IBA融合技術(shù)架構(gòu)下新型智慧城市建設(shè)初探

張宏 朱慧 王琪 趙明明

近些年，我國(guó)智慧城市建設(shè)進(jìn)入了爆發(fā)式增長(zhǎng)時(shí)期，物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能和云計(jì)算等技術(shù)不斷在各地智慧城市建設(shè)中深化應(yīng)用。在這種背景下，通過(guò)探究新型智慧城市的需求，提出了多種技術(shù)融合應(yīng)用的理念，給出了IBA融合下智慧城市框架，最后對(duì)IBA融合技術(shù)在智慧城市建設(shè)中的實(shí)施策略進(jìn)行了探討。

一、新型智慧城市的內(nèi)涵

2016年，國(guó)家“十三五”規(guī)劃綱要明確提出“要充分用現(xiàn)代信息技術(shù)和大數(shù)據(jù)，建設(shè)一批新型示范性智慧城市”。截止2019年，全國(guó)超過(guò)300個(gè)縣級(jí)以上城市已開(kāi)展新型智慧城市頂層設(shè)計(jì)。

智慧城市本質(zhì)上是利用現(xiàn)代化技術(shù)與城市運(yùn)行、服務(wù)、管理深度融合，智慧化重塑和再造城市創(chuàng)新發(fā)展的系統(tǒng)工程。新型智慧城市更加突出實(shí)時(shí)為民服務(wù)、高效協(xié)同管理、智能數(shù)據(jù)生態(tài)的目標(biāo)，更加強(qiáng)調(diào)統(tǒng)籌兼顧和創(chuàng)新引領(lǐng)的設(shè)計(jì)理念。

二、IBA融合技術(shù)架構(gòu)的提出

在中共中央政治局第三十六次集體學(xué)習(xí)時(shí)，習(xí)近平強(qiáng)調(diào)“建設(shè)新型智慧城市為抓手，以數(shù)據(jù)集中和共享為途徑，建設(shè)全國(guó)一體化的國(guó)家大數(shù)據(jù)中心，推進(jìn)技術(shù)融合、業(yè)務(wù)融合、數(shù)據(jù)融合”。

在新型智慧城市建設(shè)體系中，物聯(lián)網(wǎng)感知構(gòu)成了大數(shù)據(jù)天然的數(shù)據(jù)鏈，快速積累的數(shù)據(jù)和持續(xù)提升的運(yùn)算能力催生了人工智能的行業(yè)應(yīng)用，人工智能的深化應(yīng)用帶動(dòng)了大數(shù)據(jù)分析、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的迭代與發(fā)展。

IBA（Internet of things，Big data，Artificial intelligence）融合技術(shù)架構(gòu)意味著將物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能進(jìn)行深度融合，從而實(shí)現(xiàn)信息化建設(shè)體系下人、物和數(shù)據(jù)的無(wú)縫連接。

在此背景下，提出IBA融合技術(shù)架構(gòu)下智慧城市頂層規(guī)劃框架。

三、IBA融合技術(shù)架構(gòu)智慧城市

IBA融合技術(shù)架構(gòu)下新型智慧城市的框架如圖1所示。

在IBA融合架構(gòu)下，從物理世界本質(zhì)的感知逐步分層認(rèn)知，多維度嵌入智能元素，對(duì)數(shù)據(jù)、技術(shù)和業(yè)務(wù)融合重組，面向城市治理、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、公共服務(wù)和生態(tài)宜居四個(gè)方面的智慧化應(yīng)用按需分配，架構(gòu)形成五個(gè)部分，即“感知域”、“網(wǎng)絡(luò)通信域”、“計(jì)算存儲(chǔ)域”、“融合支撐域”和“應(yīng)用域”。

（一）感知域

“感知域”是實(shí)現(xiàn)智慧城市行業(yè)應(yīng)用平臺(tái)的數(shù)據(jù)抓手，主要通過(guò)各類傳感器采集，以及監(jiān)管感知系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)多維數(shù)據(jù)“供應(yīng)鏈”?？v向?qū)⒅悄芑母兄夹g(shù)嵌入到傳感器、終端等感知設(shè)備和感知應(yīng)用系統(tǒng)，形成“智能物聯(lián)網(wǎng)”；橫向?qū)⒈镜鼗母黝悜?yīng)用終端、服務(wù)終端、應(yīng)用與應(yīng)用之間的智能處理能力進(jìn)行連接和協(xié)同，從而逐步形成“一體化感知網(wǎng)”。

（二）網(wǎng)絡(luò)通信域

“網(wǎng)絡(luò)通信域”是實(shí)現(xiàn)智慧城市網(wǎng)絡(luò)資源彈性擴(kuò)展和信息互聯(lián)互通的基礎(chǔ)，主要通過(guò)4G、5G、WLAN、eMTC等多種網(wǎng)絡(luò)部署，相互補(bǔ)充，實(shí)現(xiàn)匯聚網(wǎng)關(guān)、智能網(wǎng)關(guān)和系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)的自動(dòng)調(diào)配。匯聚網(wǎng)關(guān)提供各類媒體信號(hào)融合轉(zhuǎn)換；智能網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)多種協(xié)議采集，任意協(xié)議轉(zhuǎn)發(fā)；協(xié)同網(wǎng)關(guān)滿足不同業(yè)務(wù)請(qǐng)求和網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)下，通過(guò)網(wǎng)關(guān)邊緣算法實(shí)現(xiàn)資源信息控制。

（三）計(jì)算存儲(chǔ)域

“計(jì)算存儲(chǔ)域”是實(shí)現(xiàn)智慧城市業(yè)務(wù)應(yīng)用和數(shù)據(jù)支撐的核心，通過(guò)計(jì)算和存儲(chǔ)資源虛擬化，形成獨(dú)立域、交互域和去中心化域三類計(jì)算存儲(chǔ)資源空間。在IBA融合技術(shù)架構(gòu)下，結(jié)合去中心化的思想和區(qū)塊鏈技術(shù)，除了可以滿足智慧城市建設(shè)中對(duì)計(jì)算存儲(chǔ)資源的無(wú)限擴(kuò)充需求，還可以建設(shè)形成信息資源防篡改的可信堡壘。

（四）融合支撐域

IBA融合技術(shù)架構(gòu)下，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)和技術(shù)進(jìn)行抽象和融合，對(duì)服務(wù)和支撐能力進(jìn)行復(fù)用，構(gòu)建形成跨部門(mén)、跨層級(jí)、跨領(lǐng)域的中臺(tái)支撐，可以消除各領(lǐng)域、各部門(mén)和各層級(jí)之間的壁壘，可快速構(gòu)建城市管理各領(lǐng)域前臺(tái)應(yīng)用，滿足各領(lǐng)域個(gè)性化的前臺(tái)業(yè)務(wù)需求。

1、數(shù)據(jù)中臺(tái)

智慧城市數(shù)據(jù)管理和運(yùn)行體系離不開(kāi)四個(gè)工具平臺(tái)和一個(gè)數(shù)據(jù)資產(chǎn)的支撐。通過(guò)集成國(guó)內(nèi)開(kāi)源的數(shù)據(jù)管理軟件和商業(yè)軟件，可以建設(shè)面向多源業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)統(tǒng)一支撐。城市管理大數(shù)據(jù)平臺(tái)集成了數(shù)據(jù)采集組件和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)組件，用于處理海量城市管理數(shù)據(jù)。自助分析平臺(tái)提供城市管理最基本的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、分析和決策能力。智能標(biāo)簽平臺(tái)為各類用戶、業(yè)務(wù)過(guò)程提供標(biāo)簽化管理體系，幫助用戶通過(guò)標(biāo)簽對(duì)外輸出數(shù)據(jù)產(chǎn)品。智能運(yùn)維平臺(tái)提供集群節(jié)點(diǎn)和服務(wù)組件的統(tǒng)一運(yùn)維管理。最后，通過(guò)大數(shù)據(jù)分析模型、算法模型和業(yè)務(wù)分析專題的建設(shè)，將業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)賦能于決策研判，形成可便捷界面展示的數(shù)據(jù)資產(chǎn)。

2、業(yè)務(wù)中臺(tái)

在新型智慧城市體系里，業(yè)務(wù)中臺(tái)是為了滿足城市管理核心業(yè)務(wù)運(yùn)行機(jī)制，提供更加抽象的功能服務(wù)平臺(tái)。IBA融合架構(gòu)下將城市管理多生態(tài)鏈下的用戶主體、事件要素、管理網(wǎng)格、業(yè)務(wù)流程進(jìn)行實(shí)體抽象，形成眾多業(yè)務(wù)可復(fù)用的能力平臺(tái)。抽取支付、標(biāo)準(zhǔn)等共性服務(wù)，提供能力統(tǒng)一、服務(wù)多樣化的支付中心和標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)。

3、技術(shù)中臺(tái)

IBA融合技術(shù)架構(gòu)下，技術(shù)中臺(tái)的建設(shè)可以避免冗余技術(shù)能力的重復(fù)建設(shè)。分布式應(yīng)用服務(wù)、共享的云存儲(chǔ)、共享的計(jì)算資源、消息服務(wù)和規(guī)則引擎等技術(shù)能力可以重復(fù)被利用。

4、應(yīng)用域

“應(yīng)用域”包括智慧城市融合支撐所服務(wù)的各類應(yīng)用，根據(jù)新型智慧城市建設(shè)基本原則，智慧城市應(yīng)用可分為公共服務(wù)、城市治理、生態(tài)宜居和經(jīng)濟(jì)發(fā)展四個(gè)方面。各類應(yīng)用互相聯(lián)動(dòng)、業(yè)務(wù)融合，共同構(gòu)成智慧城市建設(shè)的業(yè)務(wù)生態(tài)場(chǎng)，同時(shí)進(jìn)一步豐富和完善智慧城市數(shù)據(jù)資源。

四、實(shí)施策略

IBA融合框架下智慧城市實(shí)施的要從城市發(fā)展的需求、亟待解決的問(wèn)題入手，明確各認(rèn)知域的業(yè)務(wù)現(xiàn)狀和相關(guān)資源要素，分類分級(jí)進(jìn)行頂層架構(gòu)設(shè)計(jì)。針對(duì)建設(shè)目標(biāo)和建設(shè)任務(wù)，重點(diǎn)關(guān)注數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)、智能轉(zhuǎn)型、服務(wù)共享和靈活配置的建設(shè)。

從數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)入手，打通全局?jǐn)?shù)據(jù)，建立數(shù)據(jù)交換共享機(jī)制，結(jié)合基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)、物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)和智慧城市業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，構(gòu)建全局?jǐn)?shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)。以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)城市運(yùn)營(yíng)，重點(diǎn)探究所有業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)邏輯關(guān)系，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的強(qiáng)關(guān)性，輸出以用戶為導(dǎo)向的數(shù)據(jù)供需、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)價(jià)值訴求。

從技術(shù)融合入手，融合智能網(wǎng)絡(luò)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、4G/5G等新型技術(shù)，不斷建設(shè)、進(jìn)化更高層次的機(jī)器學(xué)習(xí)算法，分層次實(shí)施和推進(jìn)智能轉(zhuǎn)型。首先，建立智慧城市基礎(chǔ)資源的計(jì)算智能體系，用于支撐計(jì)算資源、網(wǎng)絡(luò)資源和存儲(chǔ)資源的發(fā)展；其次，充分將視覺(jué)類識(shí)別、語(yǔ)音類識(shí)別、機(jī)器翻譯等技術(shù)應(yīng)用于一線感知終端，建立智能感知體系；最后，融合知識(shí)圖譜、自然語(yǔ)言理解等AI技術(shù)產(chǎn)品，賦予智慧城市平臺(tái)推理交互能力，實(shí)現(xiàn)認(rèn)知智能。

從業(yè)務(wù)服務(wù)入手，自上而下逐層分解分析業(yè)務(wù)，再自下而上逐層抽象歸納業(yè)務(wù)，形成智慧城市業(yè)務(wù)應(yīng)用全景圖。按照“大中臺(tái)，小前臺(tái)”的思路，將用戶、事件、權(quán)責(zé)等可被相似業(yè)務(wù)重復(fù)利用的元素中臺(tái)化，促進(jìn)新業(yè)務(wù)的應(yīng)用和創(chuàng)新。

從系統(tǒng)管理入手，進(jìn)行三個(gè)層次的個(gè)性化配置。首先，建設(shè)業(yè)務(wù)參數(shù)可配置管理，滿足不同業(yè)務(wù)元素差異化特征；其次，建設(shè)核心業(yè)務(wù)組件配置和調(diào)整管理，滿足類似業(yè)務(wù)流程差異化特征；最后，建設(shè)預(yù)留平臺(tái)可擴(kuò)展插件，滿足前臺(tái)業(yè)務(wù)個(gè)性化業(yè)務(wù)邏輯。

五、IBA融合框架下智慧城市的發(fā)展愿景

對(duì)智慧城市而言，物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等新型技術(shù)，關(guān)鍵在于應(yīng)用能力。應(yīng)用好技術(shù)，將更多新興技術(shù)與業(yè)務(wù)完美的融合在一起。利用融合創(chuàng)新理念，構(gòu)建智慧城市集約化服務(wù)平臺(tái)，提升城市精準(zhǔn)治理能力，全民服務(wù)能力，助力城市生態(tài)宜居和可持續(xù)發(fā)展。這是IBA融合框架下智慧城市發(fā)展愿景。

六、結(jié)語(yǔ)

新型智慧城市建設(shè)更加強(qiáng)調(diào)技術(shù)驅(qū)動(dòng)，而IBA融合技術(shù)架構(gòu)在其基礎(chǔ)上可以進(jìn)行跨界融合和集成創(chuàng)新，進(jìn)而深化應(yīng)用。IBA融合技術(shù)架構(gòu)與我國(guó)城鎮(zhèn)化、信息化建設(shè)深度交匯，實(shí)現(xiàn)上下聯(lián)通、條塊聯(lián)動(dòng)，推動(dòng)智慧城市升級(jí)。

作者單位：北京時(shí)代凌宇科技股份有限公司