錢學(xué)森智庫(kù)縱論智慧城市

◎薛惠鋒

堅(jiān)守“智慧之愿”——惠民、善政、開(kāi)放、綠色、安全

當(dāng)前，中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入新常態(tài)，我國(guó)城市發(fā)展也邁入了量質(zhì)并舉的新階段。 2017年2月，國(guó)家統(tǒng)計(jì)局權(quán)威發(fā)布：2016年中國(guó)城鎮(zhèn)化率已達(dá)到57.35%（國(guó)家統(tǒng)計(jì)局，2017），城市化對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的促進(jìn)作用明顯增強(qiáng)。與此同時(shí)，人口膨脹、環(huán)境污染、資源短缺、交通堵塞等城市病已逐漸成為制約我國(guó)城市發(fā)展的主要問(wèn)題。為實(shí)現(xiàn)城市的可持續(xù)繁榮，一方面需要進(jìn)一步順應(yīng)城市發(fā)展全球化、多樣化、社會(huì)化和協(xié)同化的趨勢(shì)，建立新型的城市發(fā)展模式；另一方面需要借助新技術(shù)革命強(qiáng)大的驅(qū)動(dòng)力，奠定新型城市發(fā)展模式的基礎(chǔ)。在此背景下，智慧城市作為工業(yè)化、信息化、城鎮(zhèn)化和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化交匯融合的概念正在被越來(lái)越多的人接受，為加快城市現(xiàn)代化進(jìn)程和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)提供了新的思路和模式。

綜合國(guó)內(nèi)外對(duì)智慧城市的研究來(lái)看，盡管定義有所不同，但大都認(rèn)為智慧城市應(yīng)該有以下特點(diǎn)：一是智慧城市建設(shè)以信息和通信技術(shù)（Information Communication Technology， ICT）應(yīng)用為支撐；二是智慧城市是一個(gè)復(fù)雜的、相互作用的系統(tǒng)；三是智慧城市建設(shè)的目的是讓城市更加宜居、宜業(yè)。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，智慧城市是城市發(fā)展的高級(jí)階段，以信息和通信技術(shù)為支撐，讓城市更聰明、人類生活更便捷。

隨著國(guó)家治理體系和治理能力現(xiàn)代化的不斷推進(jìn)，隨著創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開(kāi)放、共享發(fā)展理念的全面貫徹，隨著網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略、國(guó)家大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略等的實(shí)施，智慧城市被賦予了新的內(nèi)涵和新的要求，可以概括為以下5個(gè)方面。

惠民。以人為本，是現(xiàn)代城市建設(shè)和治理的原點(diǎn)。堅(jiān)持信息惠民作為智慧城市發(fā)展的核心，提升公共服務(wù)效能，通過(guò)釋放數(shù)字紅利，實(shí)現(xiàn)無(wú)處不在的惠民服務(wù)，提高人們生活的便捷感、安全感、獲得感、公平感、幸福感，建設(shè)和諧、宜居、富有活力的現(xiàn)代化城市。

善政。推進(jìn)政府決策科學(xué)化、社會(huì)治理精準(zhǔn)化、公共服務(wù)高效化，用信息化手段更好地感知社會(huì)態(tài)勢(shì)、暢通溝通渠道、輔助決策施政。

開(kāi)放。有效開(kāi)放公共空間和公共資源，充分體現(xiàn)社會(huì)管理與服務(wù)能力的融合、社會(huì)管理與服務(wù)資源的融合。

綠色。通過(guò)城市精細(xì)化和智能化管理技術(shù)手段，減少資源消耗，降低環(huán)境污染，建設(shè)環(huán)保、低碳的城市生態(tài)環(huán)境。

安全。智慧城市是具有良好公共安全的城市，具有抵御自然災(zāi)害和處理人為災(zāi)害的能力。

綜上所述，智慧城市是以為民服務(wù)全程全時(shí)、城市治理高效有序、數(shù)據(jù)開(kāi)放共融共享、經(jīng)濟(jì)發(fā)展綠色開(kāi)源、網(wǎng)絡(luò)空間安全清朗為主要目標(biāo)，通過(guò)體系規(guī)劃、信息主導(dǎo)、改革創(chuàng)新，推進(jìn)新一代信息技術(shù)與城市現(xiàn)代化深度融合、迭代演進(jìn)，實(shí)現(xiàn)國(guó)家與城市協(xié)調(diào)發(fā)展的新生態(tài)。

破解“智慧之困”——開(kāi)放的復(fù)雜巨系統(tǒng)理論

現(xiàn)代文明的發(fā)祥地在西方，起源于歐洲的文藝復(fù)興運(yùn)動(dòng)。文藝復(fù)興把人從神的束縛中解放出來(lái)，把生產(chǎn)力從封建社會(huì)的束縛中解放出來(lái)，引領(lǐng)西歐走出中世紀(jì)的蒙昧，迎來(lái)了現(xiàn)代文明的曙光。文藝復(fù)興推動(dòng)了以資本主義生產(chǎn)方式為基礎(chǔ)的早期現(xiàn)代化進(jìn)程，并逐漸形成以全球一體化和世界市場(chǎng)為基礎(chǔ)的現(xiàn)代文明，這一現(xiàn)代化進(jìn)程的一個(gè)重要標(biāo)志即是現(xiàn)代城市的興起。

自18世紀(jì)工業(yè)革命以來(lái)，隨著大工業(yè)生產(chǎn)對(duì)勞動(dòng)力、原材料、能源、消費(fèi)市場(chǎng)的巨大需求，歐美各國(guó)先后開(kāi)始了現(xiàn)代城市的建設(shè)歷程，在人口聚集、工商業(yè)發(fā)達(dá)的地理區(qū)域，成立現(xiàn)代城市行政管理機(jī)構(gòu)，建立治安執(zhí)法機(jī)關(guān)，大規(guī)模修建廠房、商業(yè)大樓、住宅、醫(yī)院、學(xué)校、道路、橋梁，完善給排水地下管網(wǎng)，鋪設(shè)電力、通信線路，從而形成了由眾多公用設(shè)施、市政工程等專業(yè)系統(tǒng)構(gòu)成的城市大系統(tǒng)。隨著城市規(guī)模的不斷擴(kuò)張，人口數(shù)量和用地猛增，城市發(fā)展同時(shí)表現(xiàn)出兩種傾向：一方面城市各種先進(jìn)的公用設(shè)施與市政工程，逐步出現(xiàn)并迅速普及，促進(jìn)了城市發(fā)展；另一方面出現(xiàn)了“城市病”，人口無(wú)序集聚，能源、資源緊張，生態(tài)環(huán)境惡化，交通擁堵嚴(yán)重，房?jī)r(jià)居高不下，安全形勢(shì)嚴(yán)峻，城鄉(xiāng)對(duì)立且差距拉大，人們面臨城市無(wú)序發(fā)展帶來(lái)的“智慧之困”。

母豬在進(jìn)入產(chǎn)房前必須進(jìn)行消毒。消毒方法包括：冬季用溫水以及夏季用冷水清洗豬體全身，然后用百毒殺或來(lái)蘇兒對(duì)豬體進(jìn)行消毒，要特別注意母豬的外陰以及乳房的消毒。在冬季約0.5 h豬被徹底曬干后，經(jīng)消毒通道轉(zhuǎn)移到產(chǎn)房。

上述“智慧之困”的邏輯根源在于還原論思想?，F(xiàn)代西方文明的建立，以還原論為思想基礎(chǔ)，就是將復(fù)雜系統(tǒng)不斷分解為簡(jiǎn)單系統(tǒng)，將全局問(wèn)題不斷分解為局部問(wèn)題去解決，很大程度上忽視了系統(tǒng)的整體性、系統(tǒng)要素間的相互關(guān)聯(lián)性，“頭痛醫(yī)頭，腳痛醫(yī)腳”，從而引發(fā)了深層次矛盾和弊端。第一次文藝復(fù)興后，還原論引發(fā)的一系列科學(xué)、技術(shù)、產(chǎn)業(yè)、社會(huì)革命已遇到瓶頸，體現(xiàn)在世界、國(guó)家、城市治理上，體現(xiàn)為不平等、不平衡和不可持續(xù)。因此，現(xiàn)代城市要擺脫“智慧之困”的束縛，急需一種新的思想、新的方法論。

人類文明已走到量變到質(zhì)變的臨界點(diǎn)，一場(chǎng)新的文明轉(zhuǎn)型呼之欲出。早在20世紀(jì)80年代戰(zhàn)略科學(xué)家錢學(xué)森即認(rèn)為，人類文明迫切需要一次新的文明轉(zhuǎn)型，就是綜合西方的還原論、東方的整體論，形成系統(tǒng)論的思想，以定性到定量的綜合集成為基本方法，開(kāi)創(chuàng)“第二次文藝復(fù)興”。錢學(xué)森認(rèn)為，中國(guó)將發(fā)揮“第二次文藝復(fù)興”的主戰(zhàn)場(chǎng)作用，通過(guò)系統(tǒng)論的發(fā)展應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)把握客觀規(guī)律、改造客觀世界能力的跨越式提升，把第五次、第六次、第七次產(chǎn)業(yè)革命不斷向縱深推進(jìn)，達(dá)到“整個(gè)社會(huì)形態(tài)的飛躍”，帶動(dòng)世界、國(guó)家、城市治理手段和模式的顛覆性創(chuàng)新。

按照系統(tǒng)論的思想，智慧城市是個(gè)開(kāi)放的復(fù)雜巨系統(tǒng)。智慧城市功能繁復(fù)、結(jié)構(gòu)龐大、系統(tǒng)層次多，與周邊、全國(guó)以至世界聯(lián)系廣泛，具備著典型的開(kāi)放復(fù)雜巨系統(tǒng)的特性。

（1）開(kāi)放性

城市是區(qū)域性乃至全國(guó)性的政治、經(jīng)濟(jì)、文化、教育、科技中心。與生命系統(tǒng)類似，一個(gè)城市要保持正常有序運(yùn)轉(zhuǎn)，必須不間斷地進(jìn)行新陳代謝，其各種物理系統(tǒng)必然與周邊地區(qū)、全國(guó)和全球進(jìn)行物質(zhì)、能量、信息、人員等交換活動(dòng)。

（2）動(dòng)態(tài)性

智慧城市要為政府、企業(yè)、市民等服務(wù)主體提供智慧化服務(wù)，要做到政令貫通、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、文化先進(jìn)、教育提升、科技創(chuàng)新、人居環(huán)境改善、交通環(huán)保治理、人文自然和諧、治安消防保障、災(zāi)害及破壞的預(yù)防及預(yù)警，其組成單元必然時(shí)時(shí)刻刻與這些服務(wù)主體進(jìn)行頻繁的交互，這些相互作用導(dǎo)致智慧城市的系統(tǒng)狀態(tài)一直處于不斷的劇烈變化之中。

（3）復(fù)雜性

智慧城市結(jié)構(gòu)高度交錯(cuò)繁復(fù)，其發(fā)展變化受到自然、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、文化、政治、法律等多種因素的影響，服務(wù)觸角深入到社會(huì)經(jīng)濟(jì)、政府治理、科教文化、社會(huì)民生、環(huán)境生態(tài)、人本文明等各個(gè)領(lǐng)域，需要建立數(shù)量巨大、層級(jí)眾多、縱橫交錯(cuò)、關(guān)聯(lián)復(fù)雜的智慧城市分系統(tǒng)，這些分系統(tǒng)的組件繁多、時(shí)空交疊，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)通常采用復(fù)雜性的構(gòu)造——層級(jí)結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)智慧城市復(fù)雜環(huán)境和功能的需求。

（4）整體性

（5）自組織性

由于各種不可預(yù)見(jiàn)的自然、社會(huì)等因素的影響，在城市治理的實(shí)踐中，不可避免地會(huì)遇到原規(guī)劃、正常程序中無(wú)預(yù)案的亟待解決的問(wèn)題。為應(yīng)對(duì)此類問(wèn)題，智慧城市具備一定程度的自組織性和自適應(yīng)性就十分必要。因此，從城市的功能和發(fā)展前景出發(fā)，智慧城市中各類綜合性系統(tǒng)，特別是支持應(yīng)急、決策和適時(shí)發(fā)展的系統(tǒng)，必須具備人機(jī)結(jié)合的學(xué)習(xí)功能，通過(guò)學(xué)習(xí)程序，把自組織、自適應(yīng)所取得的經(jīng)驗(yàn)和范例，在人機(jī)結(jié)合的綜合智慧系統(tǒng)中得到近于最優(yōu)化的儲(chǔ)備方案，這樣才能呈現(xiàn)優(yōu)選的自組織性和高階的適應(yīng)性。這也正是智慧城市綜合系統(tǒng)的整體優(yōu)勢(shì)和生命力的表現(xiàn)。

綜合智慧城市的上述特點(diǎn)，不難發(fā)現(xiàn)，智慧城市的系統(tǒng)中組成單元數(shù)量眾多，這些組成單元在時(shí)空、作用及狀態(tài)之間交互，并隨系統(tǒng)行為演化派生，系統(tǒng)組件時(shí)空交疊、角色各異，但宏觀上表現(xiàn)為整體行為；系統(tǒng)層次眾多、組成模式多種多樣；系統(tǒng)與環(huán)境間存在能量、物質(zhì)、信息交換，可以動(dòng)態(tài)連續(xù)適應(yīng)環(huán)境變化，這些均為開(kāi)放性、復(fù)雜性和巨系統(tǒng)的特征。所以，智慧城市是一類開(kāi)放的復(fù)雜巨系統(tǒng)。

由于對(duì)“智慧城市是一類開(kāi)放的復(fù)雜巨系統(tǒng)”的本質(zhì)特征認(rèn)識(shí)不足，人們?cè)谥腔鄢鞘薪ㄔO(shè)過(guò)程中出現(xiàn)了許許多多的問(wèn)題，如沒(méi)有從城市整體目標(biāo)、發(fā)展戰(zhàn)略、自身特點(diǎn)和面臨的實(shí)際問(wèn)題出發(fā)進(jìn)行總體規(guī)劃、頂層設(shè)計(jì)，相同或相似服務(wù)功能的系統(tǒng)重復(fù)建設(shè)，缺乏總體的系統(tǒng)整合，出于自身利益等方面的考慮，各部門(mén)、各行業(yè)和各地域間的信息，彼此相互孤立和隔離，未能實(shí)現(xiàn)充分的信息共享和數(shù)據(jù)融合，無(wú)法實(shí)現(xiàn)各智慧子系統(tǒng)的業(yè)務(wù)協(xié)同，城市智慧化徒有虛名，缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)體系，部門(mén)組織制訂的標(biāo)準(zhǔn)之間不協(xié)調(diào)、多而雜亂，缺乏科學(xué)、實(shí)用的協(xié)同實(shí)踐。

物理城市到智慧城市的四級(jí)提升

要解決智慧城市建設(shè)所面臨的開(kāi)放的復(fù)雜巨系統(tǒng)問(wèn)題，在方法上，我們應(yīng)運(yùn)用錢學(xué)森提出的《系統(tǒng)工程綜合集成方法論》來(lái)指導(dǎo)、規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建造智慧城市，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)應(yīng)用和功能。在路徑上，我們要運(yùn)用錢學(xué)森智庫(kù)體系構(gòu)建智慧城市的智慧之核——總體設(shè)計(jì)部，從更高起點(diǎn)去布局，以定性到定量的綜合集成為基本方法，利用信息革命的最新成果，打造“從定性到定量的綜合集成研討廳體系”，構(gòu)筑錢學(xué)森智庫(kù)“六大體系、兩個(gè)平臺(tái)”，為實(shí)現(xiàn)物理—數(shù)據(jù)—信息—智能—智慧的多級(jí)躍升，為解決智慧城市面臨的開(kāi)放的復(fù)雜巨系統(tǒng)問(wèn)題，提供科學(xué)有效的方法支撐和工具支持，真正實(shí)現(xiàn)從不可能到可能、從不滿意到滿意的綜合提升。

20世紀(jì)80年代末到90年代初，結(jié)合現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，錢學(xué)森先后提出從定性到定量綜合集成方法及其實(shí)踐形式——從定性到定量綜合集成研討廳體系，使總體設(shè)計(jì)部有了一套可以操作且行之有效的方法體系和實(shí)踐方式。從方法和技術(shù)層次上看，它是“人機(jī)結(jié)合、人網(wǎng)結(jié)合、以人為主”的信息、知識(shí)、智慧的綜合集成技術(shù)。這套體系，使得智庫(kù)發(fā)揮的作用不再是寫(xiě)幾篇文章，而是使跨層級(jí)、跨地域、跨系統(tǒng)、跨部門(mén)、跨行業(yè)、跨領(lǐng)域的綜合集成與統(tǒng)籌設(shè)計(jì)成為可能，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)各類系統(tǒng)從不滿意狀態(tài)到最滿意狀態(tài)的綜合提升，這是錢學(xué)森智庫(kù)的核心所在，也是重塑城市競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)、提升政府治理能力的“鑰匙”。

搭建“智慧之體”——未來(lái)城市“十智”模型

智慧城市是一個(gè)復(fù)雜的、相互作用的系統(tǒng)。在這個(gè)系統(tǒng)中，信息技術(shù)與其他資源要素優(yōu)化配置并共同發(fā)生作用，新興信息技術(shù)與城市系統(tǒng)相結(jié)合構(gòu)建智能化的城市系統(tǒng)，人的智慧與智能化城市相互作用耦合，形成具有“智慧”特征的城市系統(tǒng)。

錢學(xué)森在1981年發(fā)表的文章《系統(tǒng)科學(xué)、思維科學(xué)與人體科學(xué)》中指出：“人-機(jī)工程是一門(mén)非常重要的應(yīng)用人體科學(xué)技術(shù)。對(duì)于有些自動(dòng)化系統(tǒng)，人們發(fā)現(xiàn)，如果能讓人對(duì)系統(tǒng)做出適時(shí)、適當(dāng)?shù)母深A(yù)，比全不要人參與要好。這也就是讓人發(fā)揮綜合形勢(shì)、權(quán)衡多方面利弊、作出判斷的長(zhǎng)處，也讓機(jī)器發(fā)揮大功率、高速度、精確運(yùn)動(dòng)的長(zhǎng)處。就在電子計(jì)算機(jī)的運(yùn)算過(guò)程中，也會(huì)有人干預(yù)計(jì)算而縮短計(jì)算過(guò)程的情況。人-機(jī)工程是人體科學(xué)和機(jī)械科學(xué)、電子科學(xué)的結(jié)合，是今天發(fā)展很快的一門(mén)技術(shù)。”從智慧城市的基本特征分析，智慧城市是典型的人機(jī)結(jié)合、人網(wǎng)結(jié)合、以人為主的復(fù)雜巨系統(tǒng)。從系統(tǒng)工程的角度，如何實(shí)現(xiàn)人的智慧與現(xiàn)有智能城市結(jié)合，以人類的智慧制定城市發(fā)展運(yùn)行的戰(zhàn)略規(guī)劃，對(duì)城市的運(yùn)行發(fā)展進(jìn)行規(guī)劃、組織、引領(lǐng)和實(shí)施，從而使智能城市實(shí)現(xiàn)智慧涌現(xiàn)，達(dá)到智慧提升，智慧發(fā)展的目標(biāo)。這個(gè)命題是智慧城市建設(shè)過(guò)程中要解決的核心問(wèn)題之一，也是智慧城市是否真正具有“智慧”的關(guān)鍵問(wèn)題。

為更加清晰地辨析智慧城市這一復(fù)雜系統(tǒng)中要素的作用及關(guān)系，本書(shū)提出了智慧城市系統(tǒng)模型——“十智”模型，以描述智慧城市系統(tǒng)要素之間的關(guān)系構(gòu)建。

智慧城市系統(tǒng)模型——“十智”模型

“十智”模型是由智魂、智腦、智心、智脈和智眼的五智協(xié)同架構(gòu)，以及智政、智業(yè)、智惠、智美和智環(huán)五位一體的應(yīng)用架構(gòu)組成。其中五智協(xié)同架構(gòu)中，智魂貫穿智慧城市系統(tǒng)模型始終，通過(guò)綜合集成到綜合提升的理論方法，實(shí)現(xiàn)從物理城市到智慧城市的提升，這是我們建設(shè)智慧城市的戰(zhàn)略目標(biāo)。智腦位于智慧城市系統(tǒng)模型的最高層，是通過(guò)思想體系、數(shù)據(jù)體系、網(wǎng)信體系、模型體系、專家體系和決策體系，以明確的愿景、科學(xué)的規(guī)劃、有力的執(zhí)行來(lái)推動(dòng)智慧城市系統(tǒng)呈現(xiàn)“智慧”的重要手段和工具，發(fā)揮著大腦指揮全局的作用。智心是智慧城市系統(tǒng)模型中數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的核心，是智慧城市系統(tǒng)的數(shù)據(jù)及服務(wù)支撐層，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和信息的感應(yīng)、傳輸、存儲(chǔ)、計(jì)算和分析功能。智脈是智慧城市系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)及信息安全保障基礎(chǔ)設(shè)施，依托天空地一體化網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，及可靠的信息安全保障措施，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的采集和傳輸。智眼通過(guò)感知技術(shù)、通信及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)物理城市中資源和環(huán)境的智能化連接和感知。五智協(xié)同架構(gòu)中各要素互相作用、耦合構(gòu)成了智慧城市系統(tǒng)的基礎(chǔ)平臺(tái)架構(gòu)。

五位一體的應(yīng)用架構(gòu)是按照中國(guó)特色社會(huì)主義五位一體總體布局來(lái)構(gòu)建智慧應(yīng)用的五類應(yīng)用，涵蓋了經(jīng)濟(jì)建設(shè)、政治建設(shè)、文化建設(shè)、社會(huì)建設(shè)、生態(tài)文明建設(shè)。其中智政主要包括智慧政府、智慧公共服務(wù)和智慧城市監(jiān)管等。智業(yè)主要面向經(jīng)濟(jì)建設(shè)領(lǐng)域，包括智能制造、智慧園區(qū)、智慧能源等。智惠主要面向社會(huì)民生領(lǐng)域，包括智慧社區(qū)、智慧醫(yī)療、智慧交通等。智美主要面向文化建設(shè)領(lǐng)域，包括智慧教育、智慧旅游、智慧文娛等。智環(huán)主要面向生態(tài)文明建設(shè)領(lǐng)域，包括智慧環(huán)保、循環(huán)經(jīng)濟(jì)、海綿城市、智慧環(huán)衛(wèi)等應(yīng)用。

“十智”模型中各要素相互聯(lián)系、相互依存、相互作用，共同構(gòu)建了智慧城市的系統(tǒng)模型。