新型智慧城市大腦研究

莫文東　杜曉旭　駱富

關(guān)鍵詞：新型智慧城市大腦；核心樞紐；實(shí)施路徑；運(yùn)營模式

中圖法分類號：TP399 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

近年來，在5G網(wǎng)絡(luò)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈、AI和CIM（城市信息模型）等新科技的驅(qū)動(dòng)下，城市大腦作為城市的數(shù)據(jù)中樞和能力中樞，正成為城市治理和前沿技術(shù)應(yīng)用的新熱點(diǎn)?；诔鞘行畔⒒木W(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)、數(shù)據(jù)基礎(chǔ)、能力基礎(chǔ)，城市大腦為政務(wù)服務(wù)、應(yīng)急指揮、城市交通、城市管理等領(lǐng)域提供了高效、實(shí)時(shí)、便捷的智能化治理體系。

2015年，城市大腦基于互聯(lián)網(wǎng)大腦模型的定義被首次提出。2016年，杭州開始布局城市大腦的建設(shè)。2021年3月，“十四五”規(guī)劃綱要提出“構(gòu)建城市數(shù)據(jù)資源體系，推進(jìn)城市數(shù)據(jù)大腦建設(shè)”。截至2021年12月，全國已經(jīng)有超過100個(gè)城市宣布建設(shè)城市大腦。杭州以交通作為切入點(diǎn)，規(guī)劃構(gòu)建“531”的城市大腦架構(gòu)，涉及交通、城管、旅游、醫(yī)療、環(huán)境、信用等11個(gè)行業(yè)系統(tǒng)，共覆蓋48個(gè)應(yīng)用場景，達(dá)到提升政府智慧治理能力的目標(biāo)。上海浦東打造了“三平臺五中心多應(yīng)用”城市大腦體系，以三級綜合管理為抓手，實(shí)現(xiàn)了浦東新區(qū)的精細(xì)化、系統(tǒng)化管理。阿里、華為、百度、騰訊、科大訊飛、中科大腦等數(shù)百家科技企業(yè)宣布進(jìn)軍城市大腦領(lǐng)域，相繼提出了城市大腦發(fā)展階段模型及架構(gòu)。阿里提出了城市大腦發(fā)展的三個(gè)階段，即城市大腦1.0是局部智能階段，城市大腦2.0是跨域數(shù)據(jù)共享、智能場景衍生階段，城市大腦3.0是多元融合滲透、全面智能升級階段。可以看出，城市大腦發(fā)展是不斷迭代升級的過程。百度聚焦城市治理對信息化建設(shè)提出的新要求，推出了由感知中臺、數(shù)據(jù)中臺、AI中臺以及智能交互中臺構(gòu)建的“1+2+1”的城市大腦體系，通過對城市運(yùn)行狀態(tài)的全場景進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，賦能城市高效、安全、可控地運(yùn)轉(zhuǎn)。

本文主要分為三個(gè)部分，首先介紹了新型智慧城市大腦的總體架構(gòu)，分別對城市大腦的數(shù)據(jù)中樞和能力中樞的構(gòu)建思路、關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入研究；其次對城市大腦三個(gè)重要的實(shí)施階段進(jìn)行分析，以頂層設(shè)計(jì)、統(tǒng)籌推進(jìn)、重點(diǎn)突破的實(shí)施策略，推進(jìn)城市大腦不斷迭代升級、優(yōu)化，同時(shí)，就城市大腦各專題、場景建設(shè)的運(yùn)營模式進(jìn)行闡述；最后進(jìn)行總結(jié)。

1新型智慧城市大腦總體架構(gòu)

新型智慧城市大腦是基于“城市生命體”理論，推進(jìn)城市數(shù)字產(chǎn)業(yè)化與產(chǎn)業(yè)數(shù)字化同步、深度融合的強(qiáng)大引擎，助力城市的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，其總體架構(gòu)圖如圖1所示。打造新型智慧城市大腦，需要結(jié)合城市發(fā)展階段和實(shí)際情況，重點(diǎn)圍繞“1+1+4+1+3”的總體架構(gòu)，即“1項(xiàng)基礎(chǔ)設(shè)施底座、1個(gè)城市中臺、4類智慧應(yīng)用場景、1個(gè)指揮中心、3個(gè)保障體系”，創(chuàng)新應(yīng)用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等前沿技術(shù)，整合政府、企業(yè)和社會數(shù)據(jù)資源，應(yīng)用能力集成創(chuàng)新，動(dòng)態(tài)感知城市運(yùn)行體征，為城市管理者提供決策支撐。

1.1城市大腦數(shù)據(jù)中樞

數(shù)據(jù)中樞為城市大腦提供智能化的數(shù)據(jù)匯聚融通、數(shù)據(jù)治理組件，為基礎(chǔ)庫、專題庫、場景化應(yīng)用提供可靠的數(shù)據(jù)資源，確保數(shù)據(jù)的可用性、一致性和完整性。數(shù)據(jù)治理作為數(shù)據(jù)中樞的核心功能，主要包括數(shù)據(jù)應(yīng)用與服務(wù)、數(shù)據(jù)需求管理、數(shù)據(jù)架構(gòu)與共享管理、數(shù)據(jù)模型管理、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)管理、數(shù)據(jù)質(zhì)量管理.元數(shù)據(jù)管理、主數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)安全管理等功能。

1.1.1推進(jìn)數(shù)據(jù)共享交換

城市大腦數(shù)據(jù)中樞通過數(shù)據(jù)目錄管理對外提供數(shù)據(jù)共享服務(wù)。數(shù)據(jù)管理員參照元數(shù)據(jù)模板構(gòu)建數(shù)據(jù)資源目錄，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)管理和提供數(shù)據(jù)共享交換的服務(wù)能力。數(shù)據(jù)資源目錄提供檢索功能，可以實(shí)現(xiàn)關(guān)系型、消息型、文件型數(shù)據(jù)的快速定位和查閱。數(shù)據(jù)資源目錄完成構(gòu)建后，例如一網(wǎng)通辦，進(jìn)行事項(xiàng)級別的目錄編制，在此過程中為數(shù)據(jù)資源歸集工作做好準(zhǔn)備，使目錄質(zhì)量和成效得到保障。進(jìn)行目錄審核并完成發(fā)布，才可以被政務(wù)、城管、交通等相關(guān)數(shù)據(jù)用戶查看、訂閱和使用。

數(shù)據(jù)資源目錄提供查詢條件，查詢結(jié)果可以按表格、卡片等方式進(jìn)行展示，下鉆顯示元數(shù)據(jù)實(shí)體信息。支持對元數(shù)據(jù)實(shí)體及數(shù)據(jù)目錄屬性進(jìn)行全文檢索，可獲取項(xiàng)為名稱、描述、標(biāo)簽等，在數(shù)據(jù)資源目錄查詢功能上可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享訂閱。

數(shù)據(jù)資源目錄管理由數(shù)據(jù)中樞的數(shù)據(jù)共享交換模塊配置數(shù)據(jù)管理員并引用元數(shù)據(jù)定義，配置、發(fā)布數(shù)據(jù)資源目錄，數(shù)據(jù)資源目錄服務(wù)根據(jù)配置信息創(chuàng)建存儲對象。

1.1.2提升數(shù)據(jù)治理水平

通過三大步驟提升城市大腦數(shù)據(jù)治理能力：（1）制定統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)體系。制訂一套完整、統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)規(guī)范體系，將數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化治理覆蓋系統(tǒng)建設(shè)全生命周期，實(shí)現(xiàn)信息高度共享、系統(tǒng)運(yùn)行高度協(xié)調(diào)；（2）建設(shè)數(shù)據(jù)治理中心。構(gòu)建數(shù)據(jù)治理中心，匯聚數(shù)據(jù)生命周期各環(huán)節(jié)元數(shù)據(jù)，進(jìn)行統(tǒng)一分析處理，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)質(zhì)量管理、數(shù)據(jù)安全管理、數(shù)據(jù)服務(wù)管理、主數(shù)據(jù)、元數(shù)據(jù)分析等能力；（3）融合數(shù)據(jù)運(yùn)營與生產(chǎn)運(yùn)營。將數(shù)據(jù)治理融入業(yè)務(wù)流程，在數(shù)據(jù)匯聚流程、預(yù)警處理流程、數(shù)據(jù)訂閱流程、元數(shù)據(jù)／主數(shù)據(jù)變更流程等方面介入，構(gòu)建全域數(shù)據(jù)運(yùn)營體系與生產(chǎn)運(yùn)營相結(jié)合的體系，并貫穿數(shù)據(jù)生命周期。

1.2城市大腦能力中樞

構(gòu)建城市大腦能力中樞，目標(biāo)是統(tǒng)一匯聚各委辦局算法、平臺、系統(tǒng)能力，推進(jìn)城市大腦原子能力的集約建設(shè)和高效管理。通過打造能力黃頁、沉淀能力資產(chǎn)，采用標(biāo)準(zhǔn)化的能力接口，對城市大腦內(nèi)部應(yīng)用開放，提升大數(shù)據(jù)應(yīng)用與生產(chǎn)支撐應(yīng)用的敏捷靈活交付能力；對城市大腦外部應(yīng)用開放，構(gòu)筑開發(fā)者生態(tài)。能力中樞解決了重復(fù)開發(fā)的問題，節(jié)省了企業(yè)成本，提升了城市大腦的能力建設(shè)、管理水平。

（1）打造能力中樞的核心算法、模型庫，聚焦各基礎(chǔ)、通用、覆蓋面廣的原子能力的算法模型，包括基礎(chǔ)的聚類、回歸類等經(jīng)典機(jī)器學(xué)習(xí)算法，提供人臉／車輛識別、語音／圖像處理、人流熱力、流數(shù)據(jù)處理等深度學(xué)習(xí)算法，同時(shí)，要根據(jù)場景需求的變化，推進(jìn)算法、模型的迭代升級。

（2）以4類智慧應(yīng)用場景需求為抓手，匯聚數(shù)據(jù)中樞、能力中樞及各委辦局系統(tǒng)的AI能力、位置能力、電子印章等具有業(yè)務(wù)價(jià)值的能力，并將能力注冊到DCOOS（能力開放運(yùn)營系統(tǒng)），實(shí)現(xiàn)快速、靈活、敏捷的能力管理。能力中樞基于能力轉(zhuǎn)發(fā)、能力生成、能力編排等功能，實(shí)現(xiàn)對能力的集成，并賦能智慧應(yīng)用場景。

2實(shí)施路徑

城市大腦建設(shè)不是一蹴而就的，需要不斷地迭代升級、優(yōu)化，城市要結(jié)合自身特點(diǎn)因地制宜，以頂層設(shè)計(jì)為牽引、統(tǒng)籌推進(jìn)、重點(diǎn)突破的實(shí)施策略，主要分為以下三個(gè)階段。

第一階段：填平補(bǔ)齊階段，做好城市大腦總體規(guī)劃，以構(gòu)建城市大腦數(shù)據(jù)和能力底座為目標(biāo)，補(bǔ)齊數(shù)據(jù)、能力短板，構(gòu)建城市大腦基礎(chǔ)框架，并建立城市大腦標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、信息安全、運(yùn)維運(yùn)營保障體系。

第二階段：重點(diǎn)突破階段，繼續(xù)夯實(shí)城市大腦數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和能力基礎(chǔ)，結(jié)合城市發(fā)展特點(diǎn)和方向，優(yōu)先選取數(shù)據(jù)共享充分、需求迫切、能力打造成熟度高的智慧應(yīng)用場景，開展城市大腦項(xiàng)目建設(shè)。逐漸形成可復(fù)制、可推廣的應(yīng)用場景建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，為全面提升階段奠定基礎(chǔ)。

第三階段：全面提升階段，全面推進(jìn)智慧政務(wù)、智慧城管、數(shù)字經(jīng)濟(jì)、智慧醫(yī)療、智慧教育、智慧生態(tài)等智慧應(yīng)用場景建設(shè)，構(gòu)建跨部門的城市數(shù)據(jù)共享開放生態(tài)，強(qiáng)化各委辦局、各行業(yè)、各區(qū)域的數(shù)據(jù)、能力共享和業(yè)務(wù)協(xié)同，整體提升整個(gè)城市的治理水平。

3運(yùn)營模式

新型智慧城市大腦建設(shè)和運(yùn)營遵循“政府引導(dǎo)、市場主導(dǎo)、社會參與”的發(fā)展原則，體現(xiàn)“誰投資誰受益”的利益分配機(jī)制，充分應(yīng)用相關(guān)部門的各自長處，調(diào)動(dòng)各方積極性，發(fā)揮市場資源優(yōu)化配置的作用，以合適的運(yùn)營模式保障城市大腦長期有效運(yùn)行。研究表明，不同的應(yīng)用場景和基礎(chǔ)能力適用于不同的運(yùn)營模式組合，具體如表1所列。

4結(jié)束語

在城市信息化快速發(fā)展的背景下，新型智慧城市大腦是推進(jìn)城市數(shù)字化轉(zhuǎn)型、提升城市治理水平、節(jié)約城市運(yùn)營成本的必然選擇。本文介紹了新型智慧城市大腦的總體架構(gòu)、實(shí)施路徑、運(yùn)營模式三大專題。針對城市發(fā)展存在的數(shù)據(jù)匯聚共享和能力開放不暢的問題，通過構(gòu)建城市大腦數(shù)據(jù)中樞和能力中樞，打造城市大腦的數(shù)據(jù)和能力共享生態(tài)。同時(shí)，提出了以頂層設(shè)計(jì)為牽引、統(tǒng)籌推進(jìn)、重點(diǎn)突破的實(shí)施策略，分三步推進(jìn)城市大腦建設(shè)。研究表明，不同的應(yīng)用場景需要采用不同的運(yùn)營模式，本文結(jié)合城市中臺、智慧應(yīng)用的特征給出了運(yùn)營模式的建議。未來，隨著新技術(shù)要素的不斷升級、數(shù)據(jù)和能力基礎(chǔ)的不斷夯實(shí)，城市大腦將會為全面賦能城市建設(shè)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

作者簡介：

莫文東（1991—），碩士，工程師，研究方向：設(shè)計(jì)咨詢。