一、城市智能化的发展阶段

（一）什么是城市的智能？

“智能”是一个动态发展的概念，它始终处于不断向前推进的计算机技术的前沿。人工智能的权威学者马文·明斯基（Marvin Minsky）定义人工智能的任务是研究尚未解决的计算机问题。智能应用问题往往没有确定的求解算法，故通常采用搜索的办法。一旦人们对某一问题掌握了足够丰富的知识，即已找到了不需要搜索的确定性算法，可以预见其行为与效果，这个问题一般就不再被认为是一个智能问题了。从应用的角度看，如果一项人工智能的研究成果已经成熟并被广泛采用，人们已经了解它的运行机制，那就不再视之为智能技术了。这种压力迫使从事智能技术研究的科研人员必须不断提出新概念、新方法，不断攻克新的技术难关。

“智能”这个词很时髦，近些年已经出现了使用过度的迹象，其含义也变得模糊。多数学者认为，所谓智能，主要是感知能力（包括自适应性）和认知能力（包括理解、判断和学习能力等）。从计算机科学的本源看，今天所说的“一个系统是智能的”大体上有三类含义。

（1）计算机化。系统已经具备计算机的基本特点，即自动执行程序，并且可编程、可演化，不是一个固定的、僵硬的系统。手机从功能手机（feature phone）到智能手机（smart phone）的发展就是计算机化的一个典型例子，它促成了移动互联网产业的大发展。智能手机之所以称为智能，是因为具备计算机的特点。用户可以从许许多多个第三方应用软件（application, APP）中挑选所需，在智能手机实现手电筒、音乐播放器、电视机、电子书、游戏机、社交网络终端等功能。

（2）密集计算。系统可以执行大量复杂计算，而不只是简单地采集数据并对原始数据做简单处理。例如，装备制造业中正在兴起的智能装备（intelligent equipment），它通过执行大量计算，实现更高的精度、速度、灵活度。智能硬件（intelligent hardware）和智能设备（intelligent devices）类似。它们与“非智能”的硬件相比，计算能力大幅度提升。出于这个原因，国际数据公司（International Data Corporation, IDC）在2011年定义了一个“智能系统”（intelligent systems）的市场大类，与传统嵌入式系统的主要区别就是具有更高的计算能力（至少是32位的处理器、高级操作系统等）。

（3）人工智能特征。系统具备传统人工智能（artificial intelligence）特征，如呈现感知计算与认知计算能力。这方面的研究例子包括美国国防部的城市无人车竞赛（DARPA Urban Challenge）、IBM的华生计算机赢得“危险边缘”电视节目竞赛、接近实用的人脸识别系统、机器翻译系统等。

要提升城市的智能服务，首先要大幅度提升居民、企业和政府的信息消费水平。目前，我国的人均信息消费水平还很低，不仅远远低于发达国家，也显著低于巴西、俄罗斯等国家，增长潜力巨大（见表1.1）。我国的经济学家指出，与物品市场供给过剩的情况不同，我国服务市场的主要矛盾是优质服务供给不足。智能城市的建设运营，有很大潜力发展成为优质的城市信息服务，从而成长为提升信息消费的重要措施。智能城市不仅仅意味着政府的服务更加智能，更应该为我国信息消费增长营造重要市场。

在推动智能化之前，信息化的主要工作是数字化和网络化。不管是数字化还是网络化，都有较明确的可检查的指标，如机器可读的文档的占比、网络的带宽等。而智能化是一个模糊的、抽象的概念，很难提出具体的可考核的指标，这就容易使智能城市建设陷入盲目攀高的误区。由于对人工智能技术的预计过于乐观，不少城市对智能化提出了过高的要求，往往造成巨大的投资浪费。实际上，对于智能交通、智能环保、智能物流等业务，都应根据需求和技术成熟程度提出可检查的考核指标，对数据和应用的集成融合也要提出可度量的目标，避免将智能城市建设变成一个遥不可及的、虚幻的追求。

2009年，维也纳技术大学在开展欧盟的相关项目中提出体现城市智慧的六个维度：智慧经济、智慧市民、智慧治理、智慧交通、智慧环境、智慧生活。许多城市在实施智慧城市的过程中还提出了其他维度。概括而言，智能城市应具有四大基本特征：灵活及时的感知、宽带泛在的互联、全面深入的分析和无缝智能的应用。

（1）灵活及时的感知。智能城市利用各种感知设备可随时随地感知城市的位置、环境、状态等信息，根据需要，及时、全方位地捕捉各种信息变化，能根据环境做出自适应的灵活响应，使城市各个关键系统和谐高效地运行。

（2）宽带泛在的互联。宽带泛在网络是智能城市的“神经网络”，可实现城市中人、机、物的泛在实时的互联互通，为智能城市的信息传递提供强有力的通信基础。

（3）全面深入的分析。通过云计算平台对城市大数据进行深入分析，“集大成，得智慧”，将广泛获取的数据转换成知识和价值。

（4）无缝智能的应用。通过融为一体的城市信息环境为城市提供无缝的智能服务，发挥“城市即计算机”（city as a computer, CaaC）的效能，提高居民生活质量，提升政府决策和应急指挥能力。

（二）城市的数字化和智能化

智能城市的基础是“数字城市”（digital city）。早期的数字城市建设是数字地球计划的一部分，主要内容是地理信息。早期的城市数字化以计算机技术为基础，以宽带网络为纽带，运用遥感遥测、全球定位系统、地理信息系统、仿真等技术，对城市进行多分辨率、多尺度的三维描述，在网络上对城市的过去、现状和未来进行虚拟实现。现在数字城市的概念已打破了地理系统的局限，扩展到为城市提供完善的数字信息服务。

数字城市与今后要实现的智能城市有以下几大区别。

（1）数字城市通过城市地理空间等信息的数字化，在虚拟空间再现一座城市；而智能城市注重在此基础上进一步利用传感技术、智能技术，实现对城市运行状态的自动、实时、全面的感知。

（2）数字城市通过城市各行业的信息化，提高各行业的管理效率和服务质量；而智能城市强调从行业分割、各自封闭的“烟囱式”信息系统架构走向整合协同的城市信息化架构，提高决策的科学性和时效性，发挥城市信息化的整体效能。

（3）数字城市基于互联网形成较松散的业务联系；而智能城市注重通过泛在网络、移动技术，实现无所不在的互联和随时随地随身的智能融合服务。

（4）数字城市关注工作流程按程序自动进行；而智能城市更关注根据现场环境灵活反应和自适应处理。

（5）数字城市注重利用信息技术提升社会生产效率；而智能城市则更强调以人为本的个性化服务，通过大数据分析体现“长尾效应”。

（6）数字城市致力于办公自动化、服务城市管理和发展；而智能城市则更强调通过政府、市场、社会各方力量的参与和协同，创造城市的独特价值。

数字城市与智能城市在内涵上的区别如表1.2所示。

用一个“我出门上班”的生活小场景也许更能说明数字城市和智能城市的区别。在数字城市阶段，我在某终端查看了公交车即时时刻表，判断了出门的时间；又查询了一下天气状况，从橱柜里取出伞；结果我在上公交车的时候发现钱包忘带了。在较初级的智能城市阶段，“我出门上班”的过程已被标准化和逻辑化，终端根据程序自动显示即时公交车时刻表和天气预报，出门时会自动提醒我带钱包钥匙，我再从橱柜里取出伞。但出门后遇到路面维修，公交车临时改道，我比平时晚整整一小时到公司。在更高级的“智能城市”阶段，我的终端（私人随行虚拟管家）会提前告诉我今天路面维修，巴士改道的消息，它会呼叫出租车（通过计算得到搭乘出租车是今天上班的最优选择），当出租车到来时，机械手会递给我钱包、钥匙和伞；我下车时，它已帮我支付车费。

智能城市的未来应用场景还可以有许多其他的想象，应用价值的大小与实现的困难程度都不一样。可以从应用价值和实现难度两个维度考虑，先做价值大、困难小的工程，有规划、有步骤地实现城市的智能化。

（三）中国特色智能城市

不同国家的城市发展基础和历史是不相同的。因此，在建设智能城市的过程中，各个城市应该根据自身的基础、历史和特点，有针对性地设计自己的智能化之路。

相对于西方发达国家的城市，我国的城市所处的历史阶段完全不同。总的来讲，西方发达国家已经走过了大规模工业化时期，目前其城市发展的需求是在良好的信息化基础上，更加灵巧地配置城市资源，更加灵巧地管理城市，更加灵巧地服务城市市民。

我国城市发展目前的需求不同于发达国家。经过多年的发展，我国城市化进程不断加快，全国城市人口以每年上千万的速度增长。预计15年后，城市人口将超过全国人口的2/3，城市人口的总数将居全球之首。我国人民的生活水平在城市化进程中不断提高，但也涌现出诸多社会问题，制约着城市的可持续发展。每个中国城市的市长既要管理城市民众的生活，还要关注城市的经济发展和精神文化建设等，这与西方国家城市的“市长”任务很不一样。因此，针对中国城市建设和管理的独特需要，我们需要走一条中国特色城市建设之路，充分运用新技术、新手段解决城市建设、管理和发展中面临的瓶颈问题。这就是西方发达国家与中国智能城市建设之路有较大区别的根源。为了强调这种区别，中国工程院建议在国内改用“智能城市”而不采用目前流行的“智慧城市”。

中国工程院建议以“智能城市”作为我国城市未来一段时期的建设目标，更加关注城市建设中的一些更基础、更广泛的问题，包括数字城市等信息化工作还未完成的任务，这是符合我国国情的建议。

国外的“智慧城市”规划往往聚焦于某项特定智慧工程，运用信息技术破解城市发展的一些具体问题，如交通、安全、健康等，基本上一次只做一件事，看清一件做一件，不会一次规划许多工程。这是一种分解问题、各个击破的思维模式，强调对单个问题的解决。所以国外很少做整体的智慧城市规划，重点关注单项工程的效益，其效果容易控制。而国内的智能城市建设往往要做城市整体规划，一次规划要做许多工程。因此国内智能城市建设是实施全面的信息化规划，必须考虑城市的整体效益，智能城市见成效的难度较大。但国内智能城市建设有更宏大的目标，希望一个城市又好又快地巧妙发展，走集约、绿色、宜人、可持续发展的道路，希望通过集成应用新一代信息技术，综合解决城市发展的各种瓶颈问题。