人工智能城市、多智能體城市及其評價研究

文｜杜明芳

黨的十八大提出“堅持走中國特色新型工業(yè)化、信息化、城鎮(zhèn)化、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化道路，推動信息化和工業(yè)化深度融合、工業(yè)化和城鎮(zhèn)化良性互動、城鎮(zhèn)化和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化相互協(xié)調(diào)，促進(jìn)工業(yè)化、信息化、城鎮(zhèn)化、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化同步發(fā)展。國家新型城鎮(zhèn)化規(guī)劃（2014-2020）明確提出推動新型智慧城市建設(shè)。國家互聯(lián)網(wǎng)信息辦提出了新型智慧城市概念，并牽頭組織國家發(fā)改委等26個部委聯(lián)合推動新型智慧城市建設(shè)?！丁笆濉眹倚畔⒒?guī)劃》（國發(fā)〔2016〕73號）給出了新型智慧城市建設(shè)行動的具體規(guī)劃方案。

人工智能城市（AI City）和多智能體城市（MAC）

為搶抓人工智能發(fā)展的重大戰(zhàn)略機(jī)遇，構(gòu)筑我國人工智能發(fā)展的先發(fā)優(yōu)勢，加快建設(shè)創(chuàng)新型國家和世界科技強(qiáng)國，國務(wù)院2017年7月發(fā)布了《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，指出當(dāng)前人工智能的戰(zhàn)略態(tài)勢為：人工智能成為國際競爭的新焦點(diǎn)，成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新引擎，帶來社會建設(shè)的新機(jī)遇。新一代人工智能相關(guān)學(xué)科發(fā)展、理論建模、技術(shù)創(chuàng)新、軟硬件升級等整體推進(jìn)，正在引發(fā)鏈?zhǔn)酵黄?，推動?jīng)濟(jì)社會各領(lǐng)域從數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化向智能化加速躍升。當(dāng)前，新一代人工智能正在加速融入我國經(jīng)濟(jì)社會各領(lǐng)域，為工業(yè)化、信息化、城鎮(zhèn)化、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化均注入了新動能，帶來了新的發(fā)展思路。另一方面，從發(fā)展趨勢看，“十一五”、“十二五”及“十三五”前期“互聯(lián)網(wǎng)+”、大數(shù)據(jù)、智慧城市已經(jīng)充分發(fā)展起來，為人工智能城市的到來奠定了堅實的基礎(chǔ)。

人工智能城市定義：在遵循城市發(fā)展規(guī)律和滿足社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求前提下，以城市科學(xué)、人工智能、信息物理系統(tǒng)、系統(tǒng)工程理論為支撐，在城市大腦統(tǒng)一管理下，在人類智慧空間、信息空間、物理空間三大空間支撐下，綜合采用人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、現(xiàn)代通信、區(qū)塊鏈、量子計算等新一代信息技術(shù)實現(xiàn)實時感知、高效傳輸、自主控制、自主學(xué)習(xí)、智能決策、自組織協(xié)同、自尋優(yōu)進(jìn)化、個性化定制八大特征的高度智能化城市?！叭斯ぶ悄艹鞘小焙喎Q為“AI城市”。人工智能城市是支撐我國“十三五”期間新型智慧城市向縱深建設(shè)發(fā)展的一套以“智能+”為特色的綜合技術(shù)體系和方法模式體系，是新型智慧城市的高級階段，是數(shù)字中國戰(zhàn)略的一個具體實現(xiàn)。

人工智能城市的具體實現(xiàn)是多智能體城市。智慧城市的業(yè)務(wù)體系涉及智慧建筑、智慧社區(qū)、智慧園區(qū)、智能制造、智慧交通、智慧物流、智慧能源、智慧環(huán)保、智慧醫(yī)療健康、智慧教育、智慧旅游、智慧政務(wù)、智慧零售、智慧安全應(yīng)急、智慧水務(wù)、智慧金融、智慧信用、智慧農(nóng)林、智慧媒體社交等相關(guān)內(nèi)容。本文按照智慧城市發(fā)展現(xiàn)狀將智慧城市業(yè)務(wù)劃分為若干個產(chǎn)業(yè)鏈相對獨(dú)立（特定情況下也有少部分交叉）的垂直領(lǐng)域，這些垂直領(lǐng)域又分別包含若干個子系統(tǒng)及其組成單元，城市管理中心（智慧城市主智能體/Smart City Main-Agent，SCMA）與各垂直領(lǐng)域（智慧城市子智能體/Smart City Sub-Agent，SCSA）的不重復(fù)性、完整性累加構(gòu)成完備意義上的智慧城市，能夠覆蓋智慧城市全部業(yè)態(tài)，這樣的智慧城市定義為多智能體城市（Muti-Agent City，MAC）。除城市管理中心（主智能體）外的每個相對獨(dú)立業(yè)務(wù)板塊對應(yīng)著智慧城市子智能體。這樣，多智能體城市MAC就由有限個智慧城市子智能體組成，智慧城市多智能體MAC的系統(tǒng)架構(gòu)具有嵌套性、分布式、自組織等特征，如圖1所示。

圖1 多智能體城市（Muti-Agent City）

中國人工智能城市發(fā)展評價

人工智能城市是智慧城市發(fā)展形態(tài)的進(jìn)一步演進(jìn)，是智慧城市發(fā)展的新階段，也是必然趨勢。根據(jù)清華大學(xué)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)研究院超智能城市研究中心的研究，自《國家新型城鎮(zhèn)化規(guī)劃（2014-2020年）》和《全國主體功能區(qū)規(guī)劃》頒布以來，結(jié)合實施“一帶一路”建設(shè)、京津冀協(xié)同發(fā)展、長江經(jīng)濟(jì)帶建設(shè)等戰(zhàn)略，我國傳統(tǒng)的省域經(jīng)濟(jì)和行政區(qū)經(jīng)濟(jì)逐步向城市群經(jīng)濟(jì)過渡，城市的集聚效應(yīng)日益凸顯，城市群發(fā)展格局初步形成，城市群已成為我國“人工智能+智慧城市”高速發(fā)展的聚集地，先發(fā)優(yōu)勢明顯。位于城市群的一些優(yōu)秀城市表現(xiàn)出強(qiáng)勁的發(fā)展勢頭。據(jù)統(tǒng)計，截止目前，全國約有45%的人工智能創(chuàng)業(yè)公司位于北京，18%的人工智能創(chuàng)業(yè)公司位于上海，而深圳則以16%的比例位列第三。從人工智能行業(yè)相關(guān)企業(yè)的市級分布情況來看，布局最多的是北京市，其次是上海市，然后依次是深圳市、杭州市。

目前，人工智能與智慧城市的融合點(diǎn)越來越多，核心的有：城市智能化基礎(chǔ)設(shè)施、智慧城市平臺（大腦）、產(chǎn)業(yè)鏈、產(chǎn)品、市場、投融資、現(xiàn)代服務(wù)平臺、信用體系、政策法規(guī)、學(xué)術(shù)科研等。本文結(jié)合以上融合點(diǎn)對中國城市群及地級市進(jìn)行了廣泛的調(diào)研與分析，力圖綜合多種維度客觀剖析當(dāng)前人工智能與中國城市的區(qū)域融合發(fā)展情況。為了反映中國城市與人工智能融合發(fā)展的現(xiàn)狀，合理評估評價當(dāng)前我國智慧城市智慧化發(fā)展的深度與廣度，提出并制訂了“人工智能城市評價指標(biāo)體系”。該評價指標(biāo)體系包含5個一級指標(biāo)，12個二級指標(biāo)，每個一級指標(biāo)下包括若干個二級指標(biāo)，每個一級指標(biāo)和二級指標(biāo)分別賦予相應(yīng)的權(quán)重。根據(jù)該指標(biāo)體系，結(jié)合調(diào)研數(shù)據(jù)和專家意見，堅持定性與定量相結(jié)合原則，采用模糊灰度算法，綜合評價得出中國人工智能城市綜合實力排名（前20名），如表1所示（評價范圍：各直轄市、副省級城市、省會城市、各地級市）。

北京、上海、深圳、杭州四個城市處于五星級第一梯隊，在中國城市的人工智能融合發(fā)展及綜合實力方面處于領(lǐng)跑隊列；南京、蘇州、合肥、廣州、青島五個城市處于四星級第二梯隊；重慶、沈陽、寧波、廈門、西安五個城市處于三星級第三梯隊；武漢、長沙、徐州三個城市處于二星級第四梯隊；福州、濟(jì)南兩個城市處于一星級第五梯隊。

表1 中國人工智能城市綜合實力排名（前20名）

中國人工智能城市綜合實力20強(qiáng)城市區(qū)域分布情況如圖3所示。

在綜合各城市數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步分析得出全國人工智能省份綜合實力排名。中國人工智能省份綜合實力排名（前10名）情況如表2所示。（評價范圍：中國各?。?/p>

在人工智能10強(qiáng)省份中，江蘇和浙江兩省處于第一梯隊，廣東、河北、山東三省處于第二梯隊，陜西、福建兩省處于第三梯隊，四川、湖北兩省處于第四梯隊，安徽處于第五梯隊。

中國人工智能10強(qiáng)省份區(qū)域分布情況如圖4所示。

智慧城市“AI發(fā)展指數(shù)”

圖2 中國人工智能城市綜合實力20強(qiáng)

圖3 中國人工智能城市綜合實力20強(qiáng)城市區(qū)域分布情況

表2 中國人工智能省份綜合實力排名（前10名）

圖4 中國人工智能10強(qiáng)省份區(qū)域分布

圖5 2018年中國城市AI發(fā)展指數(shù)省級得分與排名

為了更加精準(zhǔn)的反應(yīng)城市的智能化發(fā)展推進(jìn)程度，提出面向智慧城市的“AI發(fā)展指數(shù)”的概念，它是用來衡量“城市+人工智能”和“人工智能+城市”綜合能力的指標(biāo)，指標(biāo)采用百分制表示（取值范圍：1～100分），各城市、各省份的“AI發(fā)展指數(shù)”是一個隨著智慧城市發(fā)展不斷動態(tài)更新的數(shù)值。

依據(jù)前面提出的中國人工智能城市評價指標(biāo)體系，綜合城市的各項指標(biāo)得分和專家評價結(jié)論，給出“AI發(fā)展指數(shù)”省級排名，具體排名情況如圖5所示。

未來展望

今后我們將繼續(xù)對中國人工智能城市的持續(xù)發(fā)展進(jìn)行觀測分析和深入研究，每年發(fā)布中國人工智能城市領(lǐng)域發(fā)展指數(shù)、中國人工智能城市綜合實力20強(qiáng)排名、中國人工智能省份10強(qiáng)排名、中國人工智能城市群5強(qiáng)排名。致力于將研究成果打造成為中國新型智慧城市、中國人工智能城市發(fā)展的風(fēng)向標(biāo)。希望這一系統(tǒng)性、前瞻性的研究工作能為推進(jìn)人工智能與新型智慧城市的深度融合發(fā)展做出貢獻(xiàn)，為新一代人工智能落地應(yīng)用到城市治理和智慧社會做出積極探索，能夠為數(shù)字中國建設(shè)提供具體實施路徑，能夠助力全國各級各類城市實現(xiàn)“智能+”轉(zhuǎn)型，從而豐富我國新型城鎮(zhèn)化戰(zhàn)略的理論和實踐體系。