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.

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1 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

2 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

3 一、智能城市（iCity）兴起的原因是世界空间的巨变

4 （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。

5 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

6 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。

7 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

8 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。

9 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。

10 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 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

11 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？

12 （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”。

13 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。

14 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”。

15 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？

16 （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

17 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

18 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。

19 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。

20 二、智能城市的推进战略： 从中间着手，向上下拓展

21 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

22 （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。

23 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。

24 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。

25 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

26 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。

27 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

28 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。

29 三、智能城市是中国发展的好抓手

30 （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

31 人均平价购买力（美元）

32 （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

33 人均平价购买力（美元）

34 我国城镇化发展路径选择示意图

35 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。

36 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。

37 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。

38 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

39 （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

40 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。

41 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”。

42 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。

43 四、智能城市要重视人的智能

44 （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。

45 （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： =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=

46 （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……

47 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

48 （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。

49 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。

50 谢谢各位！