未来城市：全面数字化转型之路

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本文为腾讯研究院《未来城市：数字时代的城市竞争力重塑》最后一章

从城市本身而言，智慧城市建设与发展的宏观环境正在发生着巨大变化，这种变化主要体现在三大方面。

一是“碳达峰”与“碳中和”目标的提出，意味着我国智慧城市的建设模式、运营方式与服务模式都将会得到相应的调整和优化。

二是人口结构的转型使智慧城市的治理与服务本身需要更多考虑特 殊群体及“无差别服务”、“城乡融合”、“跨城通办”、“跨省通办”的新 型政务服务方式将逐步实现，老龄化趋势下更智能的“人机协同”服务模式也正在到来。

三是城市竞争模式的转型。城市之间的竞争开始由单体城市的竞争转向城市群、都市圈内中心城市与中小城市的抱团式、同城化发展，由单纯的资源、政策、区位等优势与能力竞争转向如何聚合更多数字要素资源与发挥网络规模效应的博弈。

从数字化转型角度来看，我们对城市复杂巨系统的理解和技术赋能都还处于较为早期的阶段，随着信息技术的发展及城市数字化转型的逐渐深入，以新基建全面改造城市系统、数据驱动改变城市运营与管理逻辑、多元主体参与共建共治共享等会成为未来城市数字化转型新的重点。

从浅层集成到深度再造

近年来，智慧城市建设已经从重点关注单个领域转向更加关注城市级跨部门的系统集成，但其集成工作仍多为比较浅层次的硬件、数据和应用集成，属于信息化系统集成的层面。如习近平总书记所说，“从信息化到智能化再到智慧化，是建设智慧城市的必由之路”，随着城市数字化转型的提出和推进，这类浅层信息系统集成的方式，正在向各领域深度的组织和流程再造转变。

例如，当前绝大多数智慧城市建设将数字政府作为基础和撬动点。数字政府可帮助政府运行摆脱手工操作，提高办事效率，促进政府降低行政成本；可以实现数据跨层级跨部门的更高效流转，促进政府实现整体协同；也可以支持政府打通与市民之间的信息渠道，促进政府开放。

但当前，以政府为推动主体的城市治理各细分领域信息化还是由传统的供应商负责应用建设，大型集成商负责提供 IaaS 和 PaaS 层的整合能力，通常也包括数据集成等工作，在这种模式下，此类集成往往并不能改变政府各部门原有的运行模式，无法有效改善信息孤岛问题。

当前数字政府建设的主要价值是通过“数字孪生”实现“数据化”，量化描述城市的运行状态，技术要点包括：城市物理空间的数字化。以遥感、测绘、卫星定位、倾斜摄影测量、激光雷达等技术为基础，BIM（建筑信息模型）和 GIS（地理信息系统）已可在数字空间里从宏观到微观精确实现城市和建筑空间形态的三维重现。

打通各部门政务数据，解决条块分割的“数据孤岛”和“数据烟囱”。数据分割源自部门割裂，互联互通和共享交换仅为基础，只有通过高维应用，促进跨部门数据协作，提高城市综合解决复杂问题的能力，才能给数据的打通和流转以真正动力。新技术驱动下的城市部门分工整合。近年来，跨行业、跨部门的综合性协同机构已出现。众多城市组建融合规划、城管、环卫、环保、市政市容等传统部门业务的大城管部门，各种城市生命线的应急能力被整合进专门的应急管理部门，大数据局等数据主管部门自上而下统筹智慧城市建设的设施和数据。管理职能整合有赖于信息技术、通信技术的支撑。

城市运行数据，特指来自物联网的各种描述城市基础设施和车辆、人员运行状态、行为的“流”“场”数据，包括基础设施管网和设备运行数据、车辆位置和驾驶状态、人员行为等。通过城市数据平台，将上述各类环节的有关数据有条理、有结构地组织，能够查询、回溯，进行可视化分析，支撑解决部分政府协同、城市治理和服务问题，是现阶段大多数智慧城市建设的目标。在新冠肺炎疫情中，由于城市各种资源和外部条件剧烈变化，城市通过大屏应用接入越来越多维度的高频数据，通过直观可视化，帮助各级政府适应了基于海量数据的决策模式，对智慧城市发展起到了积极作用；但存在的不足是，大屏数据大多是静态和宏观数据，决策支持价值较为有限。

而正在到来的智能化建设阶段是指，事物在网络、大数据、物联网和人工智能等技术支持下，具有能动地满足人各种需求的属性，具备自适应、自校正、自协调等能力。CPS（Cyber-Physical Systems，信息物理融合系统)的概念可较好地描述智能化过程。信息系统实时监控物理世界的运行状况，物理世界又可借助信息系统进行对各类环境因素的监测、调节与控制。通过信息系统和物理世界相互渗透的反馈循环，达成安全、可靠、高效和实时的控制效果。

早期智能化系统大多是自动化的机器设备，随着物联网和人工智能的发展，一些较复杂的系统也具备了整体的智能化能力。如无人驾驶汽车，将传感器物联网、移动互联网、大数据分析等技术融为一体，通过传感器识别自身状态和环境态势，实现自动化的驾驶、避障、停车等，能动地满足出行需求。智能化的基本逻辑是，采集事物运行数据，对其历史规律进行数学建模，通过计算预测和监测对比，反向指导或控制事物运行。

智能交通是当下最典型的城市智能应用。基于摄像头、卡口、雷达、浮动车等采集路口的交通量，以及路段的行车速度等数据，通过交通领域的数学模型，计算更合理的信号灯配时，代替传统的固定程序或手动控制，提升路口乃至全路网的通行效率。

又如，人脸识别、车牌识别等视频数据的结构化处理和要素识别，是现阶段最普遍的人工智能应用。人工智能从视频数据中提取有用信息，解决了视频数据只能人工监视或事后回溯的问题。类似的还有 NLP（自然语言语义处理）和语音识别等，都是城市数据处理分析需要的通用人工智能算法。

基础设施运行领域，包括能源供给、地下管网运行以及道路车辆等，都可采用智能化手段管理。智能化的前提是对城市数据的全面感知。通过传统基础设施的智能化改造，实现全面数据采集及城市感知网的建立，基于高频度、高时空精度、多维度的数据，支持精细化建模和相对准确的短期预测推演。这一阶段，智能算法和算力已不是问题。

从连接流程到连接时空

ICT 技术的基本能力是“连接”和“计算”，并通过“连接”改变要素之间的关系，尤其是时空关系，这是所有信息化问题研究的基本命题。

时空关系是社会空间与物质空间之间连接的纽带，在低速、低频场景中，简单的时空维度下，二者更多表现为静态的耦合关系。而当信息空间叠加于物质空间、社会空间之上时，拓展了此二者的维度和连接方式的可能性，呈现了更丰富的时空特性，最基本的表现就是对时空的压缩、解耦与重组。

在技术发展的不同阶段，ICT 技术连接的对象、连接的强度，以及消除信息不对称的能力是不同的。

互联网时代，解决的主要问题是对人的连接。从电报、电话、无线通信 1G—5G，人们几乎完全摆脱了空间的束缚，实现人与人接近全息的信息交流，也诞生出 BAT、谷歌和苹果这样的科技企业。现阶段的智慧城市建设和数字政府应用，主要也是通过互联网高效连接政府内部的业务流程。

物联网时代，解决的主要是对物的连接。低功耗、广覆盖、大连接数，实现了对从智能家居到基础设施，所有空间和设施运行状态的感知与控制。

而正在到来的“互联网下半场”，我们将要面对的，无疑是更丰富的连接场景、更多的产业机会。可以说，产业互联网时代，我们将重新发明所有的产业和商业模式。在连接“人—物”之后的下一步，会是人和物体与空间容器的连接，形成新的“时空场景”，然后通过时空算法去精确匹配各种资源及供需关系。新零售的三要素“人—货—场”，其实就是这种“人—物—空间”关系在特定领域的映射。这种对时空资源供需关系的高效匹配也就是智慧城市的基本逻辑。而这些，也是未来商业模式的核心。

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人居环境各子系统演进的一种趋势是，功能、设施、服务与固定的空间解耦，并通过“流、场、网”的连接，在时空维度上重新耦合，创造出无数新的商业模式。

共享单车、网约车、快递外卖等，都是典型的时空资源动态匹配场景，设施和服务的需求与供给都是动态变化的，需要的是高频动态的连接与计算能力。更进一步的，则是空间功能与实体空间解耦，并通过装配式建造、智能传感器等实现空间、功能与用户需求的动态匹配。

ICT 技术带来的功能与实体空间的解耦和重构，改变了空间运行的基本逻辑。在产业层面，重构产业空间的组织逻辑，响应制造业和农业的无人化、C2M（用户直连制造）定制化的趋势，重新布局城乡产业分工；在城市层面，工作、生活与游憩在时空上融合，自动驾驶和新能源车辆改变城市的交通组织模式乃至基本结构；在街区层面，混合功能、分时复用的小型复合功能区逐渐取代严格的单一功能分区；在社区层面，人们越来越基于共同的工作和兴趣结成社群，更灵活地选择居住地，住宅内的低频低私密功能转化进共享化的准公共空间。

时空要素的解耦，并通过数字空间纽带重组的逻辑，给空间形态和功能带来更多的可能性。而对于城市规划、建筑设计、景观设计等人居空间营造领域，我们突然获得了更多更丰富的空间干预工具。未来城市的基底仍然离不开实体空间的形态构建，但更重要的是，“实体—社会—数字”三重空间叠合以后，如何去设计、建构、干预，将是人居环境科学新的命题，甚至这还会在很大程度上引导 ICT 技术的演进方向。

从自上而下到全面参与

当前的智慧城市建设多是由政府投资推动的自上而下的建设，从顶层设计出发，整体搭建数字政府的技术架构，把城市系统分解为若干个子系统，再分别加以数字化改造。这种自上而下的过程在城市数字化转型中是必不可少的，智慧城市需要整体统筹，并建立框架、制度和标准，然而这些并不是全部。

相对而言，大多数发达国家政府在城市数字化转型中往往主导性和投入都比较有限。以社会服务和产业创新为重点的项目大多采用政府引导、财政资助和企业投入为主的方式。这种自下而上的模式通常是针对特定的城市问题，尤其是较小的场景，以注重投入产出的市场化方式为主，企业和市民会发挥更大的主动性。

2021 年 7 月的郑州水灾中，基于共享文档、小程序的民间自发救援数字“轻”应用的普遍推广意味着我国的智慧城市发展进入了一个新的时代，一个全民参与、群防群治的时代。在我国，基于移动互联网的商业模式创新已经全球领先，很多准公共领域也有丰富的成功案例，如线上打车、共享单车、快递跟踪等。很多城市也引入了“随手拍”应用，作为城市管理和交通违章治理的手段，发动市民参与城市治理，取得了良好的效果。

这种自下而上的方式最主要的两个问题是：第一，传统的应用开发成本高、周期长，只适用于一些非时效性的应用，难以快速响应需求；第二，系统相对封闭，不利于多个部门、多个主体协同参与开发和运营工作。我们亟须设计一个“数字化分布式连接”网络平台，将政府、企业、市民侧的各类社会资源广泛连接，让网络中的群体和个体有施展才能的平台和空间，在预警、宣传、社会动员、志愿服务、技术支持、专业救援、灾后恢复等方面发挥积极作用，实现快速反应的社会化救援。

未来，还需要借力人工智能、物联网、机器人等最新技术，应用于监测、预警、预防、应急处置上，提升效率和安全。同时通过安全社区、综合减灾示范社区等平台和载体，建立社区、小区、自然村、家庭的自防、自救和互救体系。

随着云计算、大数据、人工智能、区块链、5G等数字技术的发展，大中台、小前台的云原生思想改变了智慧城市应用的开发方式。在兼顾数据资源汇聚、打通以及公众隐私保护的基础上，面对越来越丰富的数字化场景需求，开发者可以迅速开发各种高时效性甚至应急响应类应用，大大提高企业和个人开发者参与城市数字创新的可能性。以腾讯云推出的基于微信、在线文档等平台的创新应用为例，其广泛的 C 端触达能力和小程序的友好性会使其越来越成为政府主导的智慧城市应用的重要补充，更深入地连接政府、企业和市民等主体。图片