十位院士眼中的智慧城市
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绿色、低碳、感知、智能、孪生，学术界、产业界孜孜不倦探索者城市的 “未来模样” 。
作为在智慧城市最前沿的一批研究学者，李德仁、王家耀、郭仁忠、周成虎、孟建民、邬贺铨、高文、王坚、尹浩、吴志强，他们如何看待智慧城市的过往？他们眼里，城市如何跨越过去几百年的必然缺陷，构建一套更科学的范式？他们又是如何勾勒城市的 “终极” 图景？
智慧城市建设是 “一把手” 工程，需要 “运营脑”
智慧城市=数字城市+物联网+云计算，这是李德仁院士拟的关于智慧城市的公式。李德仁院士认为，智慧城市是基于数字城市、物联网和云计算建立的现实世界与数字世界的融合，以实现对人和物的感知，控制和智能服务。智慧城市对经济转型发展、城市智慧管理和对大众的智能服务具有广泛的前景，从而使得人与自然更加协调发展。
在 2019 中国智慧城市科学发展大会上，李德仁表示：智慧城市是当今城市发展的新理念和新模式，是推动政府职能转变、推进社会管理创新的新手段和新方法。借助物联网、云计算、移动互联网等信息化技术，实现政府管理，经济发展、民众生活模式转变。
因此智慧城市建设是一把手工程，需要根据每个城市特点，做好顶层设计和整体规划，建立智慧城市运营中心和运营脑，让城市智能起来。
李德仁进一步解释道，智慧城市需要一个基于云计算的运营脑来管理，由市级主管领导牵头，成立智慧城市运营中心，任命城市运营官，下设联席会议委员会和管理办公室，管理四件事情：城市 IT 的运维中心、大数据中心、城市运行监控和指挥中心、智慧服务中心
智慧城市建设是复杂巨系统工程
2019 年在首届粤港澳大湾区地理信息发展高峰论坛上，王家耀院士表示，新型智慧城市建设是一个巨大的系统工程，涉及到自然、社会、经济、人文等方方面面。智慧城市是城市这个复杂巨系统的数字化、网络化、智能化过程，是人的自然智能与计算机人工智能的深度融合，也是一个复杂巨系统，涉及到组织管理科学方法——系统工程。
王家耀表示道：新型智慧城市建设首先要把握方向，智慧城市要尊重城市信息化发展的规律，绝不是三年两年就能完成的，要规划先行，示范引领。要打牢基础，推动新一代网络基础设施和时空大数据平台的建设，边建边用，注重实效，统筹协调。
在王家耀院士看来，新型智慧城市由多个系统及其子系统组成，系统之间、子系统之间、系统与子系统之间有着密切的关系。因此，新型智慧城市建设必须遵循系统科学理论和系统工程的方法，才能得到应有的效果。
数字孪生城市成为智慧城市建设新路径
“智慧城市的价值应该在通过防灾减灾、保障城市的安全健康运行来体现，而不是在突发事件中发挥的作用来体现。” 这是郭仁忠院士对于智慧城市的价值定义。
郭仁忠院士看来，此前国内很多城市所发布的智慧城市规划，都是在 “单点突破”，也可以称之为阶段性成果。但分头建设产生了两个问题，一是信息孤岛问题，二是重复建设甚至低水平重复建设问题。而随着分头建设的持续深入，各领域之间的数据壁垒也将越来越高，未来打通之时也将付出更高的成本。因此智慧城市要有顶层设计，并且基础设施要先行。
由于城市是一个地理空间，需要进行实体城市的数字化表达，而所有城市对象 (物件、事件) 均具有位置 (点、域、路径)，所有数据都是对对象的描述，所以城市问题是空间问题，必须表达空间关系。而数字孪生城市通过数字化表达方式把城市的空间完整的精准刻画出来，把城市空间分析模拟优化，再此基础上来保证智慧城市的建造。
同时郭仁忠院士表示，智慧城市是共建的概念，这里面其实有一个角色的问题，我们建城市的时候，城市的基础设施，公共服务产品，总体上是政府提供。同样智慧城市的基础设施也应该由政府当一把手来建设，政府投资。而企业则可以为政府提供数字智能化建设，发挥作用，贡献力量。
在智慧城市的运营中，也应该有政府牵头组织运营团队，而这个运营团队则也需要企业参与进来。
智慧城市不仅仅是数字化，而是让人与自然、社会更加和谐
“城市就跟人一样，是个生命体，让数据多走路，让老百姓少走路的提法，可能变成数据不孤独了，人孤独了。所以，我们要改变不仅仅是数字化，而是让人和自然、人和社会更加和谐。” 这是周成虎院士对于智慧城市的定义。
周成虎院士指出，我国城镇化率已达到 55% 以上，有 7 亿多人口分布在 600 多个城市和 2 万个建制镇，预计到 2030 年还将新增 4 亿城市人口。然而，由于城镇化速度过快，现在众多城市出现了诸如 “鬼城” 、“看海” 等问题，产生了城镇化速度与城市发展质量之间的矛盾。解决的办法之一就是建设智慧城市，因为大数据等现代信息技术迅猛发展，给城市治理创新带来的机遇。
对于智慧城市建设，周成虎院士认为，首先必须理解智慧城市的精神战略，智慧城市的拓展力和深度，其次需要考虑政府的投入产出，要关注老百姓，市民的问题，政府主导以人为本，这样才有可能从历史、现在和未来，从自然、人文社会经济，从投入产出这四个角度将智慧城市进行下去。
其中有 5 个方面，在周成虎院士看来是必须关注的。1) 产业升级；2) 社会治理；3) 生态环境保护；4) 民生改善；5) 基础设施。只有这五个方面都关注到，我们才有使我们的智慧城市落到实实在在之处。
城市管理者应有 “功成不必在我” 的规划思路
“智慧城市是具有很大发展空间的市场，我们很难预判什么时候能建成智慧城市、未来生活的智能化程度。因为，智慧城市的建设、智能产业的应用都是无止境的。” 日前，中国工程院院士邬贺铨在接受媒体采访时肯定了智慧城市建设在抗击新冠肺炎疫情中发挥的重要作用，同时，对智慧城市未来发展提出展望。
在邬贺铨院士看来，智慧城市建设还需要进一步完善。首先，5G 网络建设深入发展，5G 基站建设速度不断提升。同时部分地区在智慧城市建设过程中过分追求高大上，但是并未真正发挥作用。而智慧城市建设是一个长期的过程，要有一定的耐心，不可能一步到位，城市管理者应该有 “功成不必在我” 的规划思路，智慧城市的最终目的是带动城市发展，为百姓做实事。
而对于智慧城市未来如何建设，邬贺铨院士认为智慧城市不是简单的产品买卖，更多的是服务，往往需要持续跟进，因此相关企业可建立一个能更好为智慧城市服务的团队，针对出现的问题及时提供服务。
其次，每个城市所处的区位不同，拥有的产业技术也不同，因此每个城市在建设智慧城市时不能直接照搬其他城市的经验，要根据自身产业特色等进行发展。邬贺铨认为，智慧城市在发展过程中，要重视云的建设，要有政府数据平台，因为这些可以为城市发展提供技术支撑。
智慧城市处于拼图阶段
“智慧城市建设正是基于人民需求、社会发展需要而提出的。” 孟建民院士说道：“智慧城市建设，其实质是利用先进的信息技术，实现城市智慧式管理和运行，进而为城市中的人创造更美好的生活，促进城市的和谐、可持续成长。“
孟建民院士认为，智慧城市应该是一个城市智慧化的一个过程，因为智慧城市很难用一个数字，一个标准来衡量。智慧城市其实在不断的累计，不断的进步，不断的发展过程当中。
孟建民院士表示，目前国内的智慧城市都处于拼图阶段。所谓拼图阶段是从各个领域各个方面，都在研究推进智慧城市的一些细分的板块和内容，有些板块已经初具规模，有些还在模模糊糊还不成形。到了某个阶段可能突然发现这个图拼出来，智慧城市清晰形象显示给大。
而现在还处在城市智慧化进程当中，智慧城市还没有成熟的清晰的过程。这也是一个好的过程，各行各业共同拼接，拼到最后就形成清晰完整智慧城市的图形。
数字视网膜，让智慧城市从 “看清” 向 “看懂” 进化
高文院士认为，在智慧城市中，城市大脑是不可缺少的一个决策支持系统，他的目的，就是把所有的传感器，不管是头像、视频或其他方方面面声音的，各种各样的数据全都汇总到城市的语音系统，最后由计算得出一个结果，去驱动对应的响应，这个过程需要人工智能的帮助。
高文看来，目前的城市大脑系统存在一定的问题。因为在城市目前的摄像头中，每一个摄像头执行单一功能，要么编码要么识别。“所以我们觉得，现在的系统不进化不演进是不行了，我们必须做人工的视觉系统。这样使得现在单一功能的摄像头尽快把它淘汰掉，换成多功能的，我们叫一多模式的摄像头，一个摄像头可以做编码，还可以做识别等等。这就是数字视网膜，一个摄像头可以既管编码又管特征编码，这样既能做存储同时也能做识别，从而对城市大脑前端视觉或者是视网膜提供最完整的支持。”
而城市大脑的城市之眼应该要克服存储难、检索难、识别难和功能多样化四大难题。现有的系统无法解决这四个问题，必须要走向智慧城市的城市大脑，整个传感系统必须进化。这就是把单一功能的摄像头升级演化成多功能的摄像头，摄像头在编码的同时要能够把所有的特征编码提取出来，放在后边进行识别，这样后边城市大脑的决策才有可能是准确的。
高文表示，作为智慧城市的大脑，应该包括比较好的数字视网膜的功能，这个功能应该是一个复眼，不像现在很多单一眼组合起来的复眼，而应该是一个功能集成，能集编码和特征编码为一体的联合优化的一套视频和图象感知系统。
没城市大脑作基础 智慧城市就是空谈
“智慧城市不是城市的未来，城市大脑是支撑城市未来发展的基础设施；人工智能不是智能技术的未来，机器智能可能更代表智能技术的未来。” 这是王坚院士做城市大脑所理解出的两句话。
在王坚院士看来，智慧城市建设首先应该将城市大脑作为基础设施平台引入到城市建设当中。换句话来说，城市大脑对于智慧城市，就如同电网对与城市一样，并不是一个方案，仅仅是一个基础设施。同时，城市大脑也至少是电网这个级别的基础设施，会被很多其他基础设施依赖，这也是它重要的地方。
对于城市治理问题，王坚表示：过去我们对 “城市” 作为一个整体，或者说作为一个体系的认识是不够的。实际上，城市是一个由许多个元素共同组成的多元主体。过去我们讲智慧城市等这些概念的时候，到最后都会变成很局部的东西，比如智慧停车场、智慧窨井盖、智慧楼宇……慢慢地，一个城市的完整体系就被碎片化了。所以每年都有新技术，但城市问题仍然越来越严重，这说明我们对城市的认识是盲目的。
理解城市大脑，首先就是要把城市看成一个完整的生命体，因为只有一个完整的生命体才能拥有大脑。“大脑” 最重要的功能是协调，之后才是去治理问题。就和人一样，手脚各司其职，大脑把它们协调起来；城市大脑也把各司其职的部门系统协调起来，共同做好一件事。
而对于城市大脑建设，王坚院士认为：真正的城市大脑建设应该是让我们的城市像一个真正的生命体一样，随着时间而成长，随着处理的事情的增多而不断积累经验，它的能力水平也在这个过程中不断提升。也就是说，我们的城市，它自己有大脑，它自己会积累知识。比如我们每一个城市管理者的管理经验都会慢慢沉淀在城市大脑里边，这个不会随着管理者的离任而消失。那么，每个人的经验都会变成城市治理的经验，这个城市的治理能力就会逐步的提升。这样的话，才是真正的智慧城市。
物联网驱动智慧城市发展
“智慧城市的特征，是利用先进的信息技术，实现城市智慧式管理和运行，进而为城市中的人创造更美好的生活，促进城市的和谐、可持续发展。” 对于智慧城市，尹浩院士是这样认为的。
大数据对智慧城市建设而言当然很重要，但是数据的来源和采集更为根本，基于数据分析进行的反馈和控制才是目标所在，这就需要打造旨在实现万物互联的物联网。这些年来，不同的行业已经开始了相应的数字化转型过程，形成了与物理世界 (现实世界) 相对应的数字世界 (虚拟世界)，而将这两者关联和融合在一起的就是物联网。
“随着数字形式和物理形式建立映射关系，当改变数字世界的映射状态时，物理世界的对象也相应会发生变化，反之亦然。这种情况一旦形成，就可以实现对万物的程序化控制。” 尹浩所描述的前景无疑是非常梦幻的，而这正是物联网致力于实现的目标，因此，相关研究报告把物联网技术列为未来最具颠覆性的技术名单前三名甚至第一名。
智慧城市建设离不开物联网，它给城市各方面带来重大变革。实践上来看，物联网成为各国智慧城市的核心基础要素，在城市管理、节能减排、智慧交通等领域广泛应用。尹浩表示，就中国而言，一半以上在建的智慧城市应用项目，如公共安全、交通、医疗、环保、地下管网、水务、教育，均依托物联网。它们以自动感知为基础、数据采集为手段、智能控制为核心，实现物联网技术的综合集成应用。
城市正在变成一个智能生命体
未来的智慧城市可以与人互动，未来的城市不再是一个只有道路、房屋、桥梁、河流的城市，它将是一个智慧生活的身体。
吴志强院士说道，城市是一个机器，这是城市规划在 1933 年提的，把城市分为居住、工作、交通、休闲四大功能。四十年过去，在 1973 年的马丘比丘宪章，人们认识到城市不仅是机器，还是有机体，现在我们提出城市是生命体的概念。
对于智慧城市的规划，吴志强院士表示，城市正从单体建筑，走向全系统运行管理。所有的智能建造、意识、构建，全部整合起来，形成一个新体系。因此对于智慧城市规划，则需要先知道各种的 “城市流动”，根据流动，来确定空间的形，这是智慧城市的关键。
而要实现这一规划则要从 5 个方面入手：
把 BIM 作为 CIM 的细胞——将建筑作为城市细胞。
城市物质子系统建模——建立 CIM 的工作底板，多种数据的导入。
城市时空数据的接入。
城市突发事件预警包括自然灾害，火灾，犯罪等等，能够及时启动应急管理预案。
城市蓝图模拟规划专业的特征，是具有梦想。对蓝图的描绘，通过不同的情景方案，来应对城市弹性与不确定性。