智慧城市如何实现

五、智慧城市如何实现

智慧城市是信息技术高度集成、信息应用广泛整合的的网络化、信息化和智能化城市，是以智慧技术、智慧产业、智慧人文、智慧服务、智慧管理、智慧生活等为重要内容的城市发展新模式，是城市信息化的高级阶段。智慧城市的成功实现有赖于信息技术的大发展。

阿尔温·托夫勒（章后有专栏介绍）曾预言“电脑网络的建立与普及将彻底改变人类生存及生活模式”，信息网络、数字技术等智能革命正深刻地影响着城市生产、生活、交通等各个领域。

（一）智慧城市整合系统

城市是由关系到城市主要功能的不同类型的网络、基础设施和环境六个核心子系统组成的整合系统；这六个核心子系统分别为人（people）、商业（Business）、运输（Transport）、通信（Communication）、水（Water）、能源（Energy）；通过六个子系统的整合协作相互配合，可以有效地促进整个城市管理系统的执行力和高效性^[2]。下面我们分别介绍每一个子系统:

人:城市中人的系统涉及人的数量、健康和社会网络。包括公共安全（火情、情和疾病）、医疗、教育和市民的生活质量。

商业:城市的商业系统遵循着一定的行政规章和政治环境规范，包括商业计划的调节，对外开放和投资，劳工立法和产品市场的立法。城市以商业系统作为它繁荣的基础，随着城市在政治和经济领域里扮演角色的日益重要，如何解决在哪些领域需要制定法律和怎样执行这些法律的问题变成了衡量一个城市商业系统有效性和高效性的核心问题。

运输:城市的运输系统包括城市路网的各个方面，主要是公共交通网络、海运和空运。在城市没有采取有效交通管理措施的情况下，效能低下的交通系统会导致运输成本的增加。比如:在2005年，交通拥堵使美国经济活动中的运输环节多花费了780亿美金，拥堵发生的几小时内就可损失掉42亿美金，而且还产生了环境污染和能源浪费问题。这种浪费以每年8%的速度在增长。据估计，交通拥堵的花费在发达国家和发展中国家占国内生产总值的比重为1%到3%。随着汽车拥有数量的增加，这种成本也会不断增加。

通信:城市的通信系统包括电子通讯的基础架构，比如电话、宽带和无线网络。这种接触和传达信息的能力是现代经济的关键，也是一个智能城市的关键。

水:城市的水系统是非常重要的系统，包括整个城市的水循环、水供应和水清洁。水是人类维持生命的基本元素，随着城市规模和数量的增长，一方面水资源越来越紧缺；一方面水资源的浪费情况严重。目前，全球范围水资源有效利用率仅为47%，水资源自然流失和人为原因造成的水资源流失率达53%，每年因为水资源浪费产生的经济损失达140美元。

★全球水资源的有效利用率和每年在水资源消耗上的浪费

能源:城市的能源系统，也如它的水系统一样重要，包括能源的产生、能源运输体系以及能源废弃物的处理。能源系统最大的特点是不稳定、不充分和不可持续。

城市运行核心系统的各个组成部分是相互影响、协调合作的。比如一个城市的信息和通讯基础架构是吸引商业和投资的关键；一个城市的运输系统对于商业来说是十分重要的保障因素；水支撑着所有的经济活动，在欧盟和美国，假设经济保持不变，但对水资源的消耗在今后20年将翻一倍……在智慧城市理念规划下六个核心系统实将现充分连接并且可以彼此“对话”，城市管理核心系统对六个子系统进行统一的调度和指挥，整个系统因此变得聪明高效有活力。

城市核心系统之间关系的样图

资料来源:整理自IBM商业价值研究院:《智慧的中国，智慧的城市》，IBM公司官方网站，2009年

(二)智慧城市运作过程

如果把智慧城市比作一个功能系统，该系统由智能化的各个行业、各个社会层面、各个组织机构甚至个人组成，这些组成部分借助飞速发展的信息、网络和计算技术，为居住在这个系统内的市民创造出智慧的便捷生活。

我们可以把智慧城市的构成比作三个世界，一个是物理世界，这个世界由我们可以感觉触摸到的东西构成，是城市中的人、车，是医院、是厂房；第二个世界是以互联网组成的虚拟世界，是有线网络、互联网和无线网络三网融合。这个世界我们看不见摸不着，但我们在使用电脑、手机时可以感知得到；第三个世界是由信息技术、决策模型构成的智能世界。这个世界如同人类智慧的大脑，可以对其他两个世界所捕捉的信息进行分析，形成认知，做出正确决策。这三个世界构成了智慧城市的三个分层，三个分层叠加起来，就形成了一个崭新的城市发展空间——智慧城市。下面我们分别讲述智慧城市系统的三个分层及其运作过程:

第一层次是感知层:智慧城市系统中所有的人和物、机构和部门，都是可感应、可度量的信息源，通过运用地理信息系统、全球定位系统、遥感系统、宽带网络、多媒体及虚拟仿真等智慧技术，可以对城市的基础设施、功能、地理空间、人员进行信息自动采集。在这一层面，无数的摄像头、读卡器、感应器24小时对城市系统中的人、组织、交通、水、能源等进行检测，城市系统各微观组成元素的需求不间断地被统一提取到第二层次的网络层进行分析处理；

第二层次是网络层:通过计算机、信息网络和人工智能等技术，对第一步骤收集到的信息进行分析、推理和判断，利用机器“智慧”整合各种需求、模拟各种决策方案。这一层次相当于智慧城市系统的中转站，城市环境、公用事业、城市服务、公民和产业发展等信息被感知层收集到这一层次，利用信息通信技术中的有线网络、无线网络、互联网进行智慧地感知、分析和需求集成，并进一步上传到第三层次的应用层进行决策处理；

第三层次是应用层:通过一个中央指挥终端给各个决策方案进行打分，自动筛选最佳实施方案发出动态指令，使城市里的各个关键系统和参与成员和谐高效地协作，城市运行的最佳状态得以实现。城市系统各个微观组成部分的各种问题都将在这一层次做出反馈，城市资源被统一管理，整合决策，各部分需求有序地得到满足，城市功能更加智能化，资源浪费、交通堵塞、环境污染、效率低下等“城市病”得到缓解，智慧技术为人们创造了一个更加美好的生活、工作、休息和娱乐环境，城市经济持续繁荣。

在智慧城市中，不断发展的信息和通信技术使得整个城市实现数字化，所有城市管理工作都被转换成数据，从而整个系统都具有可计量性（感知层）；智慧城市系统有能力使用所构建的数据，建立行为模型或者把数据结果转化成有用的信息，进行信息传送（网络层）；城市功能系统的各个决策指令都是统一做出的，矛盾冲突、资源浪费和效率低下问题得到解决(应用层）。

（三）智慧城市特征

我们可以用四个方面来概括智慧城市的特征，那就是:全面物连、充分整合、激励创新、协同运作。

（1）全面物联:智慧城市系统通过智能传感设备将城市公共设施物联成网，对城市运行的核心系统实时感测，形成感测数据上传网络。

（2）充分整合:“物联网”与互联网系统完全连接和融合，将数据整合为城市核心系统的运行全图，进行整合分析决策。

（3）激励创新:鼓励政府、企业和个人在智慧基础设施之上进行科技和业务的创新应用，为城市提供源源不断的发展动力。

（4）协同运作:基于智慧的基础设施，城市里的各个关键系统和参与者进行和谐高效地协作，达成城市运行的最佳状态。

这些特征听上去非常高深玄妙，我们可以用一个简单的例子来演示其中的含义。比如一个城市的水资源管理，一直是一个非常复杂的系统，其中包括自然降水、水库蓄水、河流湖泊流域的水源、工业用水、农业用水、居民用水、市政用水、自来水系统、环保监控和污水处理；涉及包括水务、水利、环保、城建、农业和市政等多个部门及相关企业。

现在我们通过智慧技术将所有这些领域、部门和企业的数据通过一个数学模型整合在一起，前端有各种各样的传感设备收集不同的数据，中间有基于数学模型的系统把这些数据整合在一起，后端通过强大的计算力分析这些数据、得出结论并即刻传给相关部门，这样我们在水资源管理方面就能够实现“智慧”。在水管老化之前就能够及时发现并处理，而不会等到其爆裂而导致水漫街道；在枯水期来临之前能够预测所需调水和用水的量级；对于水资源污染能够早发现、早防治，让红藻、绿藻都不再泛潮……

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阿尔温·托夫勒和他的未来三部曲

阿尔温·托夫勒Alvin Toffler（1928—），美国人，世界上杰出的未来学家之一，与他的夫人海蒂·托夫勒一起创作了三部曲——《未来的冲击》1970年，《第三次浪潮》1980年，《大未来》1990年。

从20世纪50年代后期开始，随着新技术革命高潮的到来，一门被称之为“未来学”的新兴的综合性学科在国外蓬勃发展起来。记者出身的社会学家、康乃尔大学特聘教授阿尔温·托夫勒于1980年在纽约首版的《第三次浪潮》一书，是这一时期和这一学科的重要代表作。

三十年前，《第三次浪潮》引入中国之初曾给人们的心灵造成了莫大的冲击，其影响至今仍然连绵不绝。

托夫勒在这本书中将人类社会划分为三个阶段:第一次浪潮为农业阶段，从约一万年前开始；第二阶段为工业阶段，从17世纪末开始；第三阶段为信息化（或者服务业）阶段，从20世纪50年代后期开始。书中着重描述了在新科技革命影响下，人类在国家政治结构、生产组织结构、媒介传递、家庭组合、社会道德规范、消费行为、心理性格等方面正在和将要发生的种种变迁。他认为，由于新技术浪潮的出现，发展中国家可以重新和发达国家站在同一起跑线上。这一论述曾经在国内引起了巨大反响，新技术浪潮为民族的崛起带来了新的契机，更为无数年轻人提供了更有激情、更具想象的空间。

托夫勒在二十多年前预见的未来是:跨国企业将盛行；电脑发明使SOHO（在家工作）成为可能；人们将摆脱朝九晚五工作的桎梏；核心家庭的瓦解；DIY（自己动手做）运动的兴起……时过境迁，如今我们才发现托夫勒的预言竟大多已成为了现实。

《第三次浪潮》一书内容的特点在于它不仅仅是在谈论科技的进步与发展，而是浓笔描述科技力量在未来将是如何深刻地从政治、经济、文化、心理等方面改变人类社会生活的全部而并非是局部。

三十年后的事实，验证了他惊人的前瞻力。我们已经真切地感受到第三次浪潮的冲击，小到人民日常的工作生活，大到一个城市、国家甚至地球的发展，都因为信息技术的大发展发生了翻天覆地的变化。

托夫勒曾经形象地将中国分成“三个世界”:一是“第一次浪潮”覆盖的人口。这个世界居民是九亿农民，这些生活在第一次浪潮中的人们需要根本性的变革。二是第二次浪潮所覆盖的人口。人口总数约三亿，他们是生活在城镇，属于大生产的工业化社会。此外还有一小部分人口，据国家计委的分析，这部分人口比较少，约千万人，属于“第三次浪潮”所覆盖的人口，是信息时代的人口，或是知识经济时代的人口。未来世界发展的趋势是第一、第二次浪潮所覆盖的人口越来越少，而第三次浪潮人口却越来越多。

我们已经见证了这个发展趋势，国家统计局2010年第六次全国人口普查数据显示，大陆31个省、自治区、直辖市和现役军人的人口中，居住在城镇的人口为665575306人，占49．68%；居住在乡村的人口为674149546人，占50．32%。城市化进程中城镇居民占比已经接近一半。同时，农业生产机械化水平不断提高，城市信息化水平不断提高，智慧城市建设不断推进，中国正大踏步向“第三次浪潮”世界前进。

资料来源:http://baike.baidu.com.