智能城市的四个理念 中国工程院 潘云鹤 2014年10月19日　金华

主要内容 一、智能城市兴起的原因是世界空间的巨变 二、智能城市的推进战略：从中间着手，向上下拓展 三、智能城市是中国发展的好抓手 四、智能城市要重视人的智能

一、智能城市（iCity）兴起的原因是世界空间的巨变

（一）iCity在国内外的快速兴起 IBM的“Smart City”（智慧城市） IBM公司在2008年提出“Smart City”（智慧城市）的概念：3I（度量、联通、智能）。但IBM的目标是“落实”到公司的“解决方案”：智慧的“交通、医疗、政府服务、监控、电网、水务”等等。

美国对智慧城市的认识 2009年初，美国总统奥巴马公开肯定IBM的“智慧地球”理念。信息基础设施、智能电网、智能交通、智能医疗等智能应用建设，是美国当前智能城市建设的重点。 2012年12月，美国国家情报委员会（National Intelligence Council）发布的《全球趋势2030》指出，对全球经济发展最具影响力的四类技术是信息技术、自动化和制造技术、资源技术及健康技术。其中“智慧城市”作为信息技术内容之一。 四大领域 十三项技术 信息技术 数据解决方案、社交网络技术、智慧城市 自动化与制造技术 机器人、自动驾驶工具、增材制造 资源技术 转基因作物、精准农业、水资源管理、生物燃料、太阳能 健康技术 疾病管理、人体机能增强

美国大西洋理事会布伦特·斯考克罗夫特国际安全研究中心2013年推出由该中心高级研究员马修·伯罗斯、罗伯特·曼宁合写的《2030年展望：美国应对未来技术革命的战略》。专家认为，世界正处在下一场重大技术变革的风口浪尖，以新制造技术、新能源和智能城市为代表的“第三次工业革命”将在塑造未来政经和社会发展趋势方面产生重要影响。

在“智慧城市”提出之前，世界各地都在推城市数字化和网络化的建设。 塔林 斯德哥尔摩 1999年eEurope计划 2005年i2010计划 首尔&松岛 纽约 北京 U-Japan 旧金山 东京 IBM “ 智慧地球 ” U-Korea 阿联酋“零碳城” 香港 新加坡“下一代i-Hub” 除了欧盟以外，阿联酋地区，东南亚，亚洲沿海部，也都在建设信息化、数字化、智能化城市。美国。 全球有600多个城市正在建设“无线城市”。 美国的亚特兰大波士顿、拉斯韦加斯、洛杉矶、旧金山、西雅图、费城、奥斯汀、克利夫兰、马里恩、匹兹堡、密尔沃基等城市都在建设无线网络，Dusseldorf、Gyor、Jerusalem、Monaco、Westminster、新加坡、日本U-Japan、韩国的首尔、仁川、釜山等6个城市U-city以及马来西亚的吉隆坡、澳大利亚的Sydney在积极建设无线数字城市…… 马来西来“多媒体超级走廊” 全球十大数字城市 信息化、数字化计划 7

最近，名称都渐渐转向“智慧城市”。 欧盟城市情况 2005年7月,欧盟正式实施“i2010”战略。该战略致力于发展最新的通信技术、建设新网络、提供新服务、创造新的媒体内容。 2011年5月，欧盟Net!Works论坛出台了《Smart Cities Applications and Requirements》白皮书。 欧盟近日表示将“Smart City”作为FP8的重点内容。

中国的情况 2009年8月，IBM发布了《智慧地球赢在中国》，量身打造了六大智能解决方案：“智慧电力”、“智慧供应链”、“智慧银行”、“智慧医疗”、“智慧城市”、“智慧交通”。这些“智慧”方案，已经陆续在我国许多城市展开。 国家发改委、住建部、工信部、科技部等，以及各市政府都非常重视“智慧城市”的建设。截至2012年底，已有超过230个城市在“十二五”规划或政府工作报告中提出建设智慧城市，合计计划投资将超过2万亿元。

第14届北京国际科技产业博览会上，“智慧北京”信息技术首次亮相。今后的10年，北京将全面建设“智慧北京”，人人享有“智慧”生活。 2011年，上海市政府公布了“推进智慧城市建设2011-2013年行动计划”。 上海 杭州、广州、武汉、西安等城市也提出了智能城市的各自建设思路。 其他城市 2010年，宁波市出台了《宁波市委市政府关于建设智慧城市的决定》，率先系统开展智慧城市建设。 宁波

我国在“十二五”期间投资相关智慧城市情况 ★ 我国在“十二五”期间投资相关智慧城市情况 （数据来源：赛迪顾问2013年4月） 2013年我国智慧城市的IT投资结构 为什么Smart City会成为全球城市的热点？

（二）“第X次产业革命” 五： 钱学森团队提出第五次产业革命： 第一次：18世纪中叶，蒸汽机，英国 第二次：19世纪初，钢铁技术和机械制造技术，德国 第三次：19世纪中叶，电气化，美国 第四次：20世纪，半导体和激光，日本 第五次：20世纪中到21世纪初 　主导技术是什么？我国的应对策略是什么？ 2004年，汪成为院士提出“人机协同信息环境”。

四： 德国工程院、弗劳恩霍夫协会、西门子公司等2013年4月共同推出“工业4.0”：前三次工业革命源于机械化、电力和信息技术。将物联网和服务应用到制造业正在引发第四次工业革命，把机器、存储系统和生产设施融入到虚拟网络——实体物理系统（CPS），改善包括制造、工程、材料使用、供应链和生命周期管理的工业过程。

三： “第三次工业革命”的观点有多种表达： 奇点大学Vivek Wadhwa教授：将人工智能、机器人和数字制造技术相结合会发生一场制造业的革命； 《经济学人》杂志：数字化制造，新软件、新工艺、机器人和网络服务正在逐步普及，大量个性化生产、分散式就近生产将成为重要特征，大规模流水线的生产方式将终结； Jeremy Riffikin: 互联网技术与可再生能源的结合，带来人类生产生活、社会经济的重大变革。 美国大西洋理事会：以新制造、新能源和智能城市为代表的“第三次工业革命”。

二： 美国经济学家Brian Auther最近提出了“第二经济”（second economy）：由处理器、链接器、传感器、执行器以及运行在其上的经济活动，形成了人们熟知的物理经济（第一经济）之外的第二经济（不是虚拟经济），本质是为第一经济附着了一个“神经层”，使国民经济活动智能化。到2030年，第二经济的规模将逼近第一经济。 信息技术的价值并不只是传统的硬件、软件和服务，信息技术融入人类社会和物理世界具有更大的价值空间。 不管第几次（5、4、3、2），可以看到当代生产力正面临巨变。问题：这种巨变的本质是什么？

（三）世界从二元空间进入三元空间 1、二元空间：人类社会和物理世界。但近30年来，信息力量的迅速壮大，已长成除物理世界（P）、人类社会（H）两极之外的新一极：信息世界（C）。 C H P

2、50年来，信息空间壮大的历程 （1）信息来自于人类社会：书籍、交流、媒体、计算机 （2）信息互联：互联网、移动通讯和搜索 （3）信息来自于物理世界：传感器CPS、物联网 （4）走入大数据时代：信息汇聚与膨胀 　　　　　全球互联网流量的61.5%（2013年49%）由10余亿个bots制造。它们分析、采集信息，或窃取隐私、散播病毒。 （5）今后：走向大知识时代

3、CPH三极中，任意两极的互动，都可以对第三极的发展产生重大影响。 　　　　　CH→P：智能医疗、智能城规 CPH互动将对整个产业、城市、国家产生巨大影响。 智能城市的技术本征就是使城市中的三元世界巧妙互动，也就是使当代传感器技术、互联网技术、大数据技术和各种高新技术融入城市的各个系统，形成城市建设、城市经济、城市管理和服务的升级发展，推动城市进入发展的新时代。

智能城市的定义 智能城市（iCity，Intelligent City）：综合运筹城市CPH三元空间（信息、物理、人群社会），巧妙汇聚城市的各方智慧，优化使用城市的各种资源，提升发展城市的经济、建设、管理与市民生活水平。

二、智能城市的推进战略： 从中间着手，向上下拓展

各种智能应用系统，如智能医疗、智能电网、智能交通…… （一）iCity的五层次模型 综合分析、预测、决策、规划系统 城市大数据和云平台 各种智能应用系统，如智能医疗、智能电网、智能交通…… 城市网络：互联网、通讯网、电视网、　　物联网 城市人社会 传感器 执行机构 物理世界

（二）iCity推进策略 1、推进策略的方针：用、通、深 用：以实用性为目标，抓核心问题和主要矛盾解决之 　　用：以实用性为目标，抓核心问题和主要矛盾解决之 　　通：打通数据孤岛，加强三元世界的彼此连结 　　深：运用大数据，推进高水平决策和高水平应用 所以，中国工程院第二期立项：中国的智能城市建设与大数据战略研究。

2、从智能应用系统着手。优点为： 易于入手 与产业接轨，见到效果，易于市民得益与理解 以主管单位为基础，易于组织 选择重点问题突破。城市是复杂多矛盾系统，要抓主要矛盾，针对本市最关键的问题，设计成智能系统，有次序地进行突破和解决，拉动城市的整体智能发展。

3、向下拓展，重点是深化物联网，从而不断提高“感知城市”的水平和网络带宽。 感知城市的物理世界：传感器网（环境、交通、管网……） 感知城市的市民社会：网页分析、安全系统…… 宽带城市。例：2009年1月奥巴马将宽带网络建设上升到国家政策层面。2010年3月美国联邦通信委员会(FCC)正式对外公布了未来10年美国的高速宽带网络发展计划，将目前的宽带网速度提高25倍，到2020年以前，让1亿户美国家庭互联网传输的平均速度从现在的每秒4兆提高到每秒100兆。

例：北京的十二五规划 感知城市：道路、消防、安全、环境保护，水、电、热表智能化 　　　　　感知道路90%、环境95%、智能电表98% 宽带互联网 　　　提升信息基础设施：互联网（宽带、泛在、移动） 　　　　　　　　　家庭：　　　　100M 　　　　　　　　　社区、商务楼：1G 　　　　　　　　　重点企业：　　10G

4、向上拓展，主要是打通大数据，深入信息化，巧妙运作三元世界。 人类正进入大数据时代，各国都在抢占制高点。　 美国政府对大数据的发力 2012年3月，美国奥巴马政府宣布了“大数据研究与发展行动计划 (Big Data Research and Development Initiative)”，投资2亿美元来推进从大数据中获取知识和洞见的能力。

欧洲迅速跟上 2013年1月24日，英国政府宣布计划向大数据领域投资1.89亿英镑。 认为英国在医疗保健、人口统计、农业和环境领域有着世界上最好、最完整的数据集。 擅长处理不同大数据集的算法，强势在数学和计算机科学领域 拥有世界上最节能的超级计算机 大数据（1.89亿£） 太空领域（0.25亿£） 机器人（0.35亿£） 合成生物学（0.88亿£） 再生医学（0.20亿£） 农业科学校区（0.30亿£） 先进材料（0.73亿£） 能源（0.30亿£） 27

联合国2012年7月10日发布了《大数据促发展：挑战与机遇》白皮书。 大数据对于联合国和各国政府是一个历史性的机遇。 联合国发起“全球脉搏”新项目：利用互联网的数据推动全球发展。 对社交网络和手机短信进行情绪分析，从而对失业率、区域性开支升降、疾病暴发等进行预测。

三、智能城市是中国发展的好抓手

（一）世界大国发展的三类集团 第一类：城镇化率高，人均GDP高 第二类：城镇化率高，人均GDP中等 第三类：城镇化率低，人均GDP低

人均平价购买力（美元）

（二）如何解开城镇化陷阱 贫民窟问题 例：墨西哥城 安全问题 例：约翰内斯堡 污染与堵塞 例：伦敦 川崎（60年代） 北京（当今） 　　例：墨西哥城 安全问题 　　例：约翰内斯堡 污染与堵塞 　 例：伦敦 　　　 川崎（60年代） 　　　 北京（当今） 墨西哥城城郊的贫民窟

人均平价购买力（美元）

我国城镇化发展路径选择示意图

分析上圈国家和中圈国家的发展曲线可知： 城镇化率的增长必须与人均GPD增长保持合适比例。城镇化率的增长过快会导致误入陷阱。因为城镇化率的增长要和就业岗位增长及人均收入增长同步，否则难以适应城市生活水平的提高。 今后20年，中国经济继续面临双增压力（人均收入增长、就业岗位增长）。当城镇化率过70%以后，就业岗位增长压力就会减少，但劳动力供给会陡然下降。因此，我国应在此一阶段中完成经济与城建的智能化、高效化、绿色化的升级。

升级中国产业的四个创新要素： 1）商业模式创新（突破点：支持电子商务） 2）产品创新（突破点：支持工业设计） 2012年我国网购人数已达2.14亿，交易额破万亿。而且逐年快速发展。 电子商务可能在外贸上也发挥重要作用。将B2B转化为M2C，即直接零售。优点：增加利润；获得市场一手信息。 2）产品创新（突破点：支持工业设计） 将工业设计的重心从外形设计转向功能与技术集成设计，使高新产品源源而生，如同iPad、iPhone。

3）科技创新（突破点：支持高新技术） 信息、材料、能源、生物、制造 4）服务业创新（突破点：支持大数据和知识技术） 从市场大数据中提取知识，指导产品和科技创新的方向。 从科技成果的大数据中提取知识，指导产品创新的集成空间。

上述四个要素之间的连锁关系如下： 科技创新 高新技术 产品创新 工业设计 商业模式创新 电子商务 服务业创新 大数据和知识技术 扩大利润市场

（三）iCity的重要性在于它正处于“四化”交集上 iCity之所以十分重要，是因为它恰好处于中国面临的“四化”之交集上。十八大号召：要“促进工业化、信息化、城镇化、农业现代化同步发展”。iCity将直接而深入地推动信息化与城镇化、工业化之间的融合，并对农业现代化进程产生重大影响，因此具有全局意义。 智能城市 iCity 工业化 城镇化 信息化 农业现代化

中国城市智能化的独特本质是信息化、城镇化、工业化的三者交融。 发达国家 中国 因为在当今中国“四化”同时推进，即CPH三元世界都在同时经历巨变，其变化之复杂与其机遇之巨大世所罕见。iCity在中国正当其时。

Smart City 还是 iCity？ “智能城市”的中国定义，已基本不同于IBM的“Smart City”：他们想做的是城市IT的smart系统，而中国则需要构建的是智能发展的城市，要将我国新型城镇化、深度信息化和工业化升级版深度融合。 大家认为，“Smart”一词不适用中国特色的发展，“Smart”本意是机灵的、聪明的，而对应“智慧”一词的英文应该是“wisdom”，建议用“智能城市”概念代之，即“Intelligent City，简称iCity”。

iCity是机遇，因为中国有强大的市政管理力量 iCity也恰好与中国的管理结构相吻合。对于中国强大的市政组织力量，iCity是个极妙抓手，在推动城市又好又快的发展中，大有用武之地。由此可知，智能城市在中国具备天时、地利、人和的发展优势。

四、智能城市要重视人的智能

（一）企业产品的质量取决于其员工的素质 每年春节后，靠招工而开工的企业 PK 雇用熟练工人的企业 所以，中国很多企业如要建立品牌，必须提高员工素质，并不断给员工培训机会。

（二）城镇化中的人口变化 城镇化率：2013年：53.7%，增1.16%，新增就业1300万 　　　　　2014年计划：54.6%，增0.9%，新增就业＞1000万 　　所以，今后十年，从农村移至城市的人口＜1300万/年 如何进城？农民工、职高+中专、大学生 　　大学毕业生：700万/年　　　　　　　420万 　　职高 +中专：800万/年　　　　　　　480万 　　农民工等留城：1300-420-480=400万 面对问题1：城镇化的新方式 面对问题2：城市如何构造人力结构？ ×0.6=

（三）大学与城市的关系 1、国外情况 荷兰：海牙市与其卫星城的人口逆转 小城镇面对的挑战：文化生活贫乏、产业转型 海牙国际法学院 　　　　小城镇面对的挑战：文化生活贫乏、产业转型 　　　　海牙国际法学院 美国：底特律市的破产 　　　　匹兹堡的转型 德国：柏林、慕尼黑、法兰克福、科隆、波恩、斯图加特……

2、国内情况 中国有很多50-100万人口中等城市的发展迫切需要能提升产业的大学。 而一个城市的大学太多，可能对控制人口膨胀不利。 结论：iCity要规划城市人力智能的发展

（四）iCity的建设要充分调动与组织市民的参与积极性 大数据系统的重要技术：众包Crowdsource 　　例：城市治安管理：手机拍照举报 　　　　城市交通管理：车联网 　　　　PM2.5监察：　手机+传感器？ 　　　　路灯节能：　　手机+开关？ 　　　　………… 市民不仅是智能系统的使用者，也是数据的提供者、知识的完善者、改进的参与者。大数据要有大应用。

结束语 诺贝尔奖获得者斯蒂格利茨说：在21世纪初期，影响世界最大的两件事，一是美国的新技术革命，二是中国的城市化。” 但是，如果这两件事发生在同一个国家呢？即：中国城镇化+高技术，世界的变化将因此而更加惊人！ 这就是中国的智能城市建设，它将有力推动21世纪的中国城市和世界的巨大变化。

谢谢各位！