刘治彦：全面推进智慧城市建设（2）

二、智慧城市的内涵与框架

（一）智慧城市内涵

什么叫智慧城市？毕达哥拉斯学派认为“万物皆为数”。我们所生活的这个世界，万事万物包括我们自己本身都可以通过数据(字符串)表达出来。那么，统计数据、随机数据、空间数据等可以通过人工手段采集处理的数据，我们统统称之为小数据。而那些不能通过传统人工办法处理的数据，就是我们广泛使用的大数据。通过数据采集可以表达出这个事物的基本信息（信息形成）。这些信息再逐步汇集在一起，形成一个框架性知识结构体系（知识）。上世纪90年代，有人提出人类步入知识经济社会。实际上，不是所有的知识都可以作为解决生产生活问题的有力工具，所以不是所有的知识都能够转化成经济。也就是说，不是所有的知识都是智慧，但如果用知识来解决问题，就变成了人类的智慧。

从小数据到大数据，这是一个逐渐演化的过程。与此相关，还有海量数据。例如：监控器数据、遥感卫星数据、移动端数据等。海量数据需要经过一定处理，才能叫作大数据。那么，大数据从单一结构数据到关系结构数据再到多维结构数据，形成了一个大数据云。如果在城市，它就形成了一个城市大数据云。大数据有四个特征，即：数据体量巨大、数据类型繁多、价值密度低、处理速度快。小数据和经过进一步处理的海量数据，形成一个静态与动态相结合的大数据库。而这些大数据库就成为智慧城市运行的原料。

现实世界都可以通过数字化进行表达，包括形态（村镇和大中小城市）以及运行情况。这种由现实世界到虚拟世界的转换，就像是一个事物的实体和影子一样形成对偶性共同存在的状态。那么，我们就是要通过对现实世界信息化、数字化的过程来掌控现实世界的运行。我们在虚拟世界里通过数据分析、通过各种算法来优化现实世界的资源配置，从而调控现实世界的运行，而这个过程是通过智慧化过程来实现的。由此可见，智慧城市离不开硬件的支撑，即新一代信息技术的支撑，如物联网、移动互联网、大数据、高性能计算机以及信息采集与处理设备等。

早在1998年，美国副总统戈尔就提出“数字地球”的概念，随后又出现了“数字城市”的概念。2008年金融危机之后，IBM公司提出了“智慧地球”的概念。由于“智慧地球”的空间范围比较大，而且还涉及一些人员稀少的地方，比如海洋、沙漠等，所以后来人们主要研究人口较为密集的地区，就聚焦到“智慧城市”。

智慧城市也好，智慧地球也好，应该说与数字地球、数字城市有着密切的联系。我们刚刚说过，万事万物要先通过数字化，才能够逐渐实现智慧化。所以，应该说是数字地球和智慧地球、数字城市和智慧城市，都是有着先后关系的。在一定程度上，我们可以说智慧城市就是数字城市的升级版。

目前，对于智慧城市的理解逐渐趋向一致，即：通过ICT【信息通信技术，包括互联网、3S(RS-遥感、GPS-卫星定位、GIS-地理信息系统)、大数据、云计算等】以及IOT（物联网）等新一代信息技术对城市设施以及管理程序进行优化，构建全新的城市形态，实现城市发展智慧化，是植入神经中枢系统的城市，使城市具有智能感知、快速反应、优化调控的能力，提高了城市可持续性，被认为是未来城市的高级形态。

（二）智慧城市的框架

智慧城市，可以说是建立在一个新型基础设施、新型楼宇形态、新型城市管理模式、新型产业业态基础之上的。因此，智慧城市首先是把城市各种各样的组成部分进行数字化，建立属性数据库，存储城市经济总量与结构、社会发展、公共服务、基础设施与资源环境等综合指标数据；在空间上，存储卫片、地形图、专项图等各种空间数据形成空间数据库；再加上即时随机监控、监测数据等大数据，形成一个动态的三维的反映事物每时每刻的变化的数据库。这个数据库概括起来能够应用到三个部分，即：智慧民生、智慧产业和智慧管理。

也就是说，智慧城市的框架首先是要有新一代信息技术来支撑，这是智慧城市的根，包括互联网、大数据、云计算等。在此基础之上，形成智慧产业。智慧产业是一个智慧城市的重要支撑部分。一个城市如果没有智慧产业，它的生存和发展就会成问题，就好像一个人没有造血机能、没有营养系统，那就很麻烦。智慧产业包括智慧能源、智慧农业、智慧制造业、智慧服务业（包括旅游、文化创意产业，包括贸易、电子商务）、智慧交通、智慧金融等。智慧产业主要是提供城市发展所需要的各种各样的经济支撑，这是从供给角度上看的。从需求角度上看，智慧民生包括智慧安防、智慧医疗、智慧教育、智能家居、智慧环境等。那么在供需这两方面之外，第三方面就是对整个供需结构的管理，也就是智慧管理。智慧管理包括智慧规划、智慧政务、智慧决策以及智慧社区等。所以，总体来看，智慧城市的基本框架可以概括为“1+3”结构。“1”就是新一代信息技术这个硬件；“3”从智慧产业、智慧民生和智慧管理三个方面来体现。

在智慧城市发展上，首先要依托ICT、IOT技术，建立横向平台，把纵向应用的各种产业、民生和管理等数据整合到平台上，形成一个大的公共信息服务平台。这样，就形成整个智慧城市一个大底盘。在此基础之上，通过各种各样的软件，实现这个城市产业、民生和管理的各个专项性的智慧部门。智慧城市包含着方方面面的内容，渗透到城市的每一个角落，甚至是每一个部件，包括资源环境问题、农业生产问题、工厂生产问题、智能家居问题，等等。在这里，智慧城市最核心的是要考虑到城市的产业和发展。

近年来，德国提出“工业4.0”。4.0是个什么概念？工业化200多年来，工业发展经历四个阶段。工业1.0，主要是机械取代了手工，是一个机械化的过程。工业2.0，生产线推动大量生产，是一个流水线化的过程。工业3.0，通过IT技术实现自动化生产，是一个自动化的过程。未来的工业4.0，就是智慧化生产，会按需定制，实现个性化生产，产品的供需问题，得到了根本性解决。概括起来，工业4.0也可以说是“互联网+工业”，制造业又是工业核心，所以“互联网+制造业”是最核心的一个内容。再一个，城市的基础设施和城市建筑物，在工业4.0的背景下，也实现了质的飞跃。现在，我们的建筑提倡的是装配式建筑，通过工厂化生产、批量化生产，然后进行组装。未来，通过信息技术，也就是“互联网+建筑”的形态，可以使整个建筑更加绿色宜居，更加智能化。这样，第二产业将实现“互联网+”的改造。那么在这一背景下，第一产业也将实现规模化、集约化生产，且由过去的机械化、自动化生产变成无人作业。可见，农业也同样是按需生产，并通过产品溯源，进一步保障食品安全，这种新的方式就是“互联网+农业”，也就是进入智慧农业的新阶段。从服务业来看，交通方面的无人驾驶在5G时代会得到普及，甚至飞机、高铁都可能实现无人驾驶。因此，所有产业实现转型升级，进入智慧产业发展阶段。当然，智慧产业还不仅仅是传统的一二三产业的信息化改造或者说转型升级，还包括一些新的产业形态。

我国经过40年的改革开放，逐渐由高速增长阶段转向高质量发展阶段。从城镇化来看，我国由城镇化快速增长阶段转向城镇化稳步推进阶段。在这样一个阶段，我们更为强调发展的质量。从国家的战略来讲，我们要走新型工业化和新型城镇化的道路。新型城镇化的一个重要特征，就是智慧城市建设。由此可见，智慧城市是我们国家实现高质量发展的一个重要抓手。从经济发展阶段来看，2020年我们将全面建成小康社会，之后再用15年时间从工业化后期进入新的发展阶段。在这个时期，我们恰好遇到了智慧城市这样一个很好的抓手，使我们有可能在智慧城市建设方面走在前列。