学术：智慧城市其实一点都不"智慧"？中国的智慧城市与国外Smart City的差距究竟在哪里？

Original 2016-11-15 ☞ 信息与电子前沿

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今日荐文的作者为南京莱斯信息技术股份有限公司专家程健，中国电子科技集团公司南京二十八研究所专家杜成章。本篇节选自论文《智慧城市系统工程探讨》，发表于《中国电子科学研究院学报》第9卷第3期。下面和小编一起开始学习吧~

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2008年，IBM推出“智慧地球”的概念。在IBM的大力宣传以及国内一些媒体的推动下，从2009年开始，“智慧城市”这个概念便很快在我国一些地方盛行起来，并迅速地成为各地信息化建设的代名词。

从短短四年多的发展趋势来看，今后我国的智慧城市只会更多。因为，在一些地方政府看来，不叫智慧城市，信息化工作就没有合适的口号；不叫智慧城市，就显得自己很愚蠢，就是“笨蛋城市”。这种奇怪的心理是导致近年来智慧城市一边倒地主导我国地方信息化建设的一个重要原因。

这种奇怪局面迫使我们有必要深入审视当前智慧城市建设热潮可能隐藏或掩盖的问题，并提出有针对性的改进建议。

1.智慧城市建设模式差异和存在问题分析

从智慧城市发展实际来看，对于智慧城市认识并不一致，不同地区、不同部门对智慧城市建设内容往往认识不同。智慧城市犹如一个泥团，在不同人手里会被捏成肥廋不同的泥人。当前所谓的智慧城市其实一点也不“智慧”。

1.1 建设思路和模式差异

IBM的智慧城市概念实际是智能城市的概念，“智慧城市”的概念是中国特色的概念，主要表现在以下几方面：

（1）国内并未对智能项目建设给予更多关注。国外“SmartCity”侧重于智能项目建设，侧重于按行业设计，中国的智慧城市实际上是“信息化建设更有效益的城市”。国内信息化发展与发达国家差一个周期；在观念上、技术上、经验上对建设城市智能系统缺乏足够的准备。

（2）国外“SmartCity”规划往往聚焦于某项特定智能工程，基本上一次只做一件事，看清一件做一件，而不会一次规划许多工程；国内规划经常是城市整体规划，一次规划要做许多工程。

（3）国内智慧城市必须关注城市整体效益。国外较少同时规划许多工程，并没有整体的智慧城市规划，只需要关注单项工程的效益，其效果容易控制；而国内智慧城市是进行全市信息化规划，必须考虑城市的整体效益，要求智慧城市见成效难度很大。

事实上，发达国家的智慧城市有一定的共性。
一个是基础的通讯设施建设，包括等。
第二个是，这是其重要的抓手。
第三是智能技术在环保、节能方面的应用，包括低碳住宅、节能住宅等。

1.2 中国智慧城市建设存在的主要问题

从目前来看，绝大多数的智慧城市试点项目还处于初级阶段，还缺乏站在更高层面的总体规划，还有许多问题需要克服，还不可能充分体现出对今后城市发展的影响。

（1）有些城市开展了智慧城市的规划，目标非常宏伟，内容包罗万象，看上去非常美好，但实际操作起来非常困难，缺少有序推进的规划思路以及相关的资源利用和保障；

（2）也有大量智慧城市试点项目从某个领域作为切入点，相对而言容易达到目标，见到成效，但对于跨领域的信息资源整合、共享应用等方面不够重视，这样的智慧专项系统仅仅是某个行业和领域的系统，在智慧城市系统中缺乏生命力和发展潜力；

（3）有些城市简单的将各部门拟建的信息化项目拼成一个大包，再贴上“智慧城市”的标签就算是智慧化了。搭了智慧城市建设的顺风车，实际上与智慧城市建设的初衷相背离；

（4）智慧城市建设机制上有待进一步探索，单靠政府投资很难持续推动智慧城市的建设和发展，如何激发社会力量参与是面临的重要问题。不少专家认为，特别要避免单纯把智慧城市建设作为政绩工程和争取国家投资的手段。

（5）对智慧城市建设是一个复杂的系统工程认识不足，对整个工程的规划、设计、建设、评审、验收、运行、维护及今后发展没有一个系统的计划，作一步看一步，智慧城市取得预期效益困难。

因此，进行中国特色智慧城市的建设尤为重要，要解决中国城市发展的问题。包括提高基本公共服务水平、加强和改善城市的社会管理能力、解决城市生态环境的问题等。

2 智慧城市建设是一个系统工程

智慧城市是一项复杂的系统工程，这点不用质疑。我国智慧城市建设特别地级市以上的城市建设，必须采用系统工程的理论和方法去建设。否则很难实现预期目标。

2.1 智慧城市是一个什么样的系统工程

智慧城市不仅是一个信息化工程，技术工程，也是一个庞大的社会工程，它涉及范围广，技术面广是罕见的。它有如下几个特点：

（1）智慧城市是一个复杂的，相互作用的系统。在这个系统中，信息技术与其它资源要素优化配置并共同发生作用，促使城市更加智慧的运行。

（2）智慧城市是城市发展的新兴模式。智慧城市的服务对象面向城市主体——政府、企业和个人，它的结果是城市生产、生活方式的变革、提升和完善，终极表现为人类拥有更美好的城市生活。

（3）智慧城市建设必然以信息技术应用为主线。智慧城市可以被认为是城市信息化的高级阶段，必然涉及到信息技术的创新应用，而信息技术是以物联网、云计算、移动互联和大数据等新兴热点技术为核心和代表。

智慧城市将成为一个城市的整体发展战略，作为经济转型、产业升级、城市提升的新引擎，达到提高民众生活幸福感、企业经济竞争力、城市可持续发展的目的，体现了更高的城市发展理念和创新精神。

2.2 用系统工程理论和方法建设智慧城市的重要性

系统工程是实现系统最优化的科学，是运用系统思想直接改造客观世界的一大类工程技术的总称。系统是由互相关联、互相制约、互相作用的若干组成部分构成的具有某种功能的有机整体。人们在长期的社会实践中逐渐形成了把事物的各个组成部分联系起来从整体角度进行分析和综合的思想，即系统思想。系统思想古已有之，但系统工程的诞生却是近50年来的事。随着科学技术的迅速发展和生产规模的不断扩大，迫切地需要发展一种能有效地组织和管理复杂系统的规划、研究、设计、制造、试验和使用的技术，即系统工程。

系统工程方法是一种现代的方法，也是一门基本的。系统工程方法把要处理的问题及其有关情况加以分门别类、确定边界，又强调把握各门类之间和各门类内部诸因素之间的内在联系和完整性、整体性，否定片面和静止的观点和方法。在此基础上，它没有遗漏地有区别地针对主要问题、主要情况和全过程，运用有效工具进行全面的分析和处理。

系统工程方法的特点是整体性、综合性、协调性、科学性、实践性。

在智慧城市建设中，许多城市规划都是同时规划和设计了许多智能系统，如果不从整体去考虑整合，对这些系统进行优化、共享、互通互联设计，就很难发挥这些系统的整体效益。系统工程方法是人类在自然科学和领域的不断实践中而产生的一系列科学处理问题的方法，它包括整体观念、综合观念、科学观念、等。但是,许多城市在智慧城市建设中应用系统工程论和方法不够重视。在建设中遇到很多意想不到问题。

所以只有利用系统工程方法来建设智慧城市才能实现智慧城市基本目标，达到系统整体优化的效果。

3 运用系统工程理论和方法建设智慧城市探讨

怎么样利用系统工程方法，来化解建设过程中出现的问题。主要体现在智慧城市开发建设的全过程。

3.1 利用系统工程的方法开发智慧城市建设过程

系统开发过程也是对系统的认识不断深化的过程。人们不可能一开始就对系统所涉及的专业技术，各部分之间的信息、能量、物质沟通关系有清晰的认识，所以必须遵循分析-实践-再分析-再实践的反复认识过程。这里的实践常常是指对分析结论的验证试验。开发过程中分析、综合的思维过程和系统工程活动如下图1所示，常称为系统工程过程（SEP）。

图 1 系统工程过程

系统工程过程是一个自顶层开始，依次反复应用于开发全过程的、的问题解决过程，它把要求逐步转化为系统规范和一个相应的体系结构。

系统工程过程的每一个步骤都可以是一个循环过程，对前一个步骤进行重新访问。系统工程过程的输出是一套明确定义系统设计、研制和试验的文件。

传统的系统工程，一般一次只作一系统。而智慧城市系统工程一次会规划许多系统，因而在设计和规划流程时，特别强调系统总体分析，总体设计，总体综合集成的概念，这也是在新时期下对系统工程理论应用的发展。智慧城市系统分析设计，开发的过程也是对智慧城市系统工程系统的认识不断深化过程。随着技术发展，技术创新速度加快和应用的不断提高，智慧城市系统工程流程也会随之变化，但无论如何变化，系统工程的基本宗旨是实现系统最大优化和最终目标没有变。开发的智慧城市系统工程工作流程用下图来表示：

图 2 智慧城市系统工程流程图

3.2 按照智慧城市系统工程流程实施，规避系统建设失误

许多专家分析当前智慧城市建设存在问题时都指出，智慧城市建设必须要进行顶层设计，殊不知顶层设计仍是智慧城市系统工程的前期工作的一部分，实际上系统工程中每一阶段，每一过程都是实现系统工程整体优化，得到预期目标的所必须作的工作，也只有各部分，各个阶段都要设计好，建设好，整个系统才能实现优化。才能规避系统建设顾此失彼，建设失误等问题。因此必须重视智慧城市流程中各阶段任务的实施。

（1）重视对城市发展战略的研究分析

这是智慧城市建设时进行规划设计的前提，智慧城市建设是为实现城市发展战略服务的。也是我们制定智慧城市总体需求的依据。

（2）制定符合城市发展愿景的需求总体规划

需求总体规划是智慧城市建设的依据，需求总体设计的前提是明确系统的概念，随着需求总体设计深入，系统概念将变得越来越具体。导出详尽的系统概念并没有特定的程序，一般情况下，人们按照给定系统目标、经验和专业知识来创造系统概念。

开发系统的物理逻辑架构体系需要对系统概念明确的定义和理解。因而根据对城市发展战略研究分析制定出切合实际的某一个发展阶段需求目标和任务是非常重要，这是智慧城市顶层设计依据。

进行需求总体规划设计，就是为了保证需求目标完整性，前瞻性，可行性。

（3）进行系统的顶层设计

怎样实现城市发展的需求目标，必须进行顶层设计，从顶层设计内容上看，顶层设计主要包括业务架构设计、信息架构设计、系统架构设计、技术架构设计，力图通过图形、文本、表格等形式，提供准确直观的体系结构框架、科学有效的体系设计过程、规范、设计标准的参考资源，以实现相关人员对顶层设计的一致理解。顶层设计也规范了智慧城市系统规划的要点。

（4）进行可实现的系统规划

顶层设计有了，系统如何作，要进行规划。在系统规划阶段，主要的任务是根据定义系统的概念，明确建立系统的必要性，在此基础上，明确系统的目的和确定系统的目标。同时提出智慧城市系统工程应具备的环境条件及估计系统所有的各种制约条件，还有系统建成的期限，系统投资限额等内容。

（5）智慧城市总体设计要点

智慧城市总体设计主要进行系统物理架构设计和系统综合集成设计，要能把智慧城市中众多的系统、分系统等集成为一个大系统，实现1+1>2的总体效果，也要对各个分系统，子系统提出集成要求。系统总体设计是系统详细设计的主要技术依据，没有进行总体设计就设计分系统这是造成信息孤岛最直接的原因。

（6）智慧城市详细设计要点

详细设计是分系统、子系统的设计，它除了实现本系统任务目标外，还要完成系统总体对本系统的要求，以便通过设计实现总体目标。

（7）智慧城市系统实施和验证

系统验证主要检验通过系统建设是否达到系统预期的目标，没有达到要进行反馈整改，达到后进行系统运行和服务。

（8）智慧城市系统发展与过度

目前，智慧城市建设只是初级阶段，系统完成后，智慧城市还要向更高阶段过度，如何传承过去继续发展，这是要进一步考虑的问题。

从以上智慧城市系统工程各个环节的任务和要点不难看出，系统工程就是要求系统建设必需严格遵循和执行系统工程流程，各个环节和内容。以此来保证系统建设质量和效益。当然流程的各个阶段都有方法和技术理论的支撑，这里就不累述了。

4 智慧城市系统工程设计创新探讨

系统工程方法是现代科学技术与社会实践相结合的产物，它要求人们在运用现代科学技术的同时，充分发挥人的，大胆地进行系统的概念开发和结构开发，以实现系统的最优效果。

4.1 智慧城市建设思维模式创新探索

传统思维模式是根据使用单位制定系统需求进行设计的，这种模式存在两方面不足：

（1）总结过去不足，过去系统有用部分继承不足，建设中是遇到困难和问题总结不足，设有能引起现在的重视。

（2）现在系统建设对未来系统发展和可能出现的问题思考不足，设有实现系统传承。

智慧城市系统工程建设要进行过去、现在、未来系统建设因果关系研究。不但要总结过去，立足现在，还要展望未来。

创新系统工程“因果论” 因果关系，实现系统可持续发展。

所谓系统工程“因果论” 思维模式，就整个系统工程的分析、设计、建设要考虑过去、现在、未来的关系。要克服工业化建设初期，不考虑工程建成后对环境污染的影响，造成严重后果的作法。

4.2 综合集成方法创新探索

综合集成方法的目的是实现系统信息的互通，互联与共享，建立集成模式，发展系统综合集成技术。传统的系统集成技术是把大系统中包括的各个系统，子系统，通过接口，协议，规程把它们集成为一个大的物理系统。现在提出云集成虚拟整合模式。这些分系统，子系统都是智慧城市系统组成部分，平时都在独立运转，当高层需要时，按需把这些系统通过云计算、云接口把它们虚拟整合集成起来，进行信息的互通，互联与共享。这样大大减少了系统硬集成费用，也减少了硬存储，计算设备购置费用。实现了灵活地按需集成，动态集成。这里提出了云集成的概念。