當前，新一輪科技革命和產業變革方興未艾，數字化正以不可逆轉之勢深刻改變人類生產生活方式。作為新基建的重要內容，城市大腦不僅僅是技術創新，更是社會創新，揭示了城市未來的發展模式，也預示著城市文明新階段的到來。未來，城市大腦管理執行的領域、型別與內容還將不斷擴充套件，運用大資料、雲計算、區塊鏈、人工智慧等前沿技術推動城市管理手段、管理模式、管理理念創新，從數字化到智慧化再到智慧化，是推動城市治理體系和治理能力現代化的必由之路。
中國資訊通訊研究院總工程師胡堅波認為，作為推動數字化轉型的重要抓手，城市大腦在我國整體上處於發展起步階段，平臺賦能不足、業務支撐不力、建設運營模式不清晰等問題也很突出，這反映了城市大腦相關理論認識與政策規劃的分散與不足。建議透過構建“四大核心平臺”，賦能“七大協同場景”，實現對城市治理和服務領域的全面覆蓋，因地制宜推動城市大腦加快落地實施。
目前我國城市大腦建設中還存在哪些主要問題？
1、平臺賦能機制有待完善。當前城市大腦元件的系統性、功能性相對較弱，難以快速提供上層系統需要的大資料、物聯網感知、城市資訊模型等服務，場景靈活搭建和系統快速生成能力不強，城市大腦支撐平臺全面賦能上層應用的作用機制有待進一步健全。
2、跨部門業務協同型場景支撐力不足。城市大腦中涉及多部門聯動處置的業務經常出現“資料盲區、資料打架”等問題，城市大腦針對跨部門業務需求打造的典型場景和超級應用有待進一步完善。
3、城市大腦常態化運營模式不清晰。城市大腦系統複雜度高、技術更新迭代快、所需資金數額巨大，需建立長效運營理念，建立與技術支撐、制度建設相匹配的城市級建設運營服務體系，提供基礎技術支撐。
如何因地制宜推動城市大腦落地實施？
1、因地制宜創新建設運營模式。相對於智慧城市建設，城市大腦的技術複雜度更高、更新速度更快、系統整合度更復雜，勢必需要專業的公司進行建設和運營。
2、內外協同構建建設運營生態。城市大腦是一個複雜巨系統，需要協調內外部資源形成建設運營生態。對內強化統籌協調，形成政府多部門協同合力，對外成立產業聯盟，聚合市場建設資源。
3、示範引領穩步推進城市大腦建設。城市大腦建設應根據城市自身發展戰略、數字政府建設需求、數字社會及數字經濟發展需求，遵循“需求導向、頂層設計、示範引領、分步實施”思路穩步推進，避免貪大求快。
更多精彩觀點
01 城市大腦整體處於發展起步階段
據不完全統計，“十四五”期間，城市大腦投資規模可達千億。截至2020年10月底，全國共有129個專案以“城市大腦”為名進行招標，平均中標金額約為5500萬元，成為當前新型智慧城市的建設熱點。在全國36個省級城市（含直轄市、計劃單列市）、255個地級市和2851個縣級行政區中，完成或正在建設城市大腦的城市不足2%，根據中國資訊通訊研究院（以下簡稱“中國信通院”）測算，2019年全國智慧城市投資總規模約為1.7萬億元，而城市大腦佔智慧城市總投資比例約為4%，預計未來幾年城市大腦專案可能保持100%以上增速。此外，在地域分佈上，東部地區城市大腦建設數量遙遙領先，佔比達到60%，其中，浙江省共17個市縣已啟動建設城市大腦，建設普及率居全國第一。
技術演進方面，數字孿生技術作為城市大腦的重要技術方向，已納入國家和地方發展戰略體系。
《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要》明確提出“探索建設數字孿生城市”。2020年，國家發改委、科技部、工信部、自然資源部、住建部等部委密集出臺政策檔案，有力推動城市資訊模型及建築資訊模型相關技術、產業與應用快速發展，助力數字孿生城市建設。隨著數字孿生城市在雄安新區先行先試，數字孿生建設理念深入到各地新型智慧城市規劃中。2020年2月，上海市釋出《關於進一步加快智慧城市建設的若干意見》，明確提出“探索建設數字孿生城市”；8月，海南省釋出《智慧海南總體方案》，提出“到2025年底，基本建成‘數字孿生第一省’”；12月，浙江省提出建設數字孿生社群。據中國信通院統計，2018年全國僅有兩項城市資訊模型相關投標專案，2019年新增8項，2020年（截至2020年10月）新增19項，增長迅猛，標誌著城市資訊模型已加速進入到探索推廣階段。
業務功能方面，一網統管成為城市大腦的發展方向，跨領域、跨層級的高效排程體系逐步形成。
各地城市大腦著重提升協同聯動能力，深化“一網統管”建設，一方面聚焦公共安全、應急管理、規劃建設、城市網格化管理、交通管理、市場監管、生態環境等重點領域，實現態勢全面感知、風險監測預警、趨勢智慧研判、資源統籌排程、行動人機協同；另一方面打破“層層上報、層層審批”的傳統上傳下達方式，聚焦資料採集慢、融合難、整理耗時長等問題，著力構建“市、區、街道社群”三級聯動體系，實現快速靈活綜合排程。例如，在疫情防控初期，傳統資料報送處理方式層級多，資料從採集、整理、摸排、上報到釋出要一天左右。海口城市大腦疫情防控智慧指揮平臺建立“市、區、街道社群”三級聯防聯控體系，基層人員和公眾可直報資料到城市大腦，城市大腦處置命令直達工作人員，實現命令下達、執行跟蹤、摸排上報、群防群治全鏈路快速閉環，避免了多級資料採集和命令傳達的滯後。
應用支撐方面，城市大腦整合城市基礎設施，助力智慧應用快速開發，為應用場景開發節省時間和成本。
在新冠肺炎疫情前期，疫情發展迅速，急需快速搭建疫情監測、人口排查、防控指揮等全新應用場景。城市大腦基於基礎支撐平臺、成熟應用元件庫、基礎資料庫等，實現了疫情防控新平臺的快速搭建。例如，杭州基於城市大腦快速開發健康碼平臺，將開發週期從常規的4周縮短到16小時；北京海淀區基於城市大腦的“時空一張圖”和“AI計算平臺”等，推動了疫情防控平臺的快速上線。
產業生態方面，企業基於四大核心優勢融入城市大腦領域，形成群雄逐鹿的產業格局。一是以雲資料為核心的生態整合實力。基於“雲+數”優勢，透過打造城市級“雲數”平臺，面向合作伙伴打造“合作生態”，助力合作伙伴基於平臺快速構建應用層，提供“最後一公里”服務。如華為基於可同時提供雲管端協同ICT產品與建立解決方案的能力，打造資料底座，提供雲計算服務、新ICT能力和行業使能，構建了開放的數字化生態。二是以AI為核心的技術實力。基於AI核心技術，提供更多具有“AI思維”的解決方案，從而迅速開啟市場空間。如百度基於百度大腦和AI核心技術，提出AI智慧城市“ACE王牌計劃”，引入自動駕駛汽車、智慧道路車路協同，提升車和路的智慧化水平；研發自主泊車功能，幫助駕駛員節省尋找停車位的時間。三是便捷觸達公眾的平臺優勢。依託城市服務平臺能夠更為便捷地服務群眾，發揮城市智慧中樞應用工具和應用場景得天獨厚的多元化優勢，形成技術與場景的點線面結合。如騰訊提出構建“WeCity未來城市”，以騰訊雲基礎產品為底層架構，為數字政務、城市治理、城市決策和產業互聯等領域提供解決方案，並透過微信、小程式等工具觸達使用者。四是系統整合能力。依託傳統整合商強大的產業鏈上下游整合能力和售後服務能力，積極融入城市智慧中樞建設。
值得注意的是，本次新冠肺炎疫情期間，城市大腦在充分發揮其優勢的同時，也暴露出平臺賦能機制有待完善、業務支撐力不足、建設運營模式不清晰等問題：
一是平臺賦能機制有待完善。當前城市大腦元件的系統性、功能性相對較弱，難以快速提供上層系統需要的大資料、物聯網感知、城市資訊模型等服務，場景靈活搭建和系統快速生成能力不強，城市大腦支撐平臺全面賦能上層應用的作用機制有待進一步健全；
二是跨部門業務協同型場景支撐力不足。城市大腦中涉及多部門聯動處置的業務經常出現“資料盲區、資料打架”等問題，一張圖規劃、一盤棋管理等跨部門跨行業應用場景的實施效果相對有限，不利於決策指揮、聯防共治，城市大腦針對跨部門業務需求打造的典型場景和超級應用有待進一步完善；
三是城市大腦常態化運營模式不清晰。城市大腦系統複雜度高、技術更新迭代快、所需資金數額巨大，需建立長效運營理念，建立與技術支撐、制度建設相匹配的城市級建設運營服務體系，引入具有定製化服務、長效運營增值、生態夥伴培引等功能的本地運營機構，提供基礎技術支撐。
02 “一體四翼”構建未來城市大腦
城市大腦以網路、計算、感知設施為基礎，全面匯聚整合分佈在城市各級各部門各行業的海量資料，構建聚合資料、共享技術、協同業務、賦能應用的城市運營中樞平臺，促進資料協同、技術協同、業務協同，賦能生產、生活、生態等上層應用場景。作為城市新型基礎設施，城市大腦是開放、不斷完善、迭代發展的，一方面能夠隨著未來資訊科技的發展不斷演進；另一方面，隨著各行業資訊化建設逐步深化，啟用城市各行業以及跨行業的基於城市大腦的系統建設，有利於推進各行業系統接入及提升。
在城市大腦未來形態的總體架構中，應以城市大資料平臺、城域物聯感知平臺、城市資訊模型平臺、應用支撐模型平臺四大平臺為核心，賦能七大協同場景，實現城市治理和服務領域的全面覆蓋：
四大核心平臺。
城市大腦是網際網路大腦架構與智慧城市建設結合的產物，是城市級的類腦複雜智慧巨系統，在人類智慧和機器智慧的共同參與下，在物聯網、大資料、人工智慧、邊緣計算、5G、雲機器人、數字孿生等前沿技術的支撐下，充分推進城市資料資源網路化共享、集約化整合、高效化開發、全面化賦能，各類共性支撐平臺是城市大腦的核心要素：
（1）城市大資料平臺。城市大資料平臺以城市資訊模型資料為框架，透過對全域全量資料匯聚、融合、儲存與分析，並使用智慧感知、分散式儲存、資料探勘、實時動態視覺化等大資料技術，提高資料資源利用水平，打造資料驅動治理模式的強大引擎。隨著資料處理技術的不斷進步和資料應用需求的不斷提升，城市大資料的資料資源越來越豐富。同時，城市大資料結構異構特徵顯著，資料量大、速度提升快、處理速度和實時性要求高，且具有跨部門、跨行業流動的特徵。雖然各級地方政府和企業都在積極探索城市大腦建設，但仍然存在特色不明、體驗不佳、共享不足等問題。究其根源在於未能實現城市大資料資源與城市業務的良好融合，大部分城市仍停留在政務資料共享交換平臺的水平，即主要在政府內部進行的資料共享；
（2）城域物聯感知平臺。城域物聯感知平臺以全域物聯感知和智慧化設施接入為基礎，為裝置開發者、應用開發者、業務管理者、運維服務者等參與者提供物聯感知服務，成為終端裝置與智慧應用之間的紐帶。城域物聯感知平臺的核心功能主要包括接入管理、裝置管理、資料管理三部分，向下接入感知終端，相容適配各類協議介面，提供感知資料的接入與匯聚；中間面向裝置開發者、管理者、運維者提供遠端運維管理、事件告警、反向控制等裝置管理；向上為應用開發者提供資料解析、資料分析、資料統計、資料呼叫等資料管理，支撐物聯資料創新應用；
（3）城市資訊模型平臺。城市資訊模型平臺是刻畫城市細節、呈現城市發展趨勢、推演未來趨勢的綜合資訊載體。城市資訊模型平臺基於城市地理資訊系統GIS地圖，按照地形層、道路層、建築層、水域層等順序載入城市大資料平臺和城域物聯感知平臺數據，並對建築物、橋樑、停車場、綠地等城市部件進行單體化處理。在模型單體化基礎上，同步接入人口、房屋、水電燃氣、交通等城市公共系統的資訊資源，實現視覺化展示城市執行狀態，並運用模擬模擬、深度學習等技術，模擬推演城市發展態勢；
（4）應用支撐模型平臺。應用支撐模型平臺是城市大腦關鍵共性技術、應用開發元件和城市模型服務的模組化封裝整合平臺，能夠實現靈活配置和高效開發利用，包括共性應用元件服務、資訊模型服務和核心使能技術服務。其中，共性應用元件服務包括信用服務、身份認證、非稅支付、電子證照等底層技術支撐；資訊模型服務是指面向應用場景的賦能服務，包括自定義渲染服務、空間分析計算、虛實融合互動等；核心使能技術服務包括人工智慧、大資料、區塊鏈等新技術能力，旨在為上層應用提供技術支撐。
七大協同場景。
城市大腦在行業系統應用的基礎上，著眼城市建設和管理，以解決城市執行問題為牽引，推動場景不斷向跨部門跨領域的超級場景應用方向發展，協同聯動成為業務場景建設的重點和亮點：
（1）多規融合一圖管控。城市大腦整合基礎空間資料、現狀資料、規劃成果、地下空間資料等城市規劃相關資訊資源，在城市資訊模型上實現合併疊加，解決潛在衝突差異，統一空間邊界控制，形成規劃管控的“一張藍圖”。在充分保證“一張藍圖”實時性和有效性的前提下，匯聚更多規劃資料，如人口分佈密度、綠地面積佈局、交通流量、實時環境檢測、空氣流動、溫度變化、群體社交活動等資訊，並基於全量資料構建各類模型，如城市風貌模型、控規模型、引數化模型等，對各種規劃方案及結果進行模擬模擬及視覺化展示，實現方案的最佳化和比選；
（2）專案建設全程可視。在設計階段，利用數字孿生技術，構建還原設計方案周邊環境，充分考慮設計方案和已有環境的相互影響因子，讓原來到施工階段才能暴露出來的缺陷提前暴露在虛擬設計過程中，方便設計人員及時針對缺陷進行最佳化。在施工階段，利用數字孿生技術將施工方案和計劃進行模擬，分析進度計劃的合理性，對施工過程進行全面管控。在運營維護階段，基於設計、施工、裝配過程中留存資料生成的建築三維模型，結合建築內外部各類感測器、監控裝置採集的建築環境資料、裝置執行資料、構件壓力和應變資料、影片監控資料、異常報警資料等，開展智慧分析，對可能出現的影響建築壽命、裝置健康等問題進行預測預警；
（3）城市執行一網統管。基於統一標準的城市部件數字編碼標識體系和空天地全方位立體部署的物聯感知設施，為各類城市部件、基礎設施甚至是動植物等生命體賦予獨一無二的“數字身份證”，從而實現對城市部件的智慧感知、精準定位、故障發現和遠端處置。利用城市智慧引擎賦能城市攝像頭，智慧識別跨門經營、違章停車、堆物堆料、暴露垃圾、無證遊商、積存垃圾渣土、沿街掛曬等違章行為，透過智慧立案、派發、稽核，縮減案件處置流程，有效縮短處置時間、節省工作人力投入，提升城市管理的智慧化水平，提升市民滿意度。此外，透過全要素資料聚合，準確抓取城市體徵，進行城市畫像，洞察城市機場、高鐵站、交通樞紐、地鐵站、熱門景點、博物館、圖書館、體育館執行狀態和實時利用率，人和車輛動態和軌跡追蹤，城市大型建築、橋樑、遊樂場、重點設施的安全監控，實現一張圖全景展現城市執行動態；
（4）公共安全一屏掌控。依託城市大腦，基於AI和大資料技術能力，構建治安防控圈，對重點區域、重點出入口等監控點位的人員和車輛進行全覆蓋、全方位智慧採集，將散佈在城市各個角落的監控攝像頭等裝置產生的資料連線起來，進行分析與整合，根據結構化資料形成一臉一檔、一車一檔及標籤庫等，做到“人過留像、車過留牌、留特徵、留軌跡”。當社會治安防控系統智慧發現顯性問題時，可啟動自動報警、快速響應與協同處置等機制，實現對城市的精準分析、整體研判、協同指揮。例如，當發生老年人、幼童走失等事件時，系統將自動調出事發現場及其周邊的影片監控裝置，透過軌跡跟蹤和自動尋位，降低人員走失風險；
（5）應急指揮一鍵排程。城市大腦依託其應急指揮中心功能，能夠為決策者實時遠端分析、多維度展示城市資訊，對重大事件和重點人群進行動態監測、跟蹤、資訊預警，支援跨層級、跨部門的全域資源快速調動，從而實現對重大公共安全事件、突發公共衛生事件、自然災害等緊急突發事件的有效應對，做到統一平臺、統一通訊、統一部署、統一指揮、統一排程，打造“管理駕駛艙”。透過整合影片監控等各類資訊，快速還原應急事故現場的環境，為相關部門開展災情研判、災害分析等工作提供保障；透過視覺化介面實時展示各種應急資源的位置、狀態，並基於空間實際地理座標對可用應急資源進行查詢，形成應急資源“一張圖”；透過三維模擬模擬技術對整個應急事件的處置進行全流程模擬，透過多種評價方式對每個具體的模擬流程、整體應急資源的準備情況、應急預案整體執行效率等進行多維度的評價，為領導決策提供科學輔助；
（6）政務服務一網通辦。以城市大腦建設為基礎，打造一體多端的政務服務平臺，以政府服務大廳、政務服務網、城市級App、自助終端、12345熱線等為基礎，整合各部門、各領域現有公共服務入口，形成統一入口，整合使用者使用頻率高、需求量大的服務事項，實現政務服務線下大廳辦、網上辦、掌上辦、自助辦、12345熱線辦等多渠道聯動。打造政務服務支撐平臺，推進區塊鏈+政務服務審管互動應用，加強政務服務事項治理分析，利用OCR識別、自然語言處理、語音識別、智慧機器人等AI能力，實現跨部門業務流程自動化和12345語音智慧識別、審批材料智慧化識別，解決審批資訊二次錄入問題，支撐利企惠民服務直達。以惠民服務為例，透過“掌上政務”服務平臺融合身份證、駕駛證、社保卡、醫保卡、銀行卡等功能許可權，為市民提供交通出行、教育繳費、看病就醫、政務服務、智慧社群、信用支付、不動產交易、小微貸款、圖書館借閱等便民服務；
（7）產業發展一圖總覽。基於城市大腦，匯聚投資、消費、就業、稅收、財政、金融、能源等經濟執行領域的監測資料，為產業經濟執行分析提供資料支援。開展產業執行態勢綜合監測，實現生產運營管理總體情況便捷查詢，資料範圍涵蓋產業結構、入駐企業、產值分析、稅收、招商引資、復工復產情況等；生成產業地圖，重點聚焦城市產業分佈，從空間和產業兩個維度生成現狀圖和未來圖，透過發揮產業地圖的指引作用，有效服務各類投資者，推動重大專案與產業地圖精準匹配、快速落地，引導社會資本向重點區域集聚，加快構建集產業鏈、創新鏈等為一體的產業要素體系；創新產業經濟分析模式，透過分析城市傳統產業、優勢產業、戰略產業的發展規模、投資、效益、稅收情況，以及各產業在研發、生產、銷售、管理各環節的狀態、資源分佈情況，建立經濟執行大資料分析模型，對區域經濟執行趨勢進行分析和預判，為淘汰落後產能、清理“殭屍企業”、鼓勵科技創新、扶持優勢產業、改造技術落後企業等一系列經濟調節目標提供及時、精準、有效的決策資訊。
03 因地制宜推動城市大腦落地實施
因地制宜創新建設運營模式。
相對於智慧城市建設，城市大腦的技術複雜度更高、更新速度更快、系統整合度更復雜，勢必需要專業的公司進行建設和運營。目前，國內城市大腦建設主要有三種模式：
（1）企業總包建設運營模式。由某家企業總包負責城市大腦建設運營，企業通常為與城市簽訂戰略合作協議的國內領軍ICT企業。該模式的優點是系統之間整合整合相對平滑，政府部門統籌組織難度低；缺點是城市大腦企業標籤化色彩較重，技術體系開放度較低；
（2）領軍企業生態圈建設+主導企業運營模式。由智慧城市主管部門組織實施，由國內領軍ICT企業負責城市大腦的總體架構設計和核心模組建設，聚集若干專業化企業形成生態圈，共同參與城市大腦不同模組建設。在城市大腦建設完成並投入執行後，由主導企業負責後續運營工作。該模式的優點是建設階段能實現生產合力最大化，缺點是政府統籌組織壓力較大；
（3）政企合作組建公司開展建設運營模式。由政企合作性質的公司負責建設運營（該公司通常為某主導企業和後續參與建設的領軍企業合資），推動該領軍企業的技術方案落地，同時引入其他專業化企業參與建設，並承擔後續運營工作。該模式的優點是整個建設運營階段都由專業化公司負責，有利於有效整合企業資源，缺點是組建公司等前期準備工作相對複雜。
內外協同構建建設運營生態。
城市大腦是一個複雜巨系統，需要協調內外部資源形成建設運營生態。一方面，對內強化統籌協調，形成政府多部門協同合力。例如，杭州在市級層面成立杭州城市大腦建設領導小組，由市委書記掛帥，六位市領導擔任副組長，由一位副市長主抓，各區縣（市）和各部門主要領導均為領導小組成員；同時，以專案為單元，建立工作專班，統一進駐雲棲小鎮集中辦公。又如，上海成立城市執行綜合管理中心，持續深化聯席會商機制，對於需要多部門共同處置的事件，建立共同的規則和秩序，明確責任主體、規範處置流程。另一方面，對外成立產業聯盟，聚合市場建設資源。例如，在海淀城市大腦的建設過程中，百度牽頭45家公司成立科技產業聯盟；在杭州城市大腦的建設過程中，阿里雲負責總體架構以及計算平臺、資料採集系統、資料交換中心、開放演算法平臺、資料應用平臺等核心模組建設，若干大資料運營企業負責模組建設等系列工作。
示範引領穩步推進城市大腦建設。
城市大腦建設應根據城市自身發展戰略、數字政府建設需求、數字社會及數字經濟發展需求，遵循“需求導向、頂層設計、示範引領、分步實施”思路穩步推進，避免貪大求快。根據專案實施重點的不同，城市大腦建設期可劃分為夯實基礎、推廣應用、全面建設三個主要階段。夯實基礎階段重點圍繞頂層設計編制、平臺運營公司組建、平臺及重點子系統建設等工作開展；推廣應用階段重點圍繞平臺及重點系統完善、先行先試示範應用專案建設等工作開展；全面建設階段重點圍繞各領域智慧應用服務全面深化和協同執行，打造多維度、多元化的特色智慧應用。
文章來源：《學術前沿》雜誌2021年5月（上）
原文標題：《關於城市大腦未來形態的思考》（微信有刪節）
作者：中國資訊通訊研究院總工程師 胡堅波
原文責編：張貝
新媒體責編：張捷
視覺：王洋
（圖片來自網路）
