“城市大腦”賦能城市治理現代化建設研究
——基于青海省西寧市的實踐分析

董紅妮周志城 杜海峰 趙鐵軍 杜 震

（1.西安交通大學公共政策與管理學院，陜西西安 710049；2.西寧市應急管理局，青海西寧 810099；3.中興通訊股份有限公司，青海西寧 810099；4.西寧市城市運行管理指揮中心，青海西寧 810099）

城市是國家的重要組成部分，是區域政治功能、經濟功能、文化功能、社會功能和生態功能的重要載體。根據數據顯示，2019年全球城市人口比例達55%，隨著人口增長，2050年全球城市人口比例將增加至68%[1]。2021年底，中國人口城鎮化率超過60%[2]。在全球城鎮化快速發展的背景下，城市給人類社會帶來繁榮和便利的同時，也帶來人口膨脹、交通擁擠、住房緊張、環境污染、資源緊缺、安全隱患等問題，關系人民福祉、社會和諧穩定及經濟健康發展。尋找有效治理“城市病”的方法是城市發展面臨的嚴峻挑戰，城市的治理需要尋求和探索新的路徑。

1 我國城市治理問題分析

城市治理能力是相關單位在建設治理體系現代化和提升治理能力現代化行動中處理事務表現出的主觀條件[3]。相關單位治理能力現代化主要涉及積極回應公民需求的能力、有效運用信息工具的能力、高效整合社會資源的能力和創新協調合作的能力等四種能力[3]。

城市治理體系和治理能力現代化是國家治理體系和治理能力現代化的重要內容。在推進城市治理體系和治理能力現代化的過程中，以政府治理能力現代化為基礎，以人民需求為根本確定城市發展目標、以人民滿意度為導向確定城市發展重點任務，需要有效、充分運用信息化工具，以先進的信息化技術作為保障，有效整合城市資源，提高城市治理體系和治理能力現代化。

IBM公司在2008年提出“智慧地球”概念，并將“智慧城市”作為“智慧地球”的重要內容進行闡釋[4]。智慧城市運用先進的信息化技術，實現城市的智慧化運行和管理，為城市居民創造更好的生活環境，保障城市的穩定、和諧和可持續化的發展[5]。而城市穩定、和諧和可持續化發展可以有效緩解我國隨著城鎮化進程加快出現的“城市病”問題。使城市的發展和治理出現新的方向，“智慧城市”的理念逐漸被相關單位和民眾接受，作為緩解“城市病”的重要手段和方法而實踐、推廣。

2010年我國逐步啟動關于智慧城市建設試點計劃，截至2020年，我國智慧城市試點數量累計達到749個，且發展規模已初見成效[6]。新型智慧城市是在智慧城市的基礎上進行提升以及遞進衍生而來，是新時代提升城市治理體系和治理能力現代化的重要抓手。

2017年，我國完成首次全國新型智慧城市評價工作，在220個評價城市中，39.9%的城市處于起步期，42.27%的城市處于準備期，18.64%的城市處于成長期[7]。2019年，我國對271個地市、4個直轄市的新型智慧城市再次進行評價，43.27%的城市處于起步期，36.73%的城市處于成長期。與2017年評價結果相比，處于成熟期的城市由2017年的0增長至8.36%[7]。處于起步期和成長期城市數量占比從2017年的57.73%增長至80%，處于準備期的城市數量占比從42.27%下降至11.64%。我國新型智慧城市已經取得一定的建設成效，但也面臨一些問題，還需要不斷改進、升級。

（1）統籌整合機制不健全。

各地新型智慧城市頂層設計重視技術手段而非設計目標，認為新型智慧城市建設的關鍵為采用先進的技術[8]。新型智慧城市建設不僅需要信息化內容，還需體制機制改革、民生服務機制創新、產業政策的探索等，需要進行科學規劃以及全局統籌的頂層設計。

（2）地域特色不明顯。

部分城市盲目跟風，對城市特點未進行深入調研和分析，硬性套用其他城市的建設方案，使多地新型智慧城市的建設呈現“千城一面”的現象。在新型智慧城市建設中，需要結合當地文化資源、生態環境、治理特點以及實際需求，突出當地特色，構建地域特色明顯、適合當地發展的新型智慧城市模式，提升當地城市治理體系和治理能力現代化水平。

（3）存在孤島、重復建設現象。

經過智慧城市的建設，各行業智慧化系統逐漸完善，部分城市已初步實現業務領域范圍內人、物之間的信息交互。在各業務領域信息化水平較高的情況下，面對城市的整體治理和一體化運行，仍存在功能孤島、業務孤島、決策孤島及信息化碎片等現象，需要建立將各業務領域的資源、業務、功能等融合起來的機制。相關單位的管理體制使用以條線管理和屬地管理相結合的管理模式，新型智慧城市建設中，多方參與且思路、需求和措施不同時，導致目標沖突、項目沖突以及重復建設現象。

（4）城市一體化治理運行推進難度大。

隨著新型智慧城市的建設，城市交通、城管等不同領域取得一定成效，缺乏統籌不同領域聯動協作的、類似統籌人體整體運行的“人類大腦”的平臺和機制，即“城市大腦”，城市治理體系無法有效融合已有成果，無法對條塊化的資源進行統籌、融合形成合力服務于城市綜合治理。

2 城市大腦賦能城市治理現代化分析

黃國和等[9]提出由土地、交通、建筑、人口、能源、資源等組成城市生命體，城市生命體能夠通過與生物體相類似的自養或異養的新陳代謝方式進行能量轉換、物質循環和廢物排泄，具有時間和空間上的生長、消亡和自我更新的自然演化過程，是能夠進行自我調控和自我繁殖的復雜物質系統。我國著名建筑學家梁思成指出“城市是一門科學，它像人體一樣有經絡、脈搏、肌理”。城市的交通、建筑等類似人的脈搏、經絡。以擬人化思維分析城市的組成和發展，可以幫助城市管理者更有效、更人性化地規劃城市功能[10]。

人體各器官能夠有效運作，因為器官均受大腦的支配。城市在交通、應急、管理、能源等方面的信息化建設較完善，為了使較完善的城市“組件”可以有效聯動、協作并服務于城市一體化治理，需要“城市大腦”支配“組件”，即類似統籌人體整體運行的“人類大腦”的平臺和機制，通過“城市大腦”賦能城市治理。“城市大腦”不是特質神經學的大腦，而是巨大的、范圍廣大的類腦系統[11]。

建立城市大腦如同給城市安裝CPU，建立智慧城市等同給城市安裝可穿戴設備。可穿戴設備無法與其他部分聯動，城市大腦可以協同、交互。我國“城市大腦”的規劃和建設自2016年逐步啟動以來[11]，在實踐中相繼涌現多個不同的城市大腦建設方案，截至2020年，我國已經有500多個城市啟動不同類型的城市大腦計劃[11]。

杭州市運用大數據、云計算、人工智能等技術構建城市數字化運行的基礎設施，以城市大腦作為載體，感知城市生命體征，通過大數據分析，將海量的數據轉化為業務模型，形成城市交通大視圖，實現城市交通系統的調度和管理。

阿里巴巴將“城市大腦”定義為一個面向城市各領域的巨型網絡決策和服務信息系統，通過打通數據壁壘，分析、挖掘海量數據，以數據分析輔助城市治理，闡釋“城市大腦”功能。

中國科學院虛擬經濟與數據科學研究中心劉鋒[11-12]團隊提出基于互聯網架構的類大腦系統模型，利用互聯網的連接和架構模擬大腦的神經元系統，構建城市類腦智能支撐平臺。

“城市大腦”除了具備網絡聯通、思維能力、分析能力，還需具備感知、協同、交互、統籌聯動城市各模塊和組件的能力。

3 西寧市“城市大腦”的模型構建

西寧市通過整合城市治理相關各領域已建設的業務系統和資源，以打通“業務孤島”“決策孤島”“功能孤島”為目標，統籌規劃新型智慧城市頂層設計，針對新型智慧城市建設過程中的問題，結合當地城市、文化、生態環境等特點，創新城市治理現代化的思路和方法，構建西寧市“城市大腦”，賦能城市治理現代化。

在全市智慧城市體系下，西寧市從體制機制、業務支撐以及實現技術等方面進行整體規劃頂層設計，從城市治理重點內容和特點出發，構建定位為“城市大腦”的西寧市城市運行管理指揮中心（以下簡稱“指揮中心”），整合、匯聚城市治理相關的數據資源、系統資源以及指揮體系等，重點突出當地城市治理特色。

西寧市“城市大腦”按照“平戰結合”的理念整體規劃。其中，“平”指常態情況下，指揮中心提供城市綜合管理、民生服務以及輔助決策服務；“戰”指非常態下，指揮中心迅速啟動應急機制，作為全市應急指揮中心發揮指揮調度職能，與前方指揮中心、事件現場三者之間聯動協作，響應事件處置。

按照“分散”和“集中”相結合的思路設計“城市大腦”的整體框架，充分整合各領域信息化建設成果。其中，“分散”指各業務單位建設的業務信息化系統，如綜治系統、智慧交通系統、公共安全系統、政務系統等，由各業務單位規劃建設；“集中”指將各業務單位的信息化系統匯聚、整合，由“城市大腦”整合各業務系統的數據和業務處置的共性部分，通過數據分析提供輔助決策服務。

西寧市“城市大腦”模型如圖1所示。

圖1 西寧市“城市大腦”模型

考慮可擴展性以及城市發展規劃的演進和迭代，按照模塊化結構設計，西寧市“城市大腦”包含五大模塊，即神經元群系統、神經區域系統、大腦中樞神經系統、數據存儲區域以及業務數據融合體系。

（1）神經元群系統。

神經元群系統是面向具體領域的各單位業務系統、平臺以及各系統的終端，如應急救援信息系統、預案系統，實時公交車分布系統等。目前，西寧市指揮中心匯聚全市96個城市治理相關的業務系統，形成西寧市城市大腦的大腦神經元系統群，充分整合利用各行業已取得的建設成果。

（2）神經區域系統。

神經區域系統由多個神經元系統匯聚形成，以應急體系組成為例，神經元系統和神經區域系統如圖2所示。

圖2 神經元系統和神經區域系統

需要結合當地在城市治理方面的特色確定神經區域系統的內容，避免“千城一面”的建設思路和模式。結合西寧城市治理的特點，按照“平戰結合”的原則，確定城市大腦神經區域體系包含五大內容，包括城市應急、城市管理、民生服務、輔助決策以及數字城市窗口，整體概括為“四窗一中心”。

（3）大腦中樞神經系統。

由大腦中樞神經系統對具體行動進行控制、統籌，由指揮中心體系通過業務單位、指揮聯動機制、業務系統以及通信平臺等完成職能。大腦中樞系統的主要職能為統籌、協同、交互等，向神經區域系發送分析結果和處理方案，接收神經區域系統、大腦感知層面的信息反饋。

目前，西寧市指揮中心入駐區縣、交通、公安、城管等22家業務單位；組建綜合管理部、應急聯動部、民生服務部、信息研判部等職能部門，構建指揮聯動體系；通過面向城市的全要素、全事件綜合管理體系，搭建大腦中樞體系的信息系統。

（4）數據存儲區域。

數據存儲區域用于指揮中心信息存儲，在已經建設的大數據基礎平臺和共享交換平臺的基礎上，有效利用其對城市大數據匯聚、共享、挖掘分析以及存儲等功能，服務于城市大腦決策。

（5）業務數據融合體系。

業務數據融合體系可以融合面向業務的數據，周期性形成“大腦”的分析結果，同步給相關領域單位，輔助決策城市治理。

圖3 西寧市“城市大腦”運行管理自動化過程

整個過程包括信息輸入、信息分析、綜合分析處置、職能決策等模塊，其中輸入的信息來源主要有12345熱線、監測預警、巡檢上報以及互聯網渠道。“城市大腦”受到感知或信息輸入的刺激后，根據輸入信息和由城市體征信息采集系統反饋的數據進行分析，通過平臺綜合分析處置環節在神經元系統和相關數據信息的輔助下進行融合分析，反饋處置方案。神經區域系統收到指令后，形成處理預案，統籌各神經元系統和數據體系完成處置，反饋處置結果，對平臺綜合分析處置體系（大腦中樞系統）的知識進行完善和修改，將本次過程及數據存儲到業務數據融合體系，應用于后續的智能決策。

4 西寧市“城市大腦”應用特點

按照“整體規劃分步實施”的原則，西寧市已建立“城市大腦”的整體框架及大腦中樞系統、數據存儲區域、神經元群等部分內容，完成應急體系神經區域系統和神經元系統框架的部分搭建。

（1）充分利用信息化手段的同時涵蓋體制機制的變革，以適應城市治理過程中治理城市新模式的需求。成立相應的機構，統籌城市管理、城市應急、民生服務和綜合輔助決策服務和職能。

（2）結合西寧市需求和當地特色，以治理和應急業務應用為導向，實踐“城市大腦”的構建和應用，在城市治理創新實踐方面探索西寧市特色的治理模式。

（3）充分利用各行業單位信息化建設成果，避免重復建設。將全市與城市治理相關的垂直領域業務系統、數據接入指揮中心，進行整合、利用，輔助城市治理，避免重復建設。

（4）豐富“城市大腦”的思考和統籌能力。借助大數據、互聯網、人工智能、物聯網等技術，通過整合城市信息、業務系統等，對城市治理數據進行融合分析，驅動統一協作治理，聯動統一指揮調度。

西寧市“城市大腦”在城市管理、城市應急、民生服務以及輔助決策方面取得一定成效，并于2018年、2019年、2020年連續榮獲“中國領軍智慧城市”稱號。

5 城市治理現代化建設建議

西寧市通過將城市擬人化分析，結合對“城市大腦”的剖析，構建面向城市治理具體實操的“城市大腦”，充分利用新型智慧城市建設成果，避免重復建設，橫向融合跨部門、跨業務單位的部分業務，縱向打通業務、數據壁壘，是對新型智慧城市在面向城市治理方面的進一步探索，取得一定成效。

目前，西寧市成功建設“城市大腦”基礎框架和部分功能，與充分發揮“城市大腦”功能和效用、以“城市大腦”為核心統籌城市綜合運行管理的目標還有一定差距。城市治理是一個復雜的系統工程，對城市治理體系和治理能力現代化的探索是一個不斷創新的過程。應繼續深化對西寧“城市大腦”的探索和實踐，使“城市大腦”更智能、更聰明，為其他城市在“城市治理”方面提供參考。

促進經濟的可持續發展已成為世界各國的發展共識，而發展農業循環經濟則是實現可持續發展的重要手段。農業作為國民經濟的基礎，是人們賴以生存和發展的前提。而發展農業循環經濟對其他產業和實現社會的可持續發展具有重要影響。

在探索城市治理現代化的過程中，需要有效運用信息化的方法，結合當地特色。

（1）統籌規劃，驅動整體性治理。城市治理是城市內部各機構、部門的整體性運作的結果，強調業務上的協調、合作、整合，并非各業務領域自行發展。在數字時代，信息技術成為公共服務系統理性和現代化變革的中心[13]，相關單位在各自業務領域進行信息化建設規劃的同時，應在全市、全區域的整體規劃下進行，從基層到高層遵循“金字塔”模型的統籌規劃原則，以驅動全市、全區域的整體性治理，避免信息化建設碎片化現象。

（2）整體治理，推動體制機制變革。城市治理不僅是科技和信息化部門的信息化建設，還包含相關單位體制機制改革、民生服務機制創新探索、產業政策制定等內容。按照“木桶效應”原理，城市治理應著眼于相關部門內部機構和部門的整體性運作，強調各部門、單位之間的協調、合作、整合。探索業務整體性運作時，體制機制應根據具體業務的發展而變革，勇于體制機制的革新以適應城市治理業務的需求。

（3）避免重復建設，充分利用業務單位信息化建設成果。建立數字城市可以實現物理城市的數字化[14]，智慧城市是在數字城市建立的數字框架的基礎上，為經濟發展、城市管理和公眾提供各種智能化的服務[15]，新型智慧城市在智慧城市的基礎上進行提升和充分遞進。從數字城市到新型智慧城市，各業務領域在信息化建設方面已取得一定成果，在整體城市治理的背景下，按照全市“一盤棋”的理念，應有效整合各業務領域的信息化建設成果，服務于城市治理，避免信息化建設碎片化和重復建設、浪費。

（4）重視城市特色化治理及特色治理模式，避免“千城一面”。城市治理是復雜且新穎的課題，對于新的課題，部分城市建設存在盲目跟風現象，對城市治理的需求和特色未進行深刻分析，將其他地方方案照搬，使各地城市治理思路和方式“千城一面”。城市發展講究地域、文化的差異性，在城市治理過程中，建議將當地文化、生態環境、地域特色和實際需求結合起來，突出當地特色，規劃地域特色明顯的、適合當地發展的城市治理方案。

6 結語

研究探究城市治理現存問題，進行城市大腦賦能城市治理現代化分析，構建顯示“城市大腦”模型，分析其應用特點，提出城市治理現代化建設建議，為智慧城市建設提供參考。