等項目規(guī)劃中發(fā)揮作用，未來還會在道路交通、水環(huán)境、國土空間規(guī)劃實施監(jiān)督、城市人口等20多個研究方向廣泛應用。

3.2 智慧交通

智慧交通通過車輛網(wǎng)覆蓋，實現(xiàn)路況、停車、違章、保險等全方位服務，例如基于車載智能終端的自組網(wǎng)技術的車聯(lián)網(wǎng)平臺可以實現(xiàn)智能路線規(guī)劃、交通管理等功能。

無人駕駛技術是智慧交通現(xiàn)階段的一個重要組成部分，也是武漢具有優(yōu)勢基礎的潛力產(chǎn)業(yè)。武漢市擁有東風汽車公司、泛博制動部件（武漢）有限公司、武漢錦瑞技術有限公司等多個汽車生產(chǎn)制造商，擁有東湖高新、光谷等芯片、傳感器等車聯(lián)網(wǎng)零部件的制造商。最近在武漢舉行的第二屆全球智能汽車前沿峰會上認為自動駕駛是由不同產(chǎn)業(yè)協(xié)同創(chuàng)新完成，是汽車、零部件、5G、北斗導航、互聯(lián)網(wǎng)等多個行業(yè)的聯(lián)合，國家智能網(wǎng)聯(lián)汽車（武漢）測試示范區(qū)正式揭牌，百度、海梁科技、深蘭科技等企業(yè)獲得武漢交通部門頒發(fā)的全球首張自動駕駛車輛道路運輸許可證[4]，同時間武漢開發(fā)區(qū)人工智能科技園中百度云智學院人工智能實訓室正式成立，基于百度Apollo 平臺研發(fā)生產(chǎn)的15 輛無人駕駛汽車零售車、短途物流車、快遞車、保潔車、安防車組成的車隊首次集體亮相，一起組成了目前規(guī)模最大、功能最齊全的無人駕駛園區(qū)車群。

3.3 智慧物流

目前武漢市重點規(guī)劃與建設的主要四大園區(qū)有舵落口物流中心、沌口物流園區(qū)、關山物流園區(qū)和陽邏開發(fā)區(qū)物流園區(qū)。四大物流園區(qū)類型及其優(yōu)勢各不相同，吸引了很多物流公司入駐武漢。對于港口眾多的內(nèi)陸城市武漢市發(fā)布全國首例基于5G 通訊的傳統(tǒng)港口集裝箱智能水平運輸解決方案《傳統(tǒng)港口智能水平運輸整體解決方案》，在武漢市的花山港的5G 無人碼頭示范區(qū)中，無人駕駛轉運車穿梭于港區(qū)，轉運集裝箱，無須人工干預，遇到紅燈或行人自動停下來，全自動化操作。近期，京東物流和湖北聯(lián)通宣布打造高智能、自決策、一體化的5G 智能物流示范園。該園區(qū)依托5G 定位技術可實現(xiàn)在園區(qū)運輸車輛的精準定位及根據(jù)相關算法尋找最優(yōu)路徑，在分揀過程中，從入庫、在庫到分揀、裝車的整個過程都無須人力參與，機器人可通過AR 作業(yè)自動識別和定位物件，這樣既可以對包裹實時追蹤，方便客戶查詢，又可以根據(jù)掃描的物件大小合理分配運輸車輛。

3.4 智慧醫(yī)療

智能醫(yī)療實現(xiàn)了智能分診、在線注冊、醫(yī)院信息查詢、健康管理、醫(yī)療流程管理、移動終端支付等功能。通過智能終端設備的集成實現(xiàn)遠程診斷和治療，實現(xiàn)慢性病的智能管理，信息技術便捷，極大地改變了人們就醫(yī)的方式。其應用技術主要包括:病歷語音記錄、醫(yī)學圖像輔助診斷、藥物研發(fā)、醫(yī)療機器人、個人健康大數(shù)據(jù)智能分析等。這樣既減少了醫(yī)治錯誤率，同時也減輕了醫(yī)生的負擔。

武漢市也將全市二級以上市區(qū)屬公立醫(yī)院信息整合在手機、微信、客戶端等，使看病更加便捷，同時武漢市第一醫(yī)院與浙江大學睿醫(yī)人工智能研究中心簽署合作協(xié)議，成立醫(yī)學人工智能及大數(shù)據(jù)應用聯(lián)合研究中心、人工智能及大數(shù)據(jù)應用示范基地，研究AI 輔助診療腦卒中。武漢亞太總醫(yī)院和湖北聯(lián)通成立5G 智慧醫(yī)療聯(lián)合創(chuàng)新基地，通過5G 網(wǎng)絡高帶寬、低延時的特點，遠程超聲診斷系統(tǒng)和近端超聲檢查的圖像質量可以高度一致。5G 技術還可以存儲海量圖像數(shù)據(jù)，方便檢索和返回，保證醫(yī)療數(shù)據(jù)的安全性和有效性。與此同時，實現(xiàn)了醫(yī)療技術的區(qū)域合作，讓病人少跑腿。

3.5 智能制造

智能制造是新一代信息技術與裝備制造技術深度融合與集成的產(chǎn)物，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術、新型感知技術和自動化技術的發(fā)展，智能制造已經(jīng)成為發(fā)展下一代制造業(yè)的重要內(nèi)容。為貫徹落實《中國制造2025》國家制造業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略，深入推進全市智能制造的發(fā)展，近期武漢市政府出臺的《推進咨詢診斷平臺建設加快工業(yè)智能化改造的工作方案》、《進一步激發(fā)民間投資活力促進經(jīng)濟持續(xù)健康發(fā)展的意見》和《武漢市高新技術企業(yè)培育三年（2019—2021 年）行動計劃》的政策，三個文件都提出了將會力推工業(yè)企業(yè)的智能化改造，而且也會對相應的企業(yè)提供獎勵。聯(lián)想智能、格創(chuàng)東智、上海明匠、上海電氣、上海寶信集團等全國知名企業(yè)也入駐武漢市，為武漢市的智能制造產(chǎn)業(yè)鏈注入了一針強心劑。

智能制造中機械臂和機器人發(fā)揮著重要作用，工業(yè)機器人方面，武漢美的空調(diào)智能工廠用43 臺工業(yè)機器人，從底盤、外殼裝配，到焊接、檢測，再到鈑金裝配、外觀包裝，數(shù)十道工序全部實現(xiàn)智能化，整條裝配線自動化率達75%以上，除此之外還有武漢華中數(shù)控有限公司、發(fā)那科華中生產(chǎn)研發(fā)基地、武漢奮進電力有限公司、武漢華星光電等企業(yè)。目前也有在普通的機器人上裝入“大腦芯片”， 從而使其智能性更強，在認知學習、自動組織、對模糊信息的綜合處理等方面將會前進一大步。智慧機器人在大型工廠中應用越來越多，目前的自動化工廠已經(jīng)在向智慧化工廠邁進，智慧生產(chǎn)成為主要生產(chǎn)模式。除了生產(chǎn)制造中的應用，在中國即將進入老齡化時代時，以人工智能技術為基礎的服務型機器人也是一個巨大的市場商機。家政、護理、陪護在將來都可以由人工智能機器人來完成。目前，武漢市的機器人已經(jīng)在各行各業(yè)中得以應用，例如生產(chǎn)制造業(yè)、零售業(yè)等領域，從中會發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的機器人只是在代替人工做重復的工作，沒有真正意義上實現(xiàn)智能化階段，但在不久的將來，隨著“人工智能+機器人”的發(fā)展，武漢市的智慧機器人將會快速發(fā)展。

4 結語

武漢集“國家中心城市”、“世界特大城市”、“8+1 城市圈”、“國家物流樞紐承載城市”等角色于一體，正加速自身發(fā)展和加強對外輻射引領作用。武漢著力人工智能產(chǎn)業(yè)，布局智慧城市建設，從上至下建立和完善相關的政策體系，從政治、經(jīng)濟、文化、民生、環(huán)境等各方面加速人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展，構建產(chǎn)業(yè)格局，打造新一代人工智能技術產(chǎn)業(yè)，建立集技術研發(fā)、示范應用、產(chǎn)品檢驗認證、知識產(chǎn)權等功能于一體的專業(yè)科技園、產(chǎn)業(yè)公共服務平臺和國家智能制造示范基地。相信武漢將在政府的指導和支持下，努力推進未來技術創(chuàng)新和應用，培育新一代人工智能技術產(chǎn)業(yè)新模式，建立產(chǎn)學研相結合的技術創(chuàng)新體系，大力推進智能制造關鍵共性技術的研發(fā)，推動新一代人工智能技術產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。