我国城镇化发展进程不断加快,根据全国第七次人口普查数据,2020年,我国常住人口城镇化率达63.89%。同时,我国的城市化进程也出现了若干问题,例如,相较于城市规模的快速扩张,城市要素集约水平较低;相较于城市经济发展的高水平,人民群众的幸福感还需提升等。
未来,我国的城市化还将快速发展。城市化在为社会发展带来诸多机遇的同时也会带来很多挑战,主要表现在城市规划、城市安全、城市公共服务、城市可持续发展、城市竞争力提升等方面。为了应对这些挑战,我国的城市建设必须不断提高管理与服务能力、资源利用能力及要素组织能力,不断拓展个人与企业的信息资源空间,进而推动城市实现内涵式、集约化发展。
在信息时代,以物联网、云计算等为代表的新一代信息技术快速发展,在社会的各个领域得到了广泛的应用,使整个社会的感知能力与计算能力得到全面提升,催生了各种智能化的应用与服务,使各行各业都在努力寻求智能化的解决方案。而智能化对全局性与协同性提出了较高的要求,为此,城市在建设过程中要积极创建综合管理平台,不断提高平台的泛在信息感知能力、开放应用运营能力和资源调配能力。随着信息化与城市化的不断融合,智慧城市应运而生。
智慧城市是指以城市现有的信息化为基础,积极引入物联网、云计算、人工智能、大数据等新一代信息技术,与城市先进的运营服务理念相结合,创建一个覆盖范围更广、可以实现深度互联的城市信息网络,对资源、环境、产业、基础设施等要素进行全面感知,创建一个可以实现高度协同的城市信息平台,提高信息收集的广度与深度,提高信息处理的智能化水平,切实满足政府、企业与个人对各类信息的需求,并基于这些信息提高资源配置的水平与效率,为城市运行、政府决策提供科学依据,最终促使城市实现可持续发展。
作为新一代信息技术与城市建设融合发展的产物,智慧城市建设无法一蹴而就,需要经历一个漫长的过程。具体来看,我国智慧城市建设主要经历了以下3个发展阶段。
① 第一阶段:分散建设阶段(2008—2012年),智慧城市的概念开始流行,各行各业开始进行数字化、智能化改造。
② 第二阶段:规范发展阶段(2012—2015年),部分地区开始探索智慧城市建设,一些业务应用领域尝试实现局部联动与共享。
③ 第三阶段:创新发展阶段(2016年至今),智慧城市的建设理念、建设模式、运行模式、实施路径、技术手段不断发展、逐渐成熟,智慧城市建设进入以人为本、注重成效的创新发展阶段。
具体来看,我国智慧城市建设的关键在于创建城市智能设施统筹布局与共享平台,加强城乡统筹,积极利用移动互联网等技术和各类应用平台打破“数据孤岛”,形成智慧城市一体化运行格局;积极利用5G、大数据、人工智能等技术创新智慧城市建设模式,拓展城市服务内容,让人民群众真正享受到智慧城市的益处。
在智慧城市建设快速推进的过程中,城市内的各类资源与产业链将进一步融合,公共服务均等化、社会管理民主化需求变得愈发突出。随着智慧城市越来越多,城市间的联系越来越密切,逐渐形成智慧城市群,促进产业分工进一步细化,各类资源与要素实现优势互补,信息资源的共享水平及城市群的整体竞争力也将大幅提升。
新型智慧城市可视为智慧城市的升级。新型智慧城市是在新发展理念的指导下,通过5G、大数据、人工智能、物联网等新一代信息通信技术与城市建设深度融合,驱动城市创新发展的新模式、新形态。新型智慧城市可以更好地保障城市安全,提高城市活力,促使城市实现精准治理,实现人与自然的和谐共处,最终实现可持续发展。在数字中国、智慧社会战略的推进过程中,新型智慧城市建设发挥着重要作用。目前,在政府与企业的共同努力下,我国新型智慧城市建设呈现以人为本、以建设成效为导向、统筹集约、协同创新的特征。
新型智慧城市与传统智慧城市的相同点在于都要做好信息基础设施建设,不同点在于新型智慧城市更注重全面采集城市中的各类数据,推进数据共享,创建一个统一的城市大数据运营平台,消除城市中原有的“信息孤岛”,对各类数据进行深入挖掘,充分发挥数据价值,切实保障城市安全。
随着研究的不断深入,新型智慧城市的内涵与外延不断拓展。目前,我国新型智慧城市建设已经走过了以技术为导向、注重建设的阶段,进入以成效为导向、注重运营的新阶段,技术架构逐渐成熟,业务板块逐渐稳定,要解决的问题是处理好政府与市场的关系,既要从宏观层面做好规划,也要抓住重点,聚焦某一个领域发力;既要注重创新,也要关注应用,创建高效的组织机制、管理机制、运营机制与合作机制。
新型智慧城市的研究要以研究智慧城市内涵为基础,与新型智慧城市建设实践和理论探索成果相结合,提炼出新时期智慧城市的新内涵。
具体来讲,新型智慧城市以信息、知识、数据为支撑,通过多个渠道全面获取城市信息,对信息进行科学处理与安全传递,在最大范围内实现信息共享,创新城市管理方式,提高城市管理效率,推动城市公共服务不断升级,提高居民对各类公共服务的满意度,赋予城市自感知、自运行、自服务能力,扩大智慧城市各类服务与应用的使用范围,最大限度地实现普惠共享。
具体来看,智慧城市与新型智慧城市建设的不同之处主要表现在驱动因素、价值承载、建设重点、数据共享等方面。智慧城市与新型智慧城市建设的对比分析见表1-1。
表1-1 智慧城市与新型智慧城市建设的对比分析
智慧城市建设的重点放在了基础设施与各个技术层面,包括不断完善基础网络建设、在城市内大范围安装各类感知设备、搭建统一的平台、推进基础信息资源流通与共享等。新型智慧城市建设则从整个城市的视角出发,注重数据的采集、利用与共享,大力推动5G、物联网、人工智能等新一代信息通信技术与智慧城市建设深度融合,不断完善政府治理体系,提高政府治理能力,最终打造一个更加灵活、更加敏捷的城市生态系统,促使城市运行更有智慧、更加安全。
新型智慧城市的五大特征如图1-1所示。
图1-1 新型智慧城市的五大特征
(1)新范式
新型智慧城市建设提倡以人为中心,聚焦优政、惠民、兴业、强基四大重点,继续加强数字基础设施建设,打通信息流通渠道,提高数据信息的共享水平,促进产业融合,不断丰富数据中台、业务中台的功能,以更强大的能力满足政府、企业与个人的服务需求,统一数字政府、数字经济与数字社会的建设步伐,增进各主体的协同与配合,加强各要素的支持,形成智慧城市建设新范式。
(2)新要素
数据是新型智慧城市建设的核心要素,这些数据的来源广,横跨自然空间、物理空间、经济空间与社会空间,类型多种多样,它们的相互融合为新型智慧城市建设奠定了坚实的数据基础。利用数据分析技术对这些数据进行挖掘,可以将隐性信息转换为显性信息,为政府决策提供强有力的支持,为城市运行、产业发展赋能。
(3)新基建
新型智慧城市建设将新的基础设施作为底座,这些基础设施是指以5G、数据中心、“城市大脑”、产业互联网为代表的数字基础设施。通过在整个城市范围内布局智能感知设备,形成一个全覆盖的新型基础设施网络。
(4)新算力
数据是新型智慧城市建设的核心要素,但这些数据的来源多种多样,且存在大量异构数据,涉及很多隐私信息,与居民安全、城市安全息息相关。为了保证数据安全,必须做好数据的计算与保存工作。这就对算力提出了更高的要求。边缘计算可以在靠近数据源的位置对数据进行处理,无须将数据上传至云端,这样不仅可以解决信号时延问题,提高数据处理的速度与效率,还可以更好地保障数据安全,降低数据泄露的风险。
(5)新生态
新型智慧城市建设将形成一个共生、共治、共赢的生态体系。从参与主体看,这个生态体系涵盖政府、企业、供应商与民众等多个主体;从建设过程看,这个生态体系涵盖规划、建设、运维、服务等多个环节。
5G时代的网络有着更高的速率、更低的时延、更大的设备连接规模,能够实现万物互联。5G支持海量设备随时随地地接入网络,其数据传输速度要比4G快百倍,峰值传输速度可达10GBit/s,能够更加流畅地完成高清视频等数据的实时传输。
作为推动新型智慧城市发展的关键驱动力,5G拥有庞大的“5G+”技术系统,能够融入城市发展的各个领域、各个环节,促进城市发展不断探索新空间、提供新服务、开创新治理。
5G新型智慧城市是映射数字孪生城市而形成的一种新型城市模式。在我国,河北雄安新区首次开展了数字孪生城市的建设,为我国智慧城市建设提供了一种新的思路,之后,南京、贵阳等多个城市也相继开展了数字孪生城市建设的试点工作,力图打造新型智慧城市。
5G利用其强大的通信功能和广泛布设的智能连接设备,持续不断地传输相关数据,并产生运行数据流,为数字孪生城市的建设和运行提供海量、实时的数据信息支撑,使数字孪生城市能够精准反映物理城市,加快智慧城市建设进程。也正是基于此,随着5G商用的大力推广,我国的数字孪生城市建设才能够发生本质变化。
作为实现新型智慧城市建设的新空间,5G新型智慧城市能够推动物理城市与数字孪生城市交互映射、共生演进、闭环优化。5G通过全域覆盖的通信网络,实时感知和采集城市的运行数据,将物理城市中的人、物、事件等全部要素实时传送至构建数字孪生城市所需的数据信息库,驱动数字孪生城市在数字世界精准有序地运行。
基于数字孪生技术虚实映射、实时共进、动态交互的特征,物理城市将运行数据传输给数字孪生城市,数字孪生城市再通过仿真和预测物理城市的运行态势,输出智慧城市建设的参考决策。
建设和发展新型智慧城市需要始终坚持以人为中心的价值取向,不断创新服务形式,提升人民的幸福指数。在5G的引领下,智慧政务民生的建设将使社会发展更加高效平稳,使人民生活更加舒适便捷。
例如,“5G+智慧教育”将会推进教育行业迈向新台阶,它将先进的现代技术融入传统的教育事业中,利用科技提升学生学习的积极性,并且为偏远地区带来了丰富的教育资源,能够有效地解决教育资源不公平的问题;“5G+智慧医疗”为医疗行业的发展提供了新契机,通过5G实现远程会诊、远程手术,促进医疗资源流动,解决就医难度大等问题。
目前,5G已在一些领域赋能,并产生了积极的影响,未来,5G将下沉至各行各业,推动社会生活向更便捷、更高效的方向发展。
随着我国经济和科技的发展,社会治理的内容和环境变得更加复杂,人民群众的素质、文化水平及思想开放程度也在不断提升,全民在参与社会治理、提高工作效率的同时,强化了社会责任感。我国政府追求共建、共治、共享的社会治理体系,在社会治理工作中不断挖掘新方法、新理念,调动人民群众的积极性。
在我国,政治、经济、文化、社会、生态等都属于城市治理工作的范畴,而新型智慧城市能够发挥协同作用,并在政府的主导下,发动社会的力量共同参与城市治理,创建社会化、专业化、智能化的城市治理新形态。
此外,新型智慧城市在顶层设计环节可以采纳学校、企业等社会主体的建议,共同描绘新型智慧城市蓝图,实现主体结构的“共建”;同时,研发并开放新型智能城市治理平台,允许市民自愿参与城市治理工作,真正实现“共治”与“共享”,进而实现城市治理共建、共治、共享的目标。
与前几代移动通信技术相比,5G不仅拥有更加多元化的关键性能指标,而且能够赋能智慧城市发展,为社会发展注入新能量,催生新产业、新服务和新模式,促进产业升级,推动社会变革。总体来讲,5G赋能新型智慧城市建设,能够推动城市发展逐步实现数字化、网络化和智能化。新型智慧城市的功能与目标主要包括以下3个方面,具体如图1-2所示。
① 数字化。数据是数字化的核心,5G利用其全域的网络系统和通信系统,实时感知和标记城市中的人、事物、组织等信息和数据,并对这些信息和数据进行采集和传输,形成规模庞大的数据信息库,从而为新型智慧城市的建设和发展提供海量的数据资源,加快城市数字化进程。
② 网络化。5G是建设新型智慧城市最基础的技术支撑,它能够将城市中分散的人、物、组织等通过网络泛在连接,形成一个个微型智慧场景,并在此基础上不断产生新的数据流,通过各个微型智能体交互连接、协同运作,形成宏观的智能网络。
③ 智能化。新型智慧城市本身技术性较强,在数字化与网络化的加持下,依托数字孪生技术,建设新时代智慧城市,推动城市智能、自主运行,同时为政府、企业、市民等城市主体带来智能化的综合服务。
图1-2 新型智慧城市的功能与目标
随着我国数字化进程的不断加快,诞生了一大批新兴信息技术,例如,物联网、大数据、人工智能、区块链、边缘计算等。在这些新兴技术不断融入社会经济发展的各个领域的过程中,大带宽、高承载能力的通信网络为其提供了条件。
建设新型智慧城市离不开新型通信网络的支撑,5G作为新一代信息通信技术,在各类基础设施的互联互通方面起着至关重要的作用,是实现新型智慧城市各个领域信息互通、价值传递、交互作用、协同运行的关键载体。
在信息化时代,现代化精准治理成为新的诉求,其主要追求现代化的城市治理和服务,以及高水平的城市公共安防和应急管理能力,而这就需要城市治理的各个环节能够运用现代化信息技术及时察觉和预警某些特点事件,通过整合分析相关数据信息,输出精准、有效、智能的城市管理决策。
数字化服务型政府是建设新型智慧城市的主导力量,以“5G+”的信息化服务系统连接政务工作的各个环节,形成一条从上层到基层、衔接有序的政务链条。这不仅能够提高政务工作的效率,打造“互联网+政务服务”的新格局,还能够进一步深化数字强国战略。
基于5G的技术优势,我们能够建设并完善政务服务网、政务数据资源共享等公共平台,提升公共服务事项的兼容性、通用性和共享性,能够开发多种便民服务App,实现各类服务事项的移动审批和一键办理,促进信息技术与行政服务的有机统一。
此外,我们如果想要加快推进政府服务的数字化转型,则需要对政务数据资源库的数据信息进行分析整合,提高包含个人、企业及城市其他数据在内的公用信息库的完善程度,促进政务工作各个领域业务流程的联系与协同,提升网络咨询、受理、认证的精准化、信息化与专业化,提高为人民办事的质量和效率,切实保障人民群众的基本利益。
我国传统产业虽然发展迅速,但存在资源分布不均衡的情况,大部分传统产业存在产业层次低、规模小、布局散乱的问题,而5G融合其他新技术,通过对产业数据和资源信息的分析和评估,优化产业间各类资源的配置,转变传统产业重心,提高产业附加值,提升产业链的信息化和智慧化程度,实现传统产业的数字化转型。
新型智慧城市的建设,将会同步带来智能制造关键技术领域的技术创新与应用,同时,工业物联网、生产机器人、工业控制器等新时代信息化产物也将推动智能工业流程、智能制造云平台等进一步完善,打造精益化、数字化的生产模式。
新型智能设备之间的协作可以降低工作难度,减轻工作压力,提高流水线的工作效率,同时借鉴更加完善透明的供应商内/外部数据,减轻库存压力,降低物流成本。此外,可信云等不断成熟,为实现智能制造提供了安全可靠的数据信息和发展环境。