数据智能、孪生城市——展望未来智慧城市产业发展

在大数据与人工智能时代背景下

城市是人类文明的最高成就

城市的本质是人类文明的最高成就

从本质上说，并非一个产品

如今借助互联网、物联网以及人工智能等技术手段

世界的本质并非物质而是数据

就连人类本身的传承本质上也是数据的编码

城市在数据逻辑下进化终将变成一个可以由企业制造和运营的产品

这样的企业将成为具有骇人能量和生命力超过我们想象的产品

但这个产品不是流水线上的千篇一律也不是一切可以预知的计划经济而是高度自由多变的生命体

城市真正的创造者和主人一定是市民

技术至大无外的结果是无处不在却又无色无相

未来已经在发生

在多伦多滨水区它只公布了一个规划设计就俨然成为世界智慧城市建设新的领导者 北美主要城市都向其发起项目邀约

产业投资与城市运营并举包括对市民参与生态公平等的兼顾堪称经典之作 得到了智慧城市建设全部精神内涵

阿里从卖"货"到卖"云"转型虽有AWS垂范在先也仍然是一轮蛮厉害的操作

近几个月新基础设施 物联网平台等新的定位关键词也看出其冷静和克制

不过阿里还是有着传统信息化集成商的致命缺陷 就是解决城市问题的能力不足 能讲故事的场景过于贫乏 容易沉浸在传统政务信息化的舒适区里

刚刚与华夏幸福的战略合作是招绝妙好棋 可能会获得多个可以练手 并实现'阿里系'联手深耕 的城市场景

在城市全面数字化转型的大背景下,智慧城市建设已逐步形成共识,但目前仍处于数字城市概念阶段,其规划建设运营管理尚未真正实现数字化,更遑论智慧化。IT企业的发展模式主要依赖于黑科技研发,追求更快的速度与更精确的算法,但实质性的跨越应来自思维方式的根本转变。例如,我们对苹果手机核心价值的理解,可能并非触屏与处理器技术,而是交互习惯与手机之外的应用商店整合能力的提升。对于智慧城市建设而言,构建这样一个应用商店的核心机制即为数据运营机制,这包括我们一直在运用的决策支持平台以及数据实验室等创新平台,这才是推动城市治理转型的关键要素所在。以数据作为核心线索,重新组织城市规划建设运营管理的整体架构,使之成为新的组织模式与运作框架。在物联网技术推动下,传统产业与城市管理正在赋予新的逻辑维度:从简单的线上转移转向互动共享弹性精细的新模式定义;每个环节产生的海量数据将如同传统产业中的能源一般成为新的生产动力来源;通过智能化改造使传统公共产品具备共享属性的同时实现低成本高收益运营;共享单车作为典型案例展示了这种运营模式的特点:不仅提升了产品本身的使用效率与管理效能,还实现了由产品到数据再到服务的完整闭环运行;从政府端看,如何建立一个以数据为主线贯穿规划建设运营管理全流程的产业生态体系至关重要:需要从顶层设计层面就考虑各领域间的数据兼容性与整合性问题;构建统一的数据标准体系必须充分考虑不同领域的互操作性需求;同时还需要建立贯穿全生命周期的数据驱动型产业生态平台;这不仅要求政府能够有效利用开放获取的城市数据资源进行商业应用开发,还要能够通过整合优化促进社会资源的有效配置;最终实现的是让城市作为一个整体系统获得最大的治理效能

2019年以来，各行各业的日子都不太好过。互联网线上流量面临增量枯竭开始琢磨消费降级，开发商一边“融不到钱”一边盖好了房子被政策“卡着脖子”卖不出去，实体经济不好金融自然也好不到哪里去。三个昔日风光的行业如此，表面是运气不好撞见一群“黑天鹅”，其实也是经济周期使然，“灰犀牛”该来的总会来。更深层次来讲，中国的城镇化和工业化发展到今天，所有习惯的增长方式都接近极限，没有深层次的调整，中等收入陷阱没那么容易跳过去。大城市的发展重点从增量转入存量，住宅需求放缓，开发商们越来越不被政府和银行待见。有中国特色的房地产行业一直是个很特殊的角色，产品和物业服务固然是个核心竞争力，但赚钱基本是靠资本和杠杆。拿不到融资的开发商，最后就只剩下产品能力，变成建设商，被背后的金融资本拿走大头。于是开发商们纷纷转型，大都宣布跟房地产业务各种切割，改名各种运营商、各种服务商。简单说，就是卖不出去的房子长期持有来收租子，无论是长租公寓、康养还是共享办公都是这个逻辑，收益水平就算上了ABS和REITs也实现不了多高的周转；更高级的还有城市运营商，从招商引资到基础设施公共服务一概替政府解决。但是很明显，前者从卖到租的转变，短期利润必然会大幅降低，拿着以前卖白粉时可以忽略不计的融资成本和人力成本去卖白菜，痛苦可想而知；至于城市运营商，则很容易分不清企业和政府的边界，本不属于自己的钱也没那么好拿。事实上，城市运营和管理的确可以是个不小的生意。在传统的模式下，城市的运营管理大都是需要大量人力财力投入的公共品，所以几乎都是政府在包办所有的事情。PPP普及以后，城市政府开始有越来越多的事情外包给企业来做，但政府和企业该如何分工，其实一直没有明确的边界。运营，是对产品生产和服务创造的全过程进行计划、组织、实施和控制，本来是一种企业经营行为。物业出租和管理这种工作，原本就是成熟的市场化领域，不是我们讨论的重点。城市公共领域中很多工作，也会倾向于由企业主体去承担，尤其是其中可以真正实现市场化运作并盈利，或者起码是能自给自足维持的部分。政府的角色，会逐渐转向真正意义上纯粹的“管理”角色，主要完成规则制定、底线审查、标准检验等工作。传统的城市运营，为了维持基础设施和公共服务的高效运转，主要依靠人力投入完成，成本高而效率低，比如市容环卫、公共交通等领域；城市管理也同样如此，即使是现在流行的所谓数字化城管或者网格化管理，看起来是信息化的外壳，但本质上还是密集的人力投入实现的管理颗粒度提升，就连满街的摄像头，大多数也是靠人盯着看，或者仅仅是用于事后追溯。运营和管理两件事得以真正区分和实现，一个很重要的前提就是数据。随着ICT技术尤其是物联网的发展，城市的基础设施体系逐渐完成数字化改造之后，实现万物互联、实时在线、可感可控，其中很多也就具备了无人值守自主运营的能力。比如无桩共享单车对政府运营的有桩自行车以及私人自行车的取代，又如智能垃圾桶实现自动压缩和容量感知之后，大大降低了巡查维护的人工需求，而其关联的无人驾驶环卫车辆甚至可以把街道清扫和垃圾桶倾倒变成完全无需人力、数据驱动完成的闭环，从而在改善了用户体验的同时也大大降低了运营成本。久而久之，整个城市会逐渐变成一个巨大的ICT产品，可以数据的逻辑驱动其运转。城市运营的全程数字化，带来的除了本身的系统优化以外，也为精细化的城市管理提供了可能性。各种城市基础设施和公共服务的数据实现全面的汇聚之后，政府无需大量的巡查人员和行政程序，就可以对所有的城市事件和基础设施部件进行实时监管，并通过算法对异常事件识别和预警，实现基于规则的数字化管理。例如共享单车行业的两个痛点，总量控制和空间调度其实都并不难解决，但目前大多数厂商的“人海战术型”运维加上政府的“虚张声势型”监管才造成了如今的困局。如果能实现全部厂商数据的统一数据平台接入，或者每车一个统一的电子标签和编码，就可以实现全城范围所有品牌车辆的定位监管，对厂商的运营要求才能真正落实。在这样一个城市设施和服务普遍物联化的大趋势下，逐渐浮现出了一个巨大的产业风口：开发商、物业公司等传统的有城市运营基因的企业，以及掌握线上流量和物联网平台的ICT和互联网公司，都会全力争夺越来越多的实体空间运营权，作为未来的流量入口。在近期，就是控制智能家居、新零售、出行等新的空间场景，尤其是其数据采集能力，为人工智能储备资源；大量数据会逐渐释放其商业价值，数据运营会成为城市运营商的一种重要商业模式；最终，数据驱动的城市运营也许会催生一类新的巨头：万物运营商。这些公司会通过物联网低成本运营城市里的各种设施和服务，小到单车、路灯、垃圾桶，大到厕所和各种功能空间，直至控制整个城市机器，一方面可以获取持续的服务费用，一方面，海量数据也会在商业领域和政府管理领域获得更大的变现能力。

我们探讨了产业生态智能化转型的方式及其呈现出的独特模式，在规划系统中对城市运营机制的影响逐渐显现并得到深入研究与实践应用的过程中发现了一些具有重要启示的现象与规律性认识

佳都科技2019年主推的产品线CIM实景融合技术平台就是以城市级数字孪生赋能应用平台为产品方向，以虚拟现实交互控制、海量前端视频融合、多地图集成模型渲染、实时视频结构化算法为特色技术；以鹰眼视角全息实景透察人、车、物，利用自主可控的多维数据-视频融合-地图变换的三合一模型能力，实现提质增效、视觉焕新、图屏联动、纤毫毕现的时空信息场景应用，是采用全新技术的一体化通用技术平台。数字孪生概念近两年在智慧城市领域出镜率很高。这个来自于工业领域的概念虽然名字有趣，但其实并没有什么太新的内涵，无非是在数字空间再造实体空间的镜像。对于建筑、规划、地理学科来说，本来我们也要对城市空间三维建模，也就是制作之前所说的数字城市。我们本来就有的CIM（城市信息模型）概念其实基本上与数字孪生就是同义词。当然，除了描述三维空间信息的GIS和BIM，物联网使万物互联和实时感知成为可能，我们可以实现更多城市运行数据的采集，所有的人、物、流都可以在数字空间里获得数据同步。这样看来，其实我们前几年一直聊的城市大数据，就是在试图用各种数据，尽可能还原一个完整的城市运行状态。除了政府数据、传统的空间数据、互联网数据以外，一个新的城市感知网已经呼之欲出。目前的摄像头、环境监测设备，固然能采集很多的实时数据，但离完整呈现城市运行状态，满足精细化管理的需求，还相去甚远。谈到数字孪生，大家经常会关注逼格很高的部分，比如像一个沙盒系统可以模拟推演，什么人工智能可以决策判断，甚至还能如Matrix或电影“头号玩家”生活在虚拟世界。作为终极目标。所谓人工智能的逻辑，无论什么机器学习还是神经网络，都先要学习大量历史数据，而我们其实根本没有足够的多维数据去训练城市运行的AI，充其量模拟某些简单系统的运行，勉强整个红绿灯配时。所以说，其实实现数字孪生的关键就是定义全域感知的新技术产品，这不是某一个单品，而是一个产品体系，而且必然随着传感器、5G和边缘计算技术的发展不断迭代。高密度部署、高精度感知、实时结构化计算回传，类似无人驾驶高精地图。实时更新的全息城市信息模型除了空间信息，还可以叠加无数个数据维度。一砖一瓦、一草一木、一桌一椅、一人一车，都会以不同的频率更新位置和状态信息，真的“全息”，数据量和带宽需求都是我们现在无法想象的，但又会是5G时代的常态。当然，“全息”无疑是永无止境的目标，也许是下一个IT领域追求的类似摩尔定律的新周期。5G作为目前最为热门的ICT技术概念，运营商自己都认为尚无真正的应用场景，而这其实并非设备商应该解决的，而是需要各行各业立足自身行业未来形态有所预判。所以感觉最近很多行业都在思考其与自身的关系，其中就包括一些开发商朋友，还有城市规划的小伙伴们。联想到前面几代无线通信技术的升级，虽然速度快了成百上千倍，传输内容从语音到短信、长文本、图片、视频、直播，催生了移动互联网，尤其是微博微信等社交应用、还有快手抖音各大视频APP、淘宝京东拼多多，但似乎对城市形态和城市领域的传统行业并没有带来什么变化。当然，我们周围是多了些生鲜电商实体店，倒闭了一些百货商场，但也仅此而已？为什么大家对5G有着不同以往的期待？也许是因为这次升级看起来将要达到一些大家向往已久的临界点，会引发一系列质变，当然也会带来无穷的新商机，对城市的规划、建设、运营和管理的影响更会十分巨大。可以说，我们之前搞的所有关于智慧城市领域的创新，皆是5G时代开始的新城市革命的序章。就技术来说，5G几乎满足了关于无线通讯的一切想象，连续广域覆盖可高速移动、低时延高可靠、低功耗大连接、高容量（流量密度）。无线通讯的技术进步，无非围绕频率、带宽、功率和信噪比的一系列数学关系的优化，5G之所以和以往的升级不同，就是这次的频谱效率基本达到了香农定理的极限，如果没有基础理论的革命，这次升级基本是这一轮的最后一次了。所谓6G，大家通常寄希望在太赫兹频段，目前还只能是个概念。毫米波通信是5G的最核心技术特点，毫米波波束窄，方向性好。Small cell、大规模MIMO等基站和天线技术也是服务于毫米波这个前提的。这些对城市空间最直接的影响就是，由于微站的发射功率低，服务半径小，穿透性差，传输损耗大，基本是视距传输，需要在城市中非常密集地部署。近两年智能路灯杆产品和商业模式的出现，基本都是在为5G基站的落地做准备。灯杆作为城市中最为密集的基础设施，又有了供电和宽带连接保障，必然会成为城市物联网的最重要载体，尤其是采集视频乃至3维数据流、声音、污染物、气象等城市运行状态的多种传感器，充分融合后可以实现全息的网格化城市状态和事件感知。而这些载体和数据未来也会是自动驾驶车路通讯的重要议题。

作为一个重要的副产品

城市是个复杂巨系统。无论是为了对城市进行研究，还是治理、管控，都需要把复杂系统进行还原和分解。比如传统城市规划，把城市分解为产业经济、公共服务、建筑空间、绿地景观、道路交通、生态环境、市政基础设施等若干子系统进行研究和规划。再比如城市政府，把城市分解为产业、商业、建设、土地、环保、教育、医疗、交通、公共安全等等子系统进行治理管控。两种分类有对应关系却不完全相同。比如政府的教科文卫，在规划视角下常常会合并为一个子系统，因为它们遵循同样的规划逻辑。而建设系统，因为是空间规划研究的核心内容，规划就会把它再进行细化：建筑、绿地、公共空间等。形成合乎自身逻辑的还原方法，是学科成熟的标志。智慧城市的研究和实践中，一直以来主要依附行政管理的还原逻辑。比如我们看到的智慧医疗、智慧交通、智慧公安等。很容易理解，这样的产品与政府部门事权相对应，更便于被采购、被使用。然而当我们进行智慧城市的深度研究时，我们需要从智慧城市更本质的逻辑出发，来还原城市复杂巨系统。这一方面帮助我们思考智慧城市继续前行的方向，把握产品研发和产业发展的节奏，探索系统孤岛的问题本质与解决方式，更帮助我们深入认识“智慧”与“城市”的结合模式。控制论的基本逻辑是基于感知系统获取的信息揭示成效与标准之间的差，并采取纠正措施，通过循环反馈使系统稳定在预定的目标状态，感知与控制（在城市领域更多是干预）是两个核心环节。从控制论角度思考，整个智慧城市的逻辑其实就是用ICT为核心的新技术方法对城市空间进行CPS（信息物理系统）化改造。但是现在流行的所谓智慧城市，除了个别领域以外，大都只是传统政府业务的数字化或者信息化，尚未到达这个阶段。从CPS或者说可控制程度的视角，城市可以分解为三大系统：生态环境、人工建成环境和人群行为。说这类系统的智能化特点或者策略是“强感知，中干预”。目前智慧城市的绝大部分硬件投资也是用于对市民行为的监测，但凭借监测所能实现的更多是异常事件的及时响应，以及对市民行为时空规律的探索，以改善基础设施和公共服务。真正意义上对社会系统的控制是不可能实现的。实现社会和社区的健康发展，乃至于市民的全面发展和幸福感提升，还是需要靠社区和市民的参与共建，逐渐改善城市服务能力。城市本质可以表述为“通过基础设施和公共服务的集中供给，在空间、环境、能源等有限资源条件下实现生产效率和居民幸福感的提升的复杂功能网络平台。”我们解决的所有城市问题几乎都可以归结为一个共同的痛点：解决有限的基础设施和服务能力与高速增长的需求之间的矛盾。交通拥堵、内涝、能源短缺、环境污染等体现了基础设施的动态服务能力和效率不足，住房供给、房价、教育医疗等公共设施问题体现了住房和公共服务的布局、供给量与服务水平不足。感知的核心对象，一方面是以人流车流、环境污染、负面事件为代表的动态需求信息，一方面是代表供给的道路和基础设施的运行情况。在此基础上，数据平台和算法才能实现动态预测和供需匹配。对不同干预程度的系统，有些可以实现全自动的实时智能化干预，有些则进行长期的政策调控，还有些是人为的执法处置。