二、智慧城市的內(nèi)涵與框架

（一）智慧城市內(nèi)涵

什么叫智慧城市？畢達哥拉斯學(xué)派認為“萬物皆為數(shù)”。我們所生活的這個世界，萬事萬物包括我們自己本身都可以通過數(shù)據(jù)(字符串)表達出來。那么，統(tǒng)計數(shù)據(jù)、隨機數(shù)據(jù)、空間數(shù)據(jù)等可以通過人工手段采集處理的數(shù)據(jù)，我們統(tǒng)統(tǒng)稱之為小數(shù)據(jù)。而那些不能通過傳統(tǒng)人工辦法處理的數(shù)據(jù)，就是我們廣泛使用的大數(shù)據(jù)。通過數(shù)據(jù)采集可以表達出這個事物的基本信息（信息形成）。這些信息再逐步匯集在一起，形成一個框架性知識結(jié)構(gòu)體系（知識）。上世紀(jì)90年代，有人提出人類步入知識經(jīng)濟社會。實際上，不是所有的知識都可以作為解決生產(chǎn)生活問題的有力工具，所以不是所有的知識都能夠轉(zhuǎn)化成經(jīng)濟。也就是說，不是所有的知識都是智慧，但如果用知識來解決問題，就變成了人類的智慧。

從小數(shù)據(jù)到大數(shù)據(jù)，這是一個逐漸演化的過程。與此相關(guān)，還有海量數(shù)據(jù)。例如：監(jiān)控器數(shù)據(jù)、遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)、移動端數(shù)據(jù)等。海量數(shù)據(jù)需要經(jīng)過一定處理，才能叫作大數(shù)據(jù)。那么，大數(shù)據(jù)從單一結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)到關(guān)系結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)再到多維結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，形成了一個大數(shù)據(jù)云。如果在城市，它就形成了一個城市大數(shù)據(jù)云。大數(shù)據(jù)有四個特征，即：數(shù)據(jù)體量巨大、數(shù)據(jù)類型繁多、價值密度低、處理速度快。小數(shù)據(jù)和經(jīng)過進一步處理的海量數(shù)據(jù)，形成一個靜態(tài)與動態(tài)相結(jié)合的大數(shù)據(jù)庫。而這些大數(shù)據(jù)庫就成為智慧城市運行的原料。

現(xiàn)實世界都可以通過數(shù)字化進行表達，包括形態(tài)（村鎮(zhèn)和大中小城市）以及運行情況。這種由現(xiàn)實世界到虛擬世界的轉(zhuǎn)換，就像是一個事物的實體和影子一樣形成對偶性共同存在的狀態(tài)。那么，我們就是要通過對現(xiàn)實世界信息化、數(shù)字化的過程來掌控現(xiàn)實世界的運行。我們在虛擬世界里通過數(shù)據(jù)分析、通過各種算法來優(yōu)化現(xiàn)實世界的資源配置，從而調(diào)控現(xiàn)實世界的運行，而這個過程是通過智慧化過程來實現(xiàn)的。由此可見，智慧城市離不開硬件的支撐，即新一代信息技術(shù)的支撐，如物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、高性能計算機以及信息采集與處理設(shè)備等。

早在1998年，美國副總統(tǒng)戈爾就提出“數(shù)字地球”的概念，隨后又出現(xiàn)了“數(shù)字城市”的概念。2008年金融危機之后，IBM公司提出了“智慧地球”的概念。由于“智慧地球”的空間范圍比較大，而且還涉及一些人員稀少的地方，比如海洋、沙漠等，所以后來人們主要研究人口較為密集的地區(qū)，就聚焦到“智慧城市”。

智慧城市也好，智慧地球也好，應(yīng)該說與數(shù)字地球、數(shù)字城市有著密切的聯(lián)系。我們剛剛說過，萬事萬物要先通過數(shù)字化，才能夠逐漸實現(xiàn)智慧化。所以，應(yīng)該說是數(shù)字地球和智慧地球、數(shù)字城市和智慧城市，都是有著先后關(guān)系的。在一定程度上，我們可以說智慧城市就是數(shù)字城市的升級版。

目前，對于智慧城市的理解逐漸趨向一致，即：通過ICT【信息通信技術(shù)，包括互聯(lián)網(wǎng)、3S(RS-遙感、GPS-衛(wèi)星定位、GIS-地理信息系統(tǒng))、大數(shù)據(jù)、云計算等】以及IOT（物聯(lián)網(wǎng)）等新一代信息技術(shù)對城市設(shè)施以及管理程序進行優(yōu)化，構(gòu)建全新的城市形態(tài)，實現(xiàn)城市發(fā)展智慧化，是植入神經(jīng)中樞系統(tǒng)的城市，使城市具有智能感知、快速反應(yīng)、優(yōu)化調(diào)控的能力，提高了城市可持續(xù)性，被認為是未來城市的高級形態(tài)。

（二）智慧城市的框架

智慧城市，可以說是建立在一個新型基礎(chǔ)設(shè)施、新型樓宇形態(tài)、新型城市管理模式、新型產(chǎn)業(yè)業(yè)態(tài)基礎(chǔ)之上的。因此，智慧城市首先是把城市各種各樣的組成部分進行數(shù)字化，建立屬性數(shù)據(jù)庫，存儲城市經(jīng)濟總量與結(jié)構(gòu)、社會發(fā)展、公共服務(wù)、基礎(chǔ)設(shè)施與資源環(huán)境等綜合指標(biāo)數(shù)據(jù)；在空間上，存儲衛(wèi)片、地形圖、專項圖等各種空間數(shù)據(jù)形成空間數(shù)據(jù)庫；再加上即時隨機監(jiān)控、監(jiān)測數(shù)據(jù)等大數(shù)據(jù)，形成一個動態(tài)的三維的反映事物每時每刻的變化的數(shù)據(jù)庫。這個數(shù)據(jù)庫概括起來能夠應(yīng)用到三個部分，即：智慧民生、智慧產(chǎn)業(yè)和智慧管理。

也就是說，智慧城市的框架首先是要有新一代信息技術(shù)來支撐，這是智慧城市的根，包括互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等。在此基礎(chǔ)之上，形成智慧產(chǎn)業(yè)。智慧產(chǎn)業(yè)是一個智慧城市的重要支撐部分。一個城市如果沒有智慧產(chǎn)業(yè)，它的生存和發(fā)展就會成問題，就好像一個人沒有造血機能、沒有營養(yǎng)系統(tǒng)，那就很麻煩。智慧產(chǎn)業(yè)包括智慧能源、智慧農(nóng)業(yè)、智慧制造業(yè)、智慧服務(wù)業(yè)（包括旅游、文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)，包括貿(mào)易、電子商務(wù)）、智慧交通、智慧金融等。智慧產(chǎn)業(yè)主要是提供城市發(fā)展所需要的各種各樣的經(jīng)濟支撐，這是從供給角度上看的。從需求角度上看，智慧民生包括智慧安防、智慧醫(yī)療、智慧教育、智能家居、智慧環(huán)境等。那么在供需這兩方面之外，第三方面就是對整個供需結(jié)構(gòu)的管理，也就是智慧管理。智慧管理包括智慧規(guī)劃、智慧政務(wù)、智慧決策以及智慧社區(qū)等。所以，總體來看，智慧城市的基本框架可以概括為“1+3”結(jié)構(gòu)。“1”就是新一代信息技術(shù)這個硬件；“3”從智慧產(chǎn)業(yè)、智慧民生和智慧管理三個方面來體現(xiàn)。

在智慧城市發(fā)展上，首先要依托ICT、IOT技術(shù)，建立橫向平臺，把縱向應(yīng)用的各種產(chǎn)業(yè)、民生和管理等數(shù)據(jù)整合到平臺上，形成一個大的公共信息服務(wù)平臺。這樣，就形成整個智慧城市一個大底盤。在此基礎(chǔ)之上，通過各種各樣的軟件，實現(xiàn)這個城市產(chǎn)業(yè)、民生和管理的各個專項性的智慧部門。智慧城市包含著方方面面的內(nèi)容，滲透到城市的每一個角落，甚至是每一個部件，包括資源環(huán)境問題、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)問題、工廠生產(chǎn)問題、智能家居問題，等等。在這里，智慧城市最核心的是要考慮到城市的產(chǎn)業(yè)和發(fā)展。

近年來，德國提出“工業(yè)4.0”。4.0是個什么概念？工業(yè)化200多年來，工業(yè)發(fā)展經(jīng)歷四個階段。工業(yè)1.0，主要是機械取代了手工，是一個機械化的過程。工業(yè)2.0，生產(chǎn)線推動大量生產(chǎn)，是一個流水線化的過程。工業(yè)3.0，通過IT技術(shù)實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，是一個自動化的過程。未來的工業(yè)4.0，就是智慧化生產(chǎn)，會按需定制，實現(xiàn)個性化生產(chǎn)，產(chǎn)品的供需問題，得到了根本性解決。概括起來，工業(yè)4.0也可以說是“互聯(lián)網(wǎng)+工業(yè)”，制造業(yè)又是工業(yè)核心，所以“互聯(lián)網(wǎng)+制造業(yè)”是最核心的一個內(nèi)容。再一個，城市的基礎(chǔ)設(shè)施和城市建筑物，在工業(yè)4.0的背景下，也實現(xiàn)了質(zhì)的飛躍?，F(xiàn)在，我們的建筑提倡的是裝配式建筑，通過工廠化生產(chǎn)、批量化生產(chǎn)，然后進行組裝。未來，通過信息技術(shù)，也就是“互聯(lián)網(wǎng)+建筑”的形態(tài)，可以使整個建筑更加綠色宜居，更加智能化。這樣，第二產(chǎn)業(yè)將實現(xiàn)“互聯(lián)網(wǎng)+”的改造。那么在這一背景下，第一產(chǎn)業(yè)也將實現(xiàn)規(guī)?；?、集約化生產(chǎn)，且由過去的機械化、自動化生產(chǎn)變成無人作業(yè)?？梢?，農(nóng)業(yè)也同樣是按需生產(chǎn)，并通過產(chǎn)品溯源，進一步保障食品安全，這種新的方式就是“互聯(lián)網(wǎng)+農(nóng)業(yè)”，也就是進入智慧農(nóng)業(yè)的新階段。從服務(wù)業(yè)來看，交通方面的無人駕駛在5G時代會得到普及，甚至飛機、高鐵都可能實現(xiàn)無人駕駛。因此，所有產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級，進入智慧產(chǎn)業(yè)發(fā)展階段。當(dāng)然，智慧產(chǎn)業(yè)還不僅僅是傳統(tǒng)的一二三產(chǎn)業(yè)的信息化改造或者說轉(zhuǎn)型升級，還包括一些新的產(chǎn)業(yè)形態(tài)。

我國經(jīng)過40年的改革開放，逐漸由高速增長階段轉(zhuǎn)向高質(zhì)量發(fā)展階段。從城鎮(zhèn)化來看，我國由城鎮(zhèn)化快速增長階段轉(zhuǎn)向城鎮(zhèn)化穩(wěn)步推進階段。在這樣一個階段，我們更為強調(diào)發(fā)展的質(zhì)量。從國家的戰(zhàn)略來講，我們要走新型工業(yè)化和新型城鎮(zhèn)化的道路。新型城鎮(zhèn)化的一個重要特征，就是智慧城市建設(shè)。由此可見，智慧城市是我們國家實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的一個重要抓手。從經(jīng)濟發(fā)展階段來看，2020年我們將全面建成小康社會，之后再用15年時間從工業(yè)化后期進入新的發(fā)展階段。在這個時期，我們恰好遇到了智慧城市這樣一個很好的抓手，使我們有可能在智慧城市建設(shè)方面走在前列。