王鹏 腾讯研究院资深专家
摘要：城市数字化转型是我国“十四五”期间的重要发展方向。本文从城市的第一性原理角度分析，认为城市的本质即通过设施与服务的集中供给，解决人们日益增长的需求。在此基础上，提出城市数字化转型技术方法层面的几个趋势，包括：表面化需求，深层次解决，碎片化需求，系统化解决，运营端需求，市场化解决。
《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标的建议》中，明确提出要“加快数字化发展”，要“发展数字经济，推进数字产业化和产业数字化，推动数字经济和实体经济深度融合”，要“加强数字社会、数字政府建设，提升公共服务、社会治理等数字化智能化水平”。在此之后，上海、杭州、深圳、北京等城市纷纷提出城市数字化转型的目标。对于城市数字化转型，上海还特别强调这是一次“革命性重塑”，不是单纯的技术手段迭代，而是以大数据深度运用为驱动，倒逼城市管理手段、模式、理念深刻变革，引领生产生活方式和思维模式全面创新。（《关于全面推进上海城市数字化转型的意见》）但这个城市数字化转型，或者说智慧城市的颠覆性创新，跟以往的数字城市、智慧城市、政务信息化、数字政府这些对现有行政和治理体系的渐进式创新的区别何在呢？简单来说，从单一系统的数字化到整个城市系统的深度融合，从系统建设向可持续运营，从政府主导向市场化多元主体参与等都是重要的趋势。而由此思考，城市及其数字化转型，其第一性原理，或者本质究竟是什么呢？第一性原理思维最早由古希腊哲学家亚里士多德提出：“在每个系统探索中存在第一性原理。第一性原理是基本的命题和假设，不能被省略和删除，也不能被违反。”[1]有学者认为，“城市的本质是一定时空条件下，一定数量的人集聚互动成规模较大的半整全性社会组织，通过提升配置资源的规模或效率，以解决资源稀缺的工具。”[2]换言之，可以认为，“城市的本质即通过设施与服务的集中供给，解决人们日益增长的需求。”如果说工业时代我们通过发明和生产更多的产品、创造更多的城市空间来满足需求的增长（但资源是有限的，我们不可能永远维持这种增长），那么信息时代，我们需要通过数据和计算更加高效地连接供需双方，实现更精准的匹配，使有限的存量资源能发挥更大的效率。”[3]“信息化是通过信息高效流通，减轻信任成本与组织中的内耗，达到边际成本递减的目的。基础设施和公共服务边际成本降低是城市集聚的根本动力，必然对信息化有着内在的需求。随着城市 规划、建设、运营与管理的全面数字化改造，城市拥有了越发高频甚至实时调整自身运行状态的能力。城市的规划与运营、服务环节越发密不可分，逐渐融为一体。”[4]在信息技术“计算-连接”能力的作用下，城市的空间系统、交通系统、能源系统从完全异质化的系统，会逐渐被改造成基于统一的供需匹配逻辑运行的新的体系。城市物理空间和用地形态趋于稳定，但数据驱动的、基于“流”特征的物质与能量交换将越来越复杂。城市数字化转型在各个领域都会出现新的问题导向的思维方式。在这个思维方式的指导下，其技术方法会有以下几个趋势。我们在信息化需求调研中获得的行业“痛点”，往往是现实中很难克服的困难，但这些“痛点”其实是嵌入到传统的工作方式和组织流程之中的。如果用新技术真正深层次再造整个流程，表面上的“痛点”也许就不复存在了。例如在共享单车出现以后，大量无序投放和管理缺位造成了街道拥堵和安全隐患，这时很多地方政府提出的解决方案是要求定点停放，甚至学习传统公共自行车设置停车桩，这就完全消解了共享单车硬件创新带来的精确定位和低运营成本的优势，无异于削足适履。于是我们和摩拜一起研发了第一个共享单车大数据运营平台“魔方”，通过对海量单车位置和轨迹数据的分析，及时发现单车时空分布的问题，优化运营效率。“魔方”的政府版可以同时接入多个共享单车运营商的数据，成为政府的监管平台，智能时空算法可以及时发现超量投放、运维不足等问题。对于没有精确定位能力的单车运营商，我们还研发了一套射频定位产品，通过在城市重点地段安装小型定位基站，可以强制远程采集几乎所有品牌共享单车的蓝牙智能锁数据。如果每台单车投放时还能按要求加装统一的成本极低的电子标签，那么整个城市的单车运营都可以精确管控。再如某区商务局在疫情期间因大量商家停业等问题，12345热线相关投诉量大增，原有市级平台的投诉工单需要打印后逐级分发、人工派单、电话沟通，还要人工整理工作表格和工作记录，工作量极大，于是提出了建设网上派单系统的需求。基本功能为通过接口获取市级平台投诉业务单据，然后由办公室人员基于微信小程序指定责任人办理，各级领导可以在线监督和批示。这样的功能并不难实现，但我们在调研后认为，仅基于现有派单流程改为线上审批，只是实现了可以随时用手机办理，并可以无纸化运行，但对实际效率的提高有限。在深度分解需求后，我们认为人工派单环节除了线上迁移以外，整体都可以通过AI进行智能化改造。我们采用了NLP（自然语言处理）和机器学习等技术，对投诉信息进行分词处理，并通过监督学习对语料进行训练和分类，可以自动根据关键词把投诉按照经验归类，进而实现自动派单。经过一段时间的训练和调试，基本实现了全自动准确派单的效果，总体上节约了一半以上的工作量。这样一来，不仅实现了线下派单迁移到线上的需求，而且实现了自动派单的更高目标。在大数据、人工智能、区块链、物联网等技术出现以后，相对以往于基于互联网和移动互联网的简单数字化改造模式，可以更深度改造一些依赖人工操作的传统环节，通过深度流程再造，真正实现提质增效。上面两个案例中，都是基于智慧城市“供需匹配”的第一性原理，发挥“计算”与“连接”的价值解决根本问题，而不是简单套用传统管理方法，仅提供简单的信息化流程。智慧城市、或者说数字政府领域一直以来的第一痛点就是“数据孤岛”，基于垂直行业部门隔离的信息化系统壁垒。在各种行业业务系统持续演进和膨胀之后，“孤岛”变成了“烟囱”，进而变成了“碉堡”。如果只从各部门提出的“碎片化”需求出发去建立应用，只能越发加剧这种趋势。这时候，就需要在顶层设计指导下，站在城市系统的高度上，整体统筹数据采集、应用、共享开放等各个环节，除了通常会强调的政府内部跨部门数据打通以外，如何通过信息化手段实现政府、企业和市民之间充分的信息沟通，实现多方协作，是解决很多问题的关键。以城市的感知系统为例，以往垂直部门主导的智慧城市建设中，各部门分别建设物联感知体系，如摄像头、传感器等，从末端设备到安装载体，进而到电力和网络接入，都需要重复投入。各部门提出的系统建设需求中，只会考虑自己部门的业务，这就难免大量的重复建设，还要在分散建设之后重新汇聚和融合各种数据。近年来，智慧灯杆的广泛应用，在一定程度上解决了各种路侧终端安装载体和电力、网络接入能力的共享问题，可以使路灯、标志牌、5G基站、摄像头、雷达、边缘计算节点和各种路侧传感器共杆安装。然而，进一步整合多个部门安装的各种摄像头，将各种传感器集中设计和整体安装，建立一体化的城市感知网，作为所有智慧城市系统的共同基础，则需要更深层次的顶层设计思维和政治智慧。CIM城市信息模型是近年来比较流行的概念。大家已经普遍认同，CIM整合了GIS、BIM、IOT等系统能力，可以作为智慧城市的共性数字底座，也是系统化解决数据汇聚与应用问题的关键技术。然而，CIM在实践中仍然经常被简单理解为空间数据的可视化工具，而仅在规建管等空间建设领域重点推广和应用。实际上，智慧城市的根本任务就是匹配时空资源的供需，而CIM正是一个以时空数据和算法为中心、汇聚数据和进行时空计算、尤其是高频算法匹配的平台，本应成为系统化统筹和应用城市数据的核心平台。目前在各级政府纷纷建立的大数据局等机构，其出发点正是跳出部门信息化建设的窠臼、综合统筹数据资源。除了共性感知/计算硬件建设、数据资源的打通和综合应用的统筹以外，贯穿规划、建设、运营、管理的真正的顶层设计和系统思维十分重要。数据是描述需求与供给、实现资源“供需匹配”的基础。而这种数据的融合与统筹，也正是系统性思维的具体体现。
信息化的一个重要的能力是降低满足长尾市场需求的成本。在信息技术作用下，很多原本由政府投资或者补贴的城市基础设施和服务系统可以以很低的成本自主运行，因而可以以市场化方式由企业主体运营。从第一性原理的角度理解，也就是通过计算与连接能力，实现了动态需求和设施与服务的自动化高效匹配。这时政府的角色则会转变为基于数据的监管和规则的制定。在共享单车出现之前，城市公共自行车的运营需要政府大量补贴。共享单车出现以后，经过多年的发展，逐渐成熟和规范。到2021年，北京共享单车的平均日周转量接近2次，基本实现盈亏平衡。各区逐步退出公共自行车运营或转为市场化运营。这是一个很典型的以市场化方式替代政府运营的案例，虽然共享单车行业仍然存在很多问题，但这种转变范式一旦验证，是可以为很多行业提供参考借鉴的。此外，以城市更新为例，随着城市发展进入存量阶段，既有城市与社区的整治与提升逐渐成为城市建设的主体，其中也无疑存在大量数字技术可以发挥作用的市场空间。由于城市更新和老旧社区改造规模巨大，政府投资在其中只能解决一小部分问题，更多需要靠市场化模式实现可持续的运营。除了停车场等比较容易受到关注的空间运营场景，老旧社区的节能、安全防灾、社区养老等场景，都是可以通过物联网和各种传感器技术实现持续的运营收益的。如果更深度结合空间设计手段，社区中大量零散的闲置空间，也可以通过信息技术实现一体化设计、规模化改造、自动化运维、共享化运营，补充社区和城市的公共服务体系，辅以各种金融工具的灵活运用，整体实现资金平衡甚至盈利。随着智慧城市建设的深化发展，政府已经纷纷意识到不能靠单一的投入建设，而应该更多关注可持续的运营。运营不是简单的IT运维，需要靠市场化的机制，引导企业和市民参与城市创新，真正解决市场痛点。运营不一定是多么赚钱的商业模式，但可以依靠产品和服务的价值合理取费，获得可持续的健康发展。总的来说，基于城市的第一性原理，从智慧城市通过计算与连接实现设施与服务“供需匹配”的本质出发，可以看到，信息技术应用于城市系统的核心逻辑，是运用各种计算与连接技术，对原有体系和流程进行解耦和重构，使设施与服务实现需求与供给的动态高效匹配，使有限的资源更好满足人们的需求。除了常规技术维度的软件与硬件、数据与业务、应用与功能的解耦以外，应用逻辑中的多个层次、多个环节、多元主体，也同样可以解耦，并以数据为纽带，以更高效率、更低成本、更为公平的方式重新连接。具体到操作层面，对于业务端提出的“需求”，应引入颠覆性创新思维，避免简单的转译和直接应对。要深入思考数字技术的潜在能力，探索以“解耦-重构”的方式改造传统业务流程，创造新的数字化业务模式。
本文首发于《未来城市设计与运营》
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王鹏、张鹤鸣：《数据驱动的未来城市八大趋势》