王家耀院士 | 新型智慧城市“大腦”就是時空大資料平臺

來源：泰伯網

摘要：新型智慧城市建設的任務包括五點，首先是大力實施“網際網路+城市”行動；二要加強體制機制創新和城市資源整合；三要推進工業化、資訊化、城鎮化、農業現代化融合創新；四要著力解決“城市病”（交通擁堵、環境惡化、洪澇災害等）和民生領域（醫療健康服務、教育、就業、住房等）的問題；五是構建無處不在的惠民服務體系和透明高效的政治治理體系。

8月10日，首屆粵港澳大灣區地理資訊發展高峰論壇在珠海舉行，中國工程院院士王家耀在會上做了特邀報告——新型智慧城市與時空大資料平臺。

眾所周知，當今城市規模越來越大，問題越來越多，解決城市問題傳統的方法已經力不從心，必須進行新探索，開闢新路徑。

以下是現場實錄。

我今天想就新型智慧城市建設和時空大資料平臺的問題跟大家進行討論。下面我講幾個問題：一是我國城市資訊化的基本程式；二是新型智慧城市的內涵、目標與任務；三是新型智慧城市的總體架構；四是新型智慧城市建設的基本思路和技術路線；五是時空大資料平臺在新型智慧城市中的作用。

新型智慧城市建設是一個巨大的系統工程，錢學森先生曾經有一段話，他說：“馬克思、恩格斯的辯證主義認為，物質世界是由無數相互聯絡、相互依賴、相互制約、相互作用的事物和過程所形成的統一整體。”

我國城市資訊化的基本程式大體分為三類：

一是數字化，將城市各部門、行業資訊的傳統物理媒介（紙質表格等）轉變成計算儲存的數字系統，從而提高城市各部門、各行業“個體”的效率。

二是網路化，把分散的城市各部門、行業的數字化要素、單元和系統連線起來，形成各部門、行業互聯互通的城市資訊流系統，從而提高整體效率。

三是智慧化，對已有的城市資訊流系統進行深入分析，找出其中的瓶頸或可以優化的環節，用人工智慧技術加以解決，提高自動化和智慧化程度。在進行數字城市、智慧城市建設的時候必須要遵循這樣一個規律。

我國城市資訊化是怎麼發展的呢？

在1998年召開了第一屆數字城市國際學術研討會。2007-2009年，成立了中國“數字城市”建設方案及推進戰略研究，這個專案2009年完成了，也提交了院士建議。在這個基礎上，2010年在蘇州做了“智慧蘇州”規劃綱要（2010-2015），同時舉辦了蘇州智慧城市的論壇。隨後，智慧城市建設的數量得到了很快的發展，據檔案記載已經達到了386個。我對這個數字還是有點看法的，這個提法有某種程度的誤導。

新型智慧城市的內涵、目標與任務。

新型智慧城市怎麼提出來的？為什麼要提出新型智慧城市的問題，有以下這幾個方面的情況：

首先就是數字城市→智慧城市建設中存在的問題，其中最主要的就是資訊孤島問題，沒有解決資訊互通。第二個問題就是需求，在這種情況下需要加強頂層設計、統籌規劃、科學引導、有序推進。第三就是在措施方面，就當前我國智慧城市建設的混亂現象，我曾經提過一個人大提案，由中國網信辦和中國發改委牽頭，2016年5月聯合成立了新型智慧城市建設部級協調工作組。

什麼是新型智慧城市呢？

我們走過了數字城市、智慧城市和新智慧城市這麼一個歷程，所謂智慧城市我們是指通過網際網路把無處不在的智慧感測器連線起來形成物聯網，實現對物理城市的全面感知，這樣來解決各個方面的智慧化的決策支援問題。

所謂新型智慧城市，(因為中央在2016年召開了全國新型智慧城市的工作會議，與新型城鎮化工作會議相匹配，就提出了新型智慧城市的問題)，是適應新型城鎮化建設需要，以資訊化創新引領城市發展轉型，全面推進新一代資訊通訊技術與城市發展融合創新，加快工業化、資訊化、城鎮化、農業現代化融合，提高城市治理能力現代化水平，實現城市可持續發展的新路線、新模式、新形態。

新型智慧城市的目標包括，實現“以人為本”的指導思想，實現“以人為本”的指導思想，以人的“幸福度”“獲得感”作為新型智慧城市建設的價值取向；實現“資源驅動發展→創新驅動發展”的城市發展模式轉型，以創新引領城市發展；實現“網際網路+”、時空大資料、雲端計算等新興資訊科技與城市發展融合創新，提高科技創新能力，構建技術創新體系，消除“孤島現象”；實現城市管理治理能力的現代化，促進城市可持續發展。

新型智慧城市建設的任務包括五點，首先是大力實施“網際網路+城市”行動；二要加強體制機制創新和城市資源整合；三要推進工業化、資訊化、城鎮化、農業現代化融合創新；四要著力解決“城市病”（交通擁堵、環境惡化、洪澇災害等）和民生領域（醫療健康服務、教育、就業、住房等）的問題；五是構建無處不在的惠民服務體系和透明高效的政治治理體系。

那麼，新型智慧城市“新”在哪，“智”在哪？

所謂新，包含三個方面：

新理念。創新、協調、綠色、開放、共享的發展理念。服務化理念，一切為了服務，一切都是服務；以人為核心，成為新型智慧城市的基本價值取向。

新思維。“網際網路+”思維，（時空）大資料思維。認識網際網路、適應網際網路、使用網際網路；一切靠（時空）大資料說話、憑（時空）大資料決策。

新方法。系統科學與系統工程方法。把新型智慧城市建設作為一個複雜巨系統工程。

所謂“智”我把它概括成以下幾點：智慧感知（無處不在的感測器，實現全面、綜合的感知感測，實時智慧地獲取城市各種資訊）、全面互聯（通過物聯網將無處不在的智慧感測器連線起來，通過網際網路實現感知感測資料實時傳輸和儲存）、深度融合（將多源異構資料融合為一致性的資料）、資源共享（實現DaaS、SaaS、PaaS、IaaS、KaaS）、協同運作（和諧高效執行，達到城市執行的最佳狀態）、智慧服務（為人們提供各種不同 層次、不同要求的低成本、高效率的智 能化服務）、激勵創新（政府、企業、個人進行科技和業務創新應用）。

建設數字城市相當於有了“車”、車上有了“貨”；車要開動，貨要流動，因此必須網路化（無線城市），相當於建設高速公路（資訊高速公路），有了資訊高速公路資料才能流動。但高速公路上也會產生各種問題（資訊不能高效、有序、可控流動，資訊不能共享、出現資訊孤島），必須有新理念、新思維、新方法，這就要建設智慧城市。

我個人認為，新型智慧城市同智慧城市並無本質區別，只是更加強調智慧城市建設與工業化、資訊化、城市化、農業現代化的融合發展。

數字城市是城市資訊化的初級階段，無線城市（網路化）是橋樑或紐帶，智慧城市是城市資訊化的高階階段，新型智慧城市是新型城鎮化條件下智慧城市水平的進一步提升。

我們要把過去有用的東西都利用起來。

新型智慧城市的總體架構及其體系。

在講這個問題的時候我還要引用錢學森先生的一段話，“什麼叫系統？系統就是由許多部分所組成的整體，所以系統的概念就是要強調整體，強調整體是由相互關聯、相互制約的各個部分所組成的。系統工程就是從系統的認識出發，設計和實施一個整體，以求達到我們所希望得到的效果。”

根據這樣的思想，我們可以給出智慧城市整體的架構。

首先，我們可以有智慧政務系統架構，發改委提倡的四大基礎資料庫到現在很多地方並沒有建好，所以智慧政務體系應該按照這樣的體系架構來做它。其次是智慧電子商務與現代物流，以及智慧企業框架。還有智慧社群服務，包括物業管理系統、生活服務系統、網路資訊平臺等等。這樣就構成一個新型智慧城市的體系架構。

那麼新型智慧城市怎麼做？

首先要有指導思想，而且要認識到智慧城市建設是一項長期的戰略任務。有的城市說三年五年就建成智慧城市了，甚至藍皮書上講什麼時候我們有幾百個智慧城市要建成，這個我認為是不靠譜的。

二是規劃先行。要充分調查研究，搞好新型智慧城市頂層設計。要做長期規劃、中期規劃、短期規劃，這樣不至於換一屆領導就把前面的全部推翻。

三是示範引領，制定示範城市選擇條件，確保試點要解決的問題。一定要示範，但也不是前段時間搞的智慧城市都來做示範。

四是打牢基礎。包括新一代資訊通訊網路基礎建設和時空大資料平臺（時空資訊雲平臺）等工作。

五是邊建邊用。這也是一條基礎原則。

六是注重實效。堅決杜絕面子工程、形象工程。

七是統籌協調。

另外，智慧城市建設要根據這樣的思路來推進：一是以系統工程理論和方法為指導，探索建設新型智慧城市的最佳路徑，創新技術架構、體制機制、建設運營模式，保證長期可持續升級發展。

二是以智慧感知、多源融合、開放共享、深度挖掘和智慧服務為指導，探索構建時空大資料平臺的技術體制，充分發揮其在新型智慧城市建設中的“大腦”作用。

三是以新一代資訊通訊網路技術和天空海一體智慧感知技術為支撐，探索充分利用物聯網、大資料、雲端計算和“人-機”智慧融合式時空大資料融合、分析、挖掘與視覺化技術，以及智慧服務技術，構建新型智慧城市建設的技術路線。

四是借鑑吸收國內外智慧城市建設經驗，結合我國實際，創新構建新型智慧城市建設的標準體系和網路空間安全監控體系，保證新型智慧城市建設和執行的安全、穩定、可行和高效。

我把時空大資料平臺作為新型智慧城市的“大腦”。

我看了很多智慧城市頂層設計的本子，千篇一律，他們強調的是4G、5G，沒有更多地強調這4G、5G上搞什麼東西。所以我強調必須要交叉融合。

時空大資料，我剛開始提出來的時候很多人不理解，有的人甚至反對。包括所有的大資料都是時空大資料，這是我基本的觀點。

我們首先要樹立大資料的哲學時空觀。哲學上有個基本的原理，就是空間和時間構成了運動著的物質存在的兩種基本形式，所以說空間和時間也是相互聯絡的，時間和空間是一個基本的觀點。

二是社會治理的時空觀。上海為什麼發生踩踏事件？就是一個時間空間的問題，什麼時間什麼樣的空間能夠容納很多人，這是固定的。我們對時間和空間的問題觀念很淡薄。

三是作戰智慧的時空觀。拿破崙有句名言，“戰略是時間和空間的使用藝術。”進入21世紀以後，我們有了無人機群，所有所謂無人的作戰模式都是離不開時間和空間的。

四是世界表達的時空觀。這麼複雜的世界我們怎麼表達？這個表達也靠時間和空間，我們就是通過時間、空間學習萬事萬物。

五是大資料的時空觀。資料最早源於 “ 測 量 ”， 沒有測量就沒有資料 ， 沒有資料就沒有科學，沒有測量也就沒有科學。測量，是人類最早的科學活動。廣義地說，資料是人類活動的產物，大資料是包括人類活動在內的事物（現象）運動變化的產物。包括人類活動在內的事物（現象）的運動變化都是在確定的時 間和空間中進行的，所有大資料都是在一定的時間和空間產生的，都有時間參照 和空間參照兩個基本特徵。這就是大資料時空觀，大資料本質上都是“時空大資料”。我們可以把它簡單地稱為大資料。

時空大資料，指基於統一的時空基準（空間參照系統、時間參照系統），活動（運動變化）於時間和空間中與位置直接（定位）或間接（空間分佈）相關聯的大資料。

時空大資料的型別與構成。一類是時空框架資料，還有一類是時空變化資料，這兩類融合在一起就構成了時空大資料。

什麼是時空大資料平臺？我理解就是把分散和分割的大資料匯聚到一定的平臺上。時空大資料平臺是大資料的核心價值，沒有這樣一個平臺大資料確實也發現不了它的價值。它是大資料發展的高階形態，也是大資料時代的一個解決方案。

時空大資料平臺到底怎麼用？我這裡提出一個通用時空大資料平臺，這個通用時空大資料平臺怎麼用？我們採用通用時空大資料平臺+的模式來解決它的應用問題，所謂+就是+民用、+軍用。我們可以把民用的很多資料融合在這個平臺上，來構建新型智慧城市的“智腦”，構建政府綜合決策支援系統、各部門業務系統等等。

時空大資料平臺怎麼構建？從目前資訊科技發展的水平來看，時空大資料平臺構建可以採用四種既有共性又有特性的技術體制。包括，基於網路服務（Web Service）的空間資訊共享和空間資料互操作技術模式，基於網格服務（Grid Service）的資訊資源共享與協同工作（協同解決問題）技術模式， 基於雲端計算的時空資訊服務模式，以及基於網格整合與彈性雲的“混合式”時空資訊服務模式。

這四種模式都是採用面向服務的體系架構（SOA），都是解決共享與服務的問題，但是共享的程度和服務的範圍、方式是不完全相同的。網路服務與網格服務的技術標準有相同的，也有不同的，網路服務與網格服務的大趨勢是相容或“融合”，但標準是統一的國際或國家標準，服務提供方、請求方都必須清楚；而云服務標準可以是內部統一的，使用者不必清楚。

關於標準的問題，可以說國外目前的標準相對還是比較完整的，已經比較成熟。國內在測繪地理資訊部分的標準也是比較完整、比較成熟的，但是我們的網路服務、網格服務、雲服務的標準目前來講參照國外的比較多。

城市是一個複雜巨系統，涉及到自然、社會、經濟、人文等方方面面。智慧城市是城市這個複雜巨系統的數字化、網路化、智慧化過程，是人的自然智慧與計算機人工智慧的深度融合，也是一個複雜巨系統，涉及到組織管理科學方法——系統工程。新型智慧城市由多個系統及其子系統組成，系統之間、子系統之間、系統與子系統之間有著密切的關係。因此，新型智慧城市建設必須遵循系統科學理論和系統工程的方法。

未來智慧實驗室是人工智慧學家與科學院相關機構聯合成立的人工智慧，網際網路和腦科學交叉研究機構。

未來智慧實驗室的主要工作包括：建立AI智慧系統智商評測體系，開展世界人工智慧智商評測；開展網際網路（城市）雲腦研究計劃，構建網際網路（城市）雲腦技術和企業圖譜，為提升企業，行業與城市的智慧水平服務。

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