基于物聯(lián)網(wǎng)技術的社會治理智能感知體系研究

丁浩 曹磊 周成兵

摘要：智能物聯(lián)網(wǎng)技術的迅猛發(fā)展，推動了社會治理向數(shù)字化、智能化方向邁進。文章深入研究了泛在感知和人工智能技術在社會治理智能感知系統(tǒng)中的應用，探討了多源異構社會治理數(shù)據(jù)的泛在智能感知、共享感知模式、精準智能分析等三個核心技術問題。文章從調研分析、關鍵技術探索和社會治理應用三個維度出發(fā)，構建了社會治理智能感知體系，探索了泛在物聯(lián)網(wǎng)在社會治理中的實際應用，并給出了提升物聯(lián)網(wǎng)技術在社會治理中應用效能的建議。

關鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；社會治理；智能化

中圖分類號：TP393? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2024）07-0083-03

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）

1 概述

社會治理智能化是在網(wǎng)絡化和網(wǎng)絡空間的基礎上，借助大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、視聯(lián)網(wǎng)、AI等先進技術，重構社會生產(chǎn)與社會組織之間的相互關聯(lián)，以提升社會治理的層次和水平，使治理過程更加優(yōu)化、科學、智慧[1]。智能物聯(lián)技術在泛在性、智能化、安全性等方面具有明確的靶向性和實踐性，為流動性社會治理和智慧治理共同體的構建提供了新的契機和機遇[2]。

2 研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術的快速發(fā)展，基于物聯(lián)網(wǎng)技術的社會治理智能感知體系研究逐漸受到關注。國內外學者致力于社會治理智能感知體系的建設和優(yōu)化，通過物聯(lián)網(wǎng)技術實現(xiàn)對社會治理環(huán)境的實時感知、數(shù)據(jù)采集和分析，并將物聯(lián)網(wǎng)技術與人工智能、大數(shù)據(jù)等技術相結合，構建智能決策系統(tǒng)，以支持和優(yōu)化社會治理決策。

在文獻[3]中，Mehmood Y等指出物聯(lián)網(wǎng)是一項前沿技術，它將眾多具備傳感、驅動和計算能力的數(shù)字設備與互聯(lián)網(wǎng)連接，從而在智慧城市背景下改善基礎設施、運輸系統(tǒng)、減少交通擁堵、優(yōu)化廢物管理以及提升人類生活質量。他們還設計了一種用于智慧城市應用的開源物聯(lián)網(wǎng)平臺。文獻[4]利用擴展的Brunswik透鏡模型作為框架，闡述了傳統(tǒng)政策分析和決策實踐之間的差異，并為政府的實踐、流程和治理結構提供了一套關于人工智能的信任建議。文獻[5]討論了智慧城市建設和發(fā)展過程中遇到的新機遇和挑戰(zhàn)，特別是關于智慧城市中區(qū)塊鏈系統(tǒng)部署的安全問題，以及人工智能和區(qū)塊鏈技術融合的要素，這對智慧城市的形成具有重要意義。

3 泛在社會治理物聯(lián)網(wǎng)智能感知體系

泛在社會治理物聯(lián)網(wǎng)智能感知體系包括泛在智能感知、數(shù)據(jù)安全可信共享感知模式、AI治理數(shù)據(jù)挖掘三個部分。泛在智能感知包含多源異構數(shù)據(jù)感知與物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議融合與多?；旌辖M網(wǎng)兩個部分，實現(xiàn)社會治理數(shù)據(jù)的多元、及時、廣泛收集。安全可信數(shù)據(jù)共享感知包含有主管部門數(shù)據(jù)計算邊緣處理，區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)安全可信共享和區(qū)塊鏈社會治理數(shù)據(jù)池三個部分，通過區(qū)塊鏈技術構建社會治理數(shù)據(jù)池，實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)橫向跨領域數(shù)據(jù)分能共享，縱向數(shù)據(jù)高效流動與信息全感知，實現(xiàn)數(shù)據(jù)先聯(lián)網(wǎng)后增值的發(fā)展模式。AI治理數(shù)據(jù)挖掘則通過挖掘水平化和垂直專業(yè)化平臺之間的相互滲透，提升平臺開放性，融合區(qū)塊鏈和人工智能技術，構建面向社會治理應用的數(shù)據(jù)關系網(wǎng)絡，從而實現(xiàn)社會治理事務智能化服務水平的持續(xù)提升。

3.1 基于物聯(lián)網(wǎng)技術的泛在智能深度感知

利用物聯(lián)網(wǎng)終端、高空無人機、視頻監(jiān)控、手機、群智感知終端等物聯(lián)網(wǎng)終端，通過軟硬件耦合，提升不同終端間協(xié)作能力，構建統(tǒng)一的物聯(lián)網(wǎng)感知設施標識，完成物聯(lián)網(wǎng)社會治理共性平臺感知。通信接入網(wǎng)采用協(xié)議融合與多?；旌辖M網(wǎng)技術支持具有遠距離、低功耗、快響應、高可靠和易實施等特點。按距離和速度的不同要求選擇5G、NB-IoT、LTE-M和 MQTT、CoAP等物聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議傳輸本地感知數(shù)據(jù)。通過協(xié)議融合和多?；旌辖M網(wǎng)技術，將不同的物聯(lián)網(wǎng)終端連接在一起，形成物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議融合與多?；旌辖M網(wǎng)，實現(xiàn)天地一體、全域覆蓋、全程貫通的社會治理數(shù)據(jù)感知。

3.2 基于聯(lián)合區(qū)塊鏈-聯(lián)邦學習的安全可信數(shù)據(jù)共享感知

針對同一行業(yè)領域、同一企業(yè)內的數(shù)據(jù)共享，采用區(qū)塊鏈技術來實現(xiàn)終端參與者之間的直接數(shù)據(jù)共享；而對于不同行業(yè)、不同部門間的數(shù)據(jù)共享，則采用差分隱私聯(lián)邦學習數(shù)據(jù)共享架構，以訓練模型共享代替數(shù)據(jù)直接共享，并通過差分隱私加噪保證源數(shù)據(jù)的不可推斷。

對于敏感信息，終端參與者設置訪問策略?；趨^(qū)塊鏈技術的數(shù)據(jù)共享主要包括智能合約的簽訂、身份的認證、秘鑰分發(fā)、數(shù)據(jù)加密、數(shù)據(jù)上傳、訪問密文等部分，將智能合約引入數(shù)據(jù)共享中，形成可執(zhí)行偏差的多邊拍賣智能合約。

3.3 面向社會治理數(shù)據(jù)的智能分析

在泛在社會治理物聯(lián)網(wǎng)智能感知體系中，通過應用機器學習、深度學習和數(shù)據(jù)挖掘等技術，可以對大規(guī)模的社會治理數(shù)據(jù)進行自動化和智能化的分析，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中的潛在規(guī)律、趨勢和異常情況。這樣可以幫助決策者更好地理解和把握社會治理的現(xiàn)狀和趨勢，提供科學依據(jù)和決策支持，促進社會治理的精細化和智能化。智能決策的重要問題是對社會系統(tǒng)參與者的復雜行為進行建模和預測。社會系統(tǒng)可以看成是一個由獨立個體和個體間通過接觸、社會聯(lián)系、互聯(lián)網(wǎng)等關系建立的連接而形成的復雜信息系統(tǒng)，實際的復雜信息系統(tǒng)通常具有巨大規(guī)模和動態(tài)規(guī)律，大規(guī)模復雜系統(tǒng)群體行為具有突發(fā)性、隨機性和動態(tài)等演化特征，是在復雜框架下通過動態(tài)迭代演化實現(xiàn)的。復雜系統(tǒng)的智能演化需要給出群體在多尺度、多層次下的表示模型，并揭示個體之間在隨機性和非線性關系的作用下的演化過程的動力學規(guī)律和特征。

4 智能感知關鍵技術

4.1 多源異構治理智聯(lián)網(wǎng)平臺技術

多源異構社會治理智聯(lián)網(wǎng)平臺技術融合物聯(lián)網(wǎng)、移動終端混合感知機制，解決了通信受限下的城市數(shù)據(jù)的可靠實時自主協(xié)同感知難題。數(shù)據(jù)的實時感知與可靠傳輸是實現(xiàn)智慧城市協(xié)同治理的關鍵之處，將移動終端所攜帶的傳感器（如空氣質量傳感器、風速傳感器等）作為數(shù)據(jù)感知的一個來源，形成一種固定傳感器+移動終端的混合數(shù)據(jù)協(xié)同感知機制，提高城市數(shù)據(jù)的感知維度和粒度，構建協(xié)同混合感知模型。為減輕基層人員工作量，提高治理效率，采用傳感器的手段進行前端感知。以人工智能、機器學習、圖像處理、移動互聯(lián)網(wǎng)和地理信息系統(tǒng)等先進技術，實現(xiàn)對多域異構數(shù)據(jù)的協(xié)同處理，完成城市管道泄漏、水質超標、河道漂浮物、車輛違停、網(wǎng)格員離崗以及車輛不在位等事件的自主感知，形成全時段、全覆蓋的城市協(xié)同治理新模式。

4.2 社會治理全域數(shù)據(jù)時間同步技術

針對大型公共建筑內部、長距離地下建筑、超長隧道等半封閉狹長空間的全域數(shù)據(jù)感知，由于其工作環(huán)境和通信環(huán)境的特殊性，現(xiàn)有面向地面WSN的時間同步方法無法直接應用。針對衰落信道下的無線傳感網(wǎng)絡，我們采用基于一致性的時間同步方法，通過鄰居節(jié)點間的信息交換實現(xiàn)同步控制構造，以實現(xiàn)無需維護網(wǎng)絡拓撲的低功耗分布式時間同步。為了增加時間同步對網(wǎng)絡拓撲的魯棒性，并考慮到半封閉狹長空間中晶體振蕩器存在的不確定性時鐘頻率漂移，我們基于漂移有界模型建立節(jié)點時鐘的二階特性方程。通過時鐘信息廣播方式進行網(wǎng)絡節(jié)點間的時鐘信息交換，并根據(jù)與鄰居節(jié)點時鐘狀態(tài)的不一致性構造同步控制器來調整自身狀態(tài)。最終，整個網(wǎng)絡時鐘狀態(tài)將趨于一致，實現(xiàn)整個網(wǎng)絡的全局時間同步。

4.3 多模態(tài)數(shù)據(jù)協(xié)同生成模型技術

全域數(shù)據(jù)真實樣本具有獨特性、稀缺性、不均衡性和異構性，因此全域數(shù)據(jù)處理需要解決域偏移、樣本不平衡、模型遺忘等問題。以圖像、文本、音頻為代表，我們構建了多模態(tài)數(shù)據(jù)合成的協(xié)同生成模型，實現(xiàn)了多模態(tài)數(shù)據(jù)的協(xié)同生成。為了拓展多模態(tài)數(shù)據(jù)處理的應用，我們在最大值最小化的優(yōu)化框架下，聯(lián)合優(yōu)化了多種模型壓縮技術，提高了壓縮過程的穩(wěn)定性，實現(xiàn)了生成的高效性。多模態(tài)數(shù)據(jù)由于其異構性和復雜性，各真實分布具有不同的采樣程度。往往某個模態(tài)的數(shù)據(jù)豐富，而相關的另一模態(tài)的數(shù)據(jù)稀少甚至完全缺失。然而，由于多模態(tài)數(shù)據(jù)分布之間存在相關性，我們可以利用邊緣信息和先驗知識，在僅有極少樣本真實分布的情況下，聯(lián)合度量多個異構數(shù)據(jù)分布之間的距離，擬合未見的數(shù)據(jù)分布。

5 提升社會治理中物聯(lián)網(wǎng)技術應用效能的建議

智能物聯(lián)網(wǎng)技術是應對“流動性”治理的利器。流動性是當前社會的基本特征，表現(xiàn)為“物的流動”、“人的流動”和“需求的流動”。在大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等數(shù)字技術的融合應用下，智能物聯(lián)網(wǎng)技術建立了物與物、物與人的通信互聯(lián)。通過人臉識別、手機定位等技術，智能物聯(lián)網(wǎng)可以對“人的流動”進行智慧識別、實時監(jiān)控、精準分析和預警預防，并進一步擴展到“服務流”領域，實現(xiàn)對城鄉(xiāng)居民服務的精準感知、分析和供給。

智能物聯(lián)網(wǎng)技術是應對“碎片化”問題的融合利器。在數(shù)字城管、網(wǎng)格化管理中，物聯(lián)網(wǎng)傳感器終端能夠及時感知問題事項，并將信息傳送到平臺中樞。指揮中心根據(jù)職責清單進行智能化或人工派單、處置、反饋、評價等流程化處理。智慧感知、智能處置和流程優(yōu)化的綜合推進促進了部門協(xié)同，有效解決了“碎片化”問題。

智能物聯(lián)網(wǎng)技術是應對“風險性”的預警利器。智能物聯(lián)網(wǎng)技術的優(yōu)勢在于通過以傳感器和人為中心的兩大感知系統(tǒng)，能夠及時感知、監(jiān)測預警和預先處置各類安全風險點，從而避免風險的發(fā)生或擴大。

5.1 發(fā)展“人-物”交互的應用體系

首先，提升“物”的監(jiān)測預警能力。構建涵蓋事前預警、事中處置、事后備查的服務型智能物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測預警平臺，實現(xiàn)主動監(jiān)管與實時監(jiān)測相結合。完善物聯(lián)網(wǎng)技術信息處理層中的圖像處理、語音分析、文本提取、情緒分析等方面的架構和應用，在監(jiān)測預警平臺中引入應急預案數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)對社會潛在危機和風險預見的多重保障。其次，提升“人”的感知處置能力。將人的體征和軌跡、物體狀態(tài)和位置、網(wǎng)絡文本和影像等作為泛在傳感器，通過智能物聯(lián)網(wǎng)、公共服務網(wǎng)和社會治理網(wǎng)的數(shù)據(jù)融合，感知基層社會運行狀態(tài)、了解居民需求、發(fā)現(xiàn)社會管理規(guī)律。最后，精準識別“人與人”關系中的治理問題和服務需求，注重社會治理、公共服務和糾紛調解等平臺的數(shù)據(jù)共享和智能分析，構造一體化的智能服務物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。

5.2 確立“數(shù)-算”結合的技術內核

一是推進社會治理數(shù)據(jù)共享。以社會治理業(yè)務為抓手，歸集分散數(shù)據(jù)，確保市域社會治理中心等部門上層社會治理業(yè)務的順利開展。二是提高社會治理數(shù)據(jù)集成。要創(chuàng)新工作機制，加強社會治理部門內部統(tǒng)籌和外部聯(lián)動，利用數(shù)字底座打通各部門數(shù)據(jù)壁壘，提升數(shù)據(jù)歸集的業(yè)務應用，為各部門解決業(yè)務難點和數(shù)據(jù)難題，使數(shù)據(jù)貢獻部門感受到數(shù)據(jù)要素的價值。三是提高社會治理平臺算力。強化算法開發(fā)和應用，盤活平臺底層數(shù)據(jù)，對全景數(shù)據(jù)信息進行智能分析，建立以跨部門協(xié)同決策為應用場景的智能中樞系統(tǒng)，輔助科學決策。

5.3 確立“管-服”融通的發(fā)展路徑

搶抓“管-服”兩網(wǎng)融通前瞻優(yōu)勢，推進兩網(wǎng)功能互補、系統(tǒng)互連、數(shù)據(jù)共享、流程閉環(huán)。歸集社會治理數(shù)據(jù)有助于提升公共服務的品質和問題，通過便利及時的服務來化解社會治理矛盾，提升城鄉(xiāng)精細化治理水平。建立兩網(wǎng)融通生態(tài)，構建涵蓋數(shù)字底座、統(tǒng)一入口、支撐平臺和實體中心的生態(tài)體系。數(shù)字底座連接政府垂直業(yè)務系統(tǒng)、城市IoT感知管理平臺和視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的集成和共享。支撐平臺提供統(tǒng)一管理、便捷辦理、協(xié)同合作、數(shù)字生活的能力支撐。統(tǒng)一應用入口則方便不同用戶群體的訪問和使用。實體中心作為實體機構提供支持和運營管理。

6 結束語

隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算和AI技術的持續(xù)進步，借助智能感知、數(shù)據(jù)共享和智能分析等核心技術，我們能夠實現(xiàn)對社會治理環(huán)境的實時感知、數(shù)據(jù)采集和分析，進而優(yōu)化治理流程。然而，社會治理智能化仍面臨一系列挑戰(zhàn)，如數(shù)據(jù)安全和隱私保護、技術應用的公平性和透明性等，這些問題亟待解決。社會治理智能化的推進需要政府、企業(yè)、社會組織等多方共同參與和協(xié)作。以泛在智能深度感知為基礎，以數(shù)據(jù)創(chuàng)造為紐帶，以精準智能技術分析為驅動，我們將推動城市管理、公共安全、交通運輸、生態(tài)環(huán)境、應急防災等領域的智能感知終端統(tǒng)一接入和集中管理。通過匯聚政府、行業(yè)等物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)資源，我們將提升數(shù)字城市的“觸覺、聽覺、視覺”感知能力，實現(xiàn)跨層級、跨部門、跨系統(tǒng)的物聯(lián)終端信息、物聯(lián)平臺信息互聯(lián)互通共享。

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