系統(tǒng)思維下的新型智慧城市建設(shè)

文/王家耀

2016年4月19日，習近平總書記在網(wǎng)絡(luò)安全和信息化工作座談會上講話時指出，要以信息化推進國家治理體系和治理能力現(xiàn)代化，統(tǒng)籌發(fā)展電子政務(wù)，構(gòu)建一體化在線服務(wù)平臺，分級分類推進新型智慧城市建設(shè)。同年10月9日，習近平總書記在主持中央政治局第36 次集體學習時又指出，要深刻認識互聯(lián)網(wǎng)在國家管理和社會治理中的作用，以推進電子政務(wù)、建設(shè)新型智慧城市等為抓手，以數(shù)據(jù)集中和共享為途徑，建設(shè)全國一體化的國家大數(shù)據(jù)中心，實現(xiàn)跨層級、跨地域、跨系統(tǒng)、跨部門、跨業(yè)務(wù)等協(xié)同管理和服務(wù)。2017年12月8日下午，習近平總書記在主持中央政治局就實施國家大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略進行第二次集體學習時強調(diào)，大數(shù)據(jù)發(fā)展日新月異，我們應(yīng)該審時度勢、精心謀劃、超前布局、力爭主動，深入了解大數(shù)據(jù)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢及其對社會經(jīng)濟發(fā)展的影響，分析我國大數(shù)據(jù)發(fā)展取得的成績和存在的問題，推進實施國家大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略，加快完善數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施，推進數(shù)據(jù)資源整合和開放共享，保障數(shù)據(jù)安全，加快建設(shè)數(shù)字中國，更好服務(wù)我國經(jīng)濟社會發(fā)展和人民生活改善。這是我們新型智慧城市建設(shè)的重要戰(zhàn)略指導思想。

《馬克思恩格斯選集》第三卷中指出：“思維即把相互聯(lián)系的要素聯(lián)合為一個統(tǒng)一體，同樣也把意識的對象分解為它們的要素。沒有分析就沒有綜合?！卞X學森先生《論系統(tǒng)工程》當中有一段話，他說“馬克思、恩格斯的辯證主義認為，物質(zhì)世界是由無數(shù)相互聯(lián)系、相互依賴、相互制約、相互作用的事物和過程所形成的統(tǒng)一整體。辯證唯物主義體現(xiàn)的物質(zhì)世界普遍聯(lián)系及其整體性的思想，也就是系統(tǒng)思想。”當前經(jīng)濟體系建設(shè)，要用這樣的系統(tǒng)思維考慮和規(guī)劃。

一、新型智慧城市的提出、內(nèi)涵、目標與任務(wù)

新型智慧城市提出的背景就是由于數(shù)字城市到智慧城市建設(shè)過程中存在很多問題，這個問題的根本在于我們建設(shè)了很多信息孤島，各個系統(tǒng)之間不互聯(lián)互通，所以花了很多錢，構(gòu)建了很多設(shè)備，但是效果不佳。所以，要加強城市規(guī)劃和科學引導，有序推進。在這種情況下，國家發(fā)改委、中央網(wǎng)絡(luò)辦等25個部委在2016年5月份聯(lián)合成立了新型智慧城市建設(shè)部級協(xié)調(diào)工作組，這個工作組主要是在新型智慧城市建設(shè)過程中進行頂層指導、監(jiān)督和協(xié)調(diào)。

什么是新型智慧城市？它經(jīng)歷了三個階段，包括數(shù)字城市、智慧城市和新型智慧城市。

數(shù)字城市是城市信息化發(fā)展初級階段的產(chǎn)物。以城市信息基礎(chǔ)設(shè)施（網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)）為支撐，采用GNSS、RS、GIS 技術(shù)，以可視化方式再現(xiàn)城市“自然、社會、經(jīng)濟”復合系統(tǒng)的各類資源的空間分布狀況，對城市規(guī)劃、建設(shè)和管理的各種方案進行模擬分析和研究的城市信息系統(tǒng)體系。

智慧城市通過互聯(lián)網(wǎng)把無處不在的智慧傳感器連接起來形成物聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)對物理城市的全面感知，利用云計算等技術(shù)對感知信息進行智能處理和分析，實現(xiàn)網(wǎng)上“數(shù)字城市”與物聯(lián)網(wǎng)的融合，并發(fā)出指令，對包括政務(wù)、民生、環(huán)境、公共安全、城市服務(wù)、工商活動等在內(nèi)的各種需求做出智能化響應(yīng)和智能化決策支持。

2016年以后提出新型智慧城市的問題，什么是新型智慧城市？我認為是適應(yīng)新型城鎮(zhèn)化建設(shè)需要，以信息化創(chuàng)新引領(lǐng)城市發(fā)展轉(zhuǎn)型，全面推進新一代信息通信技術(shù)與城市發(fā)展融合創(chuàng)新，加快工業(yè)化、信息化、城鎮(zhèn)化、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化融合，提高城市治理能力現(xiàn)代化水平，實現(xiàn)城市可持續(xù)發(fā)展的新路線、新模式、新形態(tài)。

新型智慧城市的目標就是要實現(xiàn)資源驅(qū)動發(fā)展到創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展的城市發(fā)展模式轉(zhuǎn)型，以創(chuàng)新引領(lǐng)城市發(fā)展。實現(xiàn)“互聯(lián)網(wǎng)+”、時空大數(shù)據(jù)、云計算等新興信息技術(shù)與城市發(fā)展融合創(chuàng)新，提高科技創(chuàng)新能力，構(gòu)建技術(shù)創(chuàng)新體系，消除孤島現(xiàn)象。實現(xiàn)城市管理治理能力的現(xiàn)代化，促進城市可持續(xù)發(fā)展。這是我們新型智慧城市的基本目標。

新型智慧城市新在哪里？智在哪里？我提出三個方面，新理念、新思維、新方法。新理念是創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享的發(fā)展理念。服務(wù)化理念，一切為了服務(wù)，一切都是服務(wù)，以人為核心，成為新型智慧城市的基本價值取向。新思維是“互聯(lián)網(wǎng)+”思維，（時空）大數(shù)據(jù)思維。要認識互聯(lián)網(wǎng)、適應(yīng)互聯(lián)網(wǎng)、使用互聯(lián)網(wǎng)，一切靠（時空）大數(shù)據(jù)說話、憑（時空）大數(shù)據(jù)決策。新方法是系統(tǒng)科學與系統(tǒng)工程方法。把新型智慧城市建設(shè)作為一個復雜巨系統(tǒng)工程。

建設(shè)數(shù)字城市相當于有了“車”、車上有了“貨”；車要開動，貨要流動，因此必須網(wǎng)絡(luò)化（無線城市），相當于建設(shè)高速公路（信息高速公路），有了信息高速公路數(shù)據(jù)才能流動；但高速公路上也會產(chǎn)生各種問題（信息不能高效、有序、可控流動，信息不能共享、出現(xiàn)信息孤島），必須有新理念、新思維、新方法，這就要建設(shè)智慧城市。新型智慧城市同智慧城市并無本質(zhì)區(qū)別，只是更加強調(diào)智慧城市建設(shè)與工業(yè)化、信息化、城市化、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的融合發(fā)展。

數(shù)字城市是城市信息化的初級階段，無線城市（網(wǎng)絡(luò)化）是橋梁或紐帶，智慧城市是城市信息化的高級階段，新型智慧城市是新型城鎮(zhèn)化條件下智慧城市水平的進一步提升。

二、新型智慧城市建設(shè)的基本原則和思路

新型智慧城市的總體架構(gòu)，要體現(xiàn)前述新型智慧城市的內(nèi)涵、目標與任務(wù)，由智慧信息基礎(chǔ)設(shè)施層、智慧服務(wù)平臺層和智慧應(yīng)用層，以及政策、標準和安全等構(gòu)成的保障體系所組成。

新型智慧城市建設(shè)首先要把握方向，智慧城市要尊重城市信息化發(fā)展的規(guī)律，絕不是三年兩年就能完成的，要規(guī)劃先行，示范引領(lǐng)。要打牢基礎(chǔ)，推動新一代網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施和時空大數(shù)據(jù)平臺的建設(shè)，邊建邊用，注重實效，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)。

基本的思路，我們提出了四個方面：一是以系統(tǒng)工程理論和方法為指導，探索建設(shè)新型智慧城市的最佳路徑，創(chuàng)新技術(shù)架構(gòu)、體制機制、建設(shè)運營模式，保證長期可持續(xù)升級發(fā)展。二是以智能感知、多源融合、開放共享、深度挖掘和智能服務(wù)為指導，探索構(gòu)建時空大數(shù)據(jù)平臺的技術(shù)體制，充分發(fā)揮其在新型智慧城市建設(shè)中的“大腦”作用。三是以新一代信息通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和天空海一體智能感知技術(shù)為支撐，探索充分利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算和“人-機”智能融合式時空大數(shù)據(jù)融合、分析、挖掘與可視化技術(shù)，以及智能服務(wù)技術(shù)，構(gòu)建新型智慧城市建設(shè)的技術(shù)路線。四是借鑒吸收國內(nèi)外智慧城市建設(shè)經(jīng)驗，結(jié)合我國實際，創(chuàng)新構(gòu)建新型智慧城市建設(shè)的標準體系和網(wǎng)絡(luò)空間安全監(jiān)控體系，保證新型智慧城市建設(shè)和運行的安全、穩(wěn)定、可行和高效。

根據(jù)新型智慧城市建設(shè)的指導思想和建設(shè)思路，我們提出新型智慧城市建設(shè)的技術(shù)路線。

三、新型智慧城市的“大腦”——時空大數(shù)據(jù)平臺

為什么把時空大數(shù)據(jù)平臺作為新型智慧城市的“大腦”，因為時空大數(shù)據(jù)平臺是建立在互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，建立在大數(shù)據(jù)存儲分析的基礎(chǔ)上，具有分析處理機制和應(yīng)用機制。為什么要用時空大數(shù)據(jù)呢？因為大數(shù)據(jù)的時空統(tǒng)一是至關(guān)重要的，我把這幾個方面綜合為幾句話，空間和時間一起，構(gòu)成了運動著的物質(zhì)存在的兩種基本形式，沒有什么時間和空間不存在運動中的物質(zhì)，也沒有什么運動中的物質(zhì)不是在一定的時間和空間當中。任何大數(shù)據(jù)都是包括人類活動在內(nèi)的自然和社會現(xiàn)象運動變化的產(chǎn)物，空間參照性和時間參照性是自然和社會形成的兩個基本參照系統(tǒng)，任何事物和現(xiàn)象都離不開這兩個參照，所以，也可以說沒有什么時間和空間不存在大數(shù)據(jù)，也沒有什么大數(shù)據(jù)不是在一定的空間和時間當中存在或者是流動的。因此，我們可以說所有的大數(shù)據(jù)從本質(zhì)來講都是時空大數(shù)據(jù)，我們把它簡稱大數(shù)據(jù)。

時空大數(shù)據(jù)的內(nèi)涵是指基于統(tǒng)一的時空基準（空間參照系統(tǒng)、時間參照系統(tǒng)），活動（運動變化）于時間和空間中與位置直接（定位）或間接（空間分布）相關(guān)聯(lián)的大數(shù)據(jù)。這樣界定時空大數(shù)據(jù)是基于以下三個事實：一是，世界是物質(zhì)的，物質(zhì)是運動的，包括人類活動在內(nèi)的萬事萬物的運動變化都是在一定的時間和空間中進行的，而所有的大數(shù)據(jù)都是世界萬事萬物運動變化的產(chǎn)物；二是，隨著智能感知技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算技術(shù)的發(fā)展，各個領(lǐng)域開始了“量化”的進程，這種一切皆可“量化”（數(shù)字化）的趨勢導致了大規(guī)模海量數(shù)據(jù)的產(chǎn)生，而空間參照與時間參照是大數(shù)據(jù)的兩個基本特征；三是，從可視化角度講，正是因為一切大數(shù)據(jù)都具有空間參照與時間參照特征，所以才能直觀地為人們提供大數(shù)據(jù)的空間位置、空間分布和時間標識。

時空大數(shù)據(jù)的類型和構(gòu)成，一是時空基準數(shù)據(jù)，二是GNSS 及CORS數(shù)據(jù)。時空大數(shù)據(jù)的基本特征很多，位置、屬性、時間、異構(gòu)性、多樣性、多維等等。所謂時空大數(shù)據(jù)平臺，是把各種分散的（點數(shù)據(jù)）和分割的（條數(shù)據(jù)）大數(shù)據(jù)匯聚到一個特定的平臺上，并使之發(fā)生持續(xù)的聚合效應(yīng)。這種聚合效應(yīng)就是通過數(shù)據(jù)多維融合和關(guān)聯(lián)分析與數(shù)據(jù)挖掘，揭示事物的本質(zhì)規(guī)律，對事物做出更加快捷、更加全面、更加精準和更加有效的研判和預測。從這個意義上講，時空大數(shù)據(jù)平臺是大數(shù)據(jù)的核心價值，是大數(shù)據(jù)發(fā)展的高級形態(tài)，是大數(shù)據(jù)時代的解決方案。具體的講，首先來構(gòu)建一個通用時空大數(shù)據(jù)平臺，通過通用時空大數(shù)據(jù)平臺+軍用，構(gòu)建一體化指揮的時空大數(shù)據(jù)平臺、地理情報平臺等。

對于時空大數(shù)據(jù)平臺的構(gòu)建，在基于網(wǎng)格集成與彈性云的“混合式”時空信息服務(wù)技術(shù)體制中，包括傳感器（網(wǎng)）資源、計算資源、存儲資源、數(shù)據(jù)資源、軟件（功能）資源、知識資源等在內(nèi)的信息資源都是以“服務(wù)”的形式分布在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點上的，服務(wù)提供者和服務(wù)享用者（兩個角色可相互轉(zhuǎn)換）也分布式部署在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點上，雖然它們都有特定的地域，所有服務(wù)都有“服務(wù)元數(shù)據(jù)”，而且都以標準封裝“組件”形式注冊或發(fā)布到注冊中心，但總體來說分布是任意的或混沌的，特別是在服務(wù)范圍很大、服務(wù)提供者和享用者很多，服務(wù)任務(wù)（要解決的問題）很復雜的情況下，就必須用協(xié)同論方法來組織、管理和實施。也就是說需要通過一種架構(gòu)即面向服務(wù)的體系架構(gòu)（SOA），將服務(wù)提供者、服務(wù)代理（注冊中心，資源池）和服務(wù)享用者三個角色組織起來，實現(xiàn)系統(tǒng)從混沌走向有序（初級的）；需要通過工作流和服務(wù)鏈模型，將發(fā)布的所有“服務(wù)”進行自動匹配以發(fā)現(xiàn)“服務(wù)”，實現(xiàn)服務(wù)組合（聚合）以獲得用戶需要的結(jié)果，達到從低級有序到高級有序的目的。我想這個是引用了錢學森先生的思想。

基于這樣的分析，我們提出構(gòu)建智慧城市時空大數(shù)據(jù)平臺的六大工程。一是構(gòu)建一個開放的體系架構(gòu)，強化功能開放應(yīng)用；二是構(gòu)建一個天地一體的信息服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，為實現(xiàn)范圍更加廣泛的信息資源共享與多層次多節(jié)點的協(xié)同工作提供嶄新的運行環(huán)境；三是構(gòu)建一個通用的功能平臺，通過服務(wù)化封裝，實現(xiàn)各類信息資源的高效調(diào)度、支撐信息服務(wù)的智能化；四是構(gòu)建一個開放共享的城市信息服務(wù)“資源池”（數(shù)據(jù)體系），通過多源異構(gòu)時空大數(shù)據(jù)的融合（聚合），形成一致性的數(shù)據(jù)集（全球一致、陸海一體、無縫連續(xù)），通過統(tǒng)計分析和挖掘，進一步提升治理體系和指揮決策的現(xiàn)代化水平；五是構(gòu)建一個高效運行的組織管理指揮體系，實現(xiàn)信息資源的匯聚共享和跨部門的協(xié)調(diào)聯(lián)動，為時空大數(shù)據(jù)平臺安全可靠運行提供支撐；六是建立一套標準體系，保證時空大數(shù)據(jù)平臺規(guī)范、有序、健康、安全、可持續(xù)運行。

結(jié)束語

城市是一個復雜巨系統(tǒng)，涉及到自然、社會、經(jīng)濟、人文等方方面面。智慧城市是城市這個復雜巨系統(tǒng)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化過程，是人的自然智能與計算機人工智能的深度融合，也是一個復雜巨系統(tǒng)，涉及到組織管理科學方法——系統(tǒng)工程。新型智慧城市由多個系統(tǒng)及其子系統(tǒng)組成，系統(tǒng)之間、子系統(tǒng)之間、系統(tǒng)與子系統(tǒng)之間有著密切的關(guān)系。因此，新型智慧城市建設(shè)必須遵循系統(tǒng)科學理論和系統(tǒng)工程的方法，這樣我們才能得到應(yīng)有的效果。