1、1,中国的智能城市和城市大数据,中国工程院 潘云鹤2014年5月15日大连,2,主要内容,一、智能城市的国内外状况二、三元空间与定义三、智能城市的中国机遇四、智能城市的内容与推进策略五、城市大数据,3,一、智能城市的国内外状况,4,（一）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。,5,2009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
2、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。,美国对智慧城市的认识,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
3、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。,IBM “ 智慧地球 ”,U-Japan,U-Korea,新加坡“下一代i-Hub”,1999年eEurope计划2005年i2010计划,东京,首尔&松岛,北京,香港,旧金山,纽约,塔林,斯德哥尔摩,阿联酋“零碳城”,马来西来“多媒体超级走廊”,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、
4、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,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。,9,2009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
5、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。,（二）中国的情况,10,11,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、三元空间与定义,13,（一）世界的变化1、钱学森团队提出第五次产业革命
6、：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”。,14,2、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。,15,3、“第三次工
7、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。,16,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）
8、，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），大家已看到当代生产力和生产关系正在面临巨变，这种巨变的本质源头何在？,17,（二）世界从二元空间进入新的三元空间1、二元空间：人类社会和物理世界。但近年来，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）。,18,2、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
9、讯和搜索（3）信息来自于物理世界：传感器和物联网（4）走入大数据时代：信息汇聚与膨胀（5）今后：走向大知识时代,19,3、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。如：CPH：智能电网、智能制造、无人飞机CHP：智能医疗、智能城规CPH互动将对整个城市、国家、世界产生巨大影响。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，由此将迎来城市发展的新时代。,20,（三）智能城市的定义智能城市（iCity，Intelligent City）：综合运
10、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。,21,三、智能城市的中国机遇,22,（一）中国智能城市的道路特色中国市长对城市智能化深入思考之后，概念起了变化。例如对“智慧城市”的定义：2010年秋：智慧城市，是在新一代信息技术和知识经济加速发展的背景下，以互联网、物联网、电信网、广电网、无线宽带网等网络组合为基础，以信息技术高度集成、信息资源综合应用为主要特征，以智慧技术、智慧产业、智慧服务、智慧管理、智慧生活等为重要内容的城市发展新模式。,23,2011年5月：智慧城市，是充分利用现代信息通信技术
11、，汇聚人的智慧，赋予物以智能，使汇集智慧的人和具备智能的物互存互动、互补互促，以实现经济社会活动最优化的城市发展新模式和新形态。市长与IT公司的差异是很大的：一个城市的市长在仔细参观某信息公司对各种“智慧系统”的介绍后，失望地评价：“你们的智慧城市没有市长的视野”。原因何在？,24,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。,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。,25,如何防止城市化的多种陷阱,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）,
12、墨西哥城城郊的贫民窟,26,我们将建设什么样的城市上一代留给我们的城市已基本拆完。原因：必有一辈人犯了城市建设短见的错误。问题一：30年后，会重复这一痛心交替吗？问题二：我们有几座城市能够经得住历史考验，传入22世纪，并成为数百年的名城？像伦敦、巴黎、布拉格、佛罗伦萨！这是对中国城市化水平的挑战。,27,加拿大教授Daniel Bell在2012年4月10日环球时报撰文：中国城市先经历了30年苏联式现代化，随后又经过了30年美国式现代化。从建筑学角度看，这两种方式或许是最糟糕的。中国城市应花费时间、金钱和心思去保护其独特精神，以抗衡全球化的同质性倾向。像波特兰、杭州这样为自己的环保精神感到自豪
13、的城市，可以做得远远超过国家标准。,28,（二）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。,29,30,31,我国城镇化发展路径选择示意图,32,2013年全球研发投入状况,圆圈大小表示该国（地区）每年研发支出相对值,资料来源: Battelle, R&D Magazine, International Monetary Fund, World B
14、ank, CIA Fact Book, OECD,33,使经济又好又快的发展，是中国市领导的重要责任。中国当代解决各种矛盾的主要方法是发展，而且主要依靠城市的发展和经济的发展。这是中国市长的又一特色关注！市长的兴趣点包括：,34,如何迎接挑战？1、如何提升我国主流产业、块状经济水平？中国已占有大额市场而国外强手关注较少的领域。我国出口前四类产品（2009年）机电产品：5369亿美元纺织产品：1614亿美元金属制品： 771亿美元家具玩具： 722亿美元纺织工业既是我国重要的民生产业，也是国际竞争优势明显的产业，占世界出口30%以上。问题：产品档次和利润的提高。瑞士的经验值得重视。,35,2、如
15、何创造名牌？探索名牌建立的不同途径：依靠体量：如中石油、中海油、中国移动、工商银行依靠长期声誉：如西门子、IBM、丰田(雅戈尔、农夫山泉、五芳斋)、(开元旅业集团、万向集团)依靠创新：如微软、苹果、华为,36,3、如何迎接新技术的冲击？多名中外学者近日撰文称，当今世界即将迎来很多技术变革，很可能推动第三次工业革命（或者“工业4.0”）。,37,智能制造。工程师将从分子层面设计制造，优化功能，创造新材料，从而极大地改进质量。三维打印利用计算能力、激光及基本的粉末状金属和塑料，把零部件和设备如髋关节、牙齿、飞机零部件等，都可打印出来。无线网络。数十亿人的网上交往及其数据，会带来新的巨大商机和急剧的
16、变化（如阿拉伯之春）。大数据。大规模数据及其处理使以往无法想象的服务和业务成为可能，将步入巨大的新市场。问题：如何从加工型制造业模式转向创新型制造业模式？绍兴问题和义乌问题。,38,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）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。,39,3）科技创新（突破点：支持高新技术
17、）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。,40,上述四个要素之间的连锁关系如下：,41,（三）iCity的前瞻性在于它将促进中国信息化走向高水平iCity有巨大发展空间，因为它也恰好处于各种IT新技术浪潮的交集上，它会形成各种技术争奇斗艳的集成应用大平台大系统，从而拉动IT各技术的发展。,42,（四）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
18、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,（五）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”。,44,德国工程院和中国工程院在智能城市上的交流20
19、11年：哥本哈根智能电网2012年：宁波2013年：慕尼黑2014年：将在武汉,45,四、智能城市的内容与推进策略,46,（一）中国工程院的部署中国工程院2012年立项重大咨询研究项目中国智能城市建设与推进战略研究，其中“智能城市的重点建设内容”分4个部分。,47,1、城市建设的智能化发展城市经济、科技、文化、管理、规划（负责人：许庆瑞、汪应洛、王众托）城市空间组织模式、智能交通与物流（负责人：邹德慈、施仲衡）智能建筑与家居（负责人：江亿、孙玉、倪维斗）,48,2、城市信息的智能化发展信息网络（负责人：刘韵洁、朱高峰、陈俊亮、邬江兴）智能测量与认知（负责人：宁津生、王家耀）知识中心与信息处理（
20、负责人：李国杰、刘永才）,49,3、城市产业的智能化发展智能制造（负责人：吴澄、孙优贤、徐志磊、王天然、钟志华、李伯虎）智能电网与能源（负责人：余贻鑫、岑可法）智能商务与金融（负责人：张尧学）,50,4、城市管理的智能化发展城市环境（负责人：孟伟）智能医疗卫生（负责人：李兰娟、杨胜利、王威琪）城市安全（负责人：吴曼青、钟山）另外还应有第五部分：城市人力资源的智能化发展，另作研究。,51,（二）iCity的五个层次,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,执行机构,传感器,物理世界,城市人社会
21、,52,（三）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,53,2、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3、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。,54,4、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：2
22、009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。,55,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,56,iCity重要的是组织市民。iCity不是听从指挥的军团，而是协同发展的群体。当市民参加感知城市和
23、使用城市大数据时，iCity才能精彩开始。例：城市堵车地图西门子、谷歌：驾驶员传感器,57,5、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。,58,美国政府各部门行动起来，设立大数据研究计划。,千人基因组计划的数据在云端可用（National Institutes of Health 1000 Genomes Project
24、Data Available on Cloud）,通过先进的计算进行科学发现（Scientific Discovery Through Advanced Computing）,数据到决策（Data to Decisions）：2.5亿美元/每年,地理系统科学的大数据（Big Data for Earth System Science）,59,2013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。,欧洲迅速跟上,60,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
25、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。,61,2013年4月5日，纽约市资助1500万美元，与哥伦比亚大学共建 “Institute for Data Sciences and Engineering”。成立仪式：“From Big Data to Big Ideas”。,纽约市长M. R. Bloomberg哥大校长 L. C. Bollinger学院院长Kathy McKeown, ACL/ AAAI/ACM会士微软、Google、Facebook的大批专家参加成立仪式,城市和大学联手培养大数据人才,智能城市和大数据有着天然的重要关系。
26、,62,顾问：徐匡迪周济组长：潘云鹤副组长：刘韵洁宁津生吴澄李国杰吴曼青成员：高文李伯虎孙优贤王天然徐扬生李兰娟沈昌祥郑南宁李德毅刘永才李仁涵吴志强等课题1：智能城市信息环境建设与大数据（组长：李国杰）课题2：智能城市产业发展与大数据（组长：吴澄）课题3：智能城市建设与大数据（组长：宁津生）课题4：智能城市管理服务建设与大数据（组长：吴曼青）,智能城市建设与大数据战略研究项目人员组成,63,五、城市大数据,64,（一）大数据十分重要增长速度快：2010年：0.9ZB(1021)；2011年：1.8ZB影响范围广：医疗卫生、科研、教育、公共安全、交通、物流、环境、气候、商务、金融、能源、制造经济
27、价值大：“数据为王”创造新产业：Google、亚马逊、阿里巴巴、腾讯、百度改革老产业技术新颖：有别于传统AI、数据库、搜索技术，呈现颠覆性,65,美国信息技术与创新基金会2013年11月报告：如果说石油是20世纪经济发展的“助推剂”，那么数据将成为21世纪经济发展的“助推剂”。,66,（二）城市大数据是大数据的主体全球数据爆炸式增长从2005年开始,但这些还不是最重要的大数据。,67,（三）城市大数据中最关键最重要的尚待聚集城市建设：建筑、街道、交通、照明环境：水、气、土壤、垃圾经济、金融、贸易、服务企业产业：机械、家电、轻纺教育：大学、中学、小学医疗卫生：电子健康档案、药物、医生食品：粮食、
28、蔬菜、水果、肉类、饮食文化、媒体谁有能力聚集和联接这些数据？公司、公共机构、政府？要权威、技术和市场的合作。,68,越来越多的巨型数据中心正在涌现，需要权威和市场的合作去连通之：数字图书馆商业数据中心遥感数据中心：气象，海洋，国土，通讯，GPS新华数据中心银行数据中心证券数据中心铁路数据中心,69,（四）城市大数据将有大应用1、用于宏观预测例企业（工商）发展指数预判宏观经济走势工商总局“国家经济户籍库”汇总全国5780多万家市场主体的数据信息，可靠度高，而且每日动态更新。研究人员通过指标初选、数据预处理、指标分类、指数合成，最终合成了“企业（工商）发展指数”，反映企业发展趋势。,70,GDP在
29、2008年第一季度出现下滑，“发展指数”则在2007年11月份就已经进入下行通道。“发展指数”在2009年第一季度触底反弹，GDP于2个季度后也反弹。2010年三季度，“发展指数”下降，2个季度后GDP增幅回落。,全国企业（工商）发展指数和GDP增长率的变化趋势图,71,“发展指数”自2013年3月份开始持续反弹，三季度以来持续回升，预示四季度宏观经济将持续向好。,全国企业（工商）发展指数和财政收入趋势图,这是大数据的一种特色应用：见微知著。见微知著既可以用来预测，也可以用于发现。,72,2、用于微观分析例对北京PM2.5污染的成因分析专家对京津冀：燃煤电厂、供暖锅炉30%，钢铁、水泥、石化等
30、工业25%，机动车18%，扬尘17%，生活10%。如用大数据方法：1个监测点/km2发现重污染区则密测+时间因素、气候因素：不仅可发现原因，且可预测。如加上众包的方法：在市民手机中加上检测传感器，则可以有数以百万计的检测点。,73,问题如何从各企业的大数据：产品、材料、销量、员工、设备、市场、科技，去判断行业的趋向？如何根据城市各行业的大数据预测城市经济的优化方向？相片分享网站Flickr每年有来自1亿用户的60亿张照片，和用户自由描写的照片文本标签。标签没有标准格式和分类，但可能比结构化数据包含了更多的知识。挑战：如何发掘照片和标签中的知识，如从中预测摄影技术及其行业的未来？,74,3、用于
31、聚集群智例公民科学：eBird美国康奈尔大学建立了“鸟类数据库（eBird）”。eBird收集的数据，绘制了300多种鸟类的迁徙地图。一个月中，约11000位观鸟爱好者上传了300多万次目击记录。目前总计约90000人提供了超过1.1亿次目击记录。没有能识别鸟类或其他有机物的自动传感器，能够正确观察鸟的“传感器”就是人那类痴迷于寻找、观察、统计和聚在一起神侃鸟的人。eBird推出之初，观鸟爱好者每月输入的记录只有约5万条，给观鸟爱好者一点甜头后，数目便快速上升。例杭州城管系统,75,2009年以前，巴黎的空气质量监测站不到10个。Green Watch（绿色观察）项目：为200市民配传感器，测
32、空气质量和噪声。数据大大增加，成本低。,76,4、用于拓展新应用例XX市的车联网智能交通试验发动时输入：目的地，输出：路线、速度控制调节：红绿灯（算出过路口的时间）应用+：油量表，显示加油站应用+：何处新设加油站？何处新设公共建筑（小学、商场、医院）？如何规划新道路？购何处住房？这是大数据的一种特色应用：由此及彼。从使用数据的主要内容二次衍生关系三次衍生关系 n次衍生关系。,77,（五）在城市大数据上，中国有望领先城市大数据的建设要靠政、企、民三者合作，而政府将在数据的管理与开放中起主导作用，其目标是通过大数据：促进企业发展，创造新的市场与技术确保个人信息不受侵犯、公共信息安全与共享提高城市管理能力与决策水平，更好为市民提供服务中国的“四化”环境和政府结构十分有利于城市大数据的建设与应用。如果发展得好，我国在iCity的建设上可望领跑全球。,78,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。,79,谢谢各位！,
