构建西安“城市大脑” 推动应急管理智能化发展
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科技部近日发函(国科函规〔202014〕140号),积极支持并配合陕西省政府推进西安国家新一代人工智能创新发展试验区建设,将协调研究解决相关政策问题,加强工作指导和资源对接。科技部要求西安市充分利用科教优势,加强人工智能关键核心技术突破,积极拓展应用场景,完善数据开放共享机制。我们应抓住国家和部省支持西安建设试验区的机遇,发挥西安在智能感知处理、智能交互等方面的专业特长,在拓展人工智能政策试验和社会实验的应用场景方面,积极打造西安城市大脑,推动新型智慧城市及应急管理智能化发展。

IBM于2008年提出智慧地球的概念,在国内衍生出智慧城市的概念,再到后来发展到新型智慧城市。智慧城市是通过新一代信息技术、整合数据资源、统筹业务应用系统,加强城市治理的新模式。近年来,智慧城市建设出现新的动向,包括城市大脑、城市云脑、城市超级大脑、城市超脑、城市神经网络等“泛城市大脑”概念也大量涌现。大体来说,智慧城市包含城市大脑、数字政府。城市大脑侧重于中后台的建设,打造城市中枢神经系统;数字政府侧重于政务信息化建设。现在三者相互交叉、融合,互相之间的边界也越来越模糊,未来统称为数据智能城市也不是没有可能。

去年,我对杭州的城市大脑和华为城市神经网络系统做了考察,在这次突如其来的新冠肺炎防治过程中,对通过城市大脑提升应急管理的快速性、灵活性、有效性有了一些初步的思考,具体建议如下。

一、构建城市大脑正处在难得的“风口期”

1. 城市大脑是城市数据的引擎。城市大脑就是综合运用大数据、人工智能、5G、物联网、数字孪生、VR、AR、区块链等新一代信息技术,为城市精细化管理构建一个人工智能中枢,对整个城市多源多维信息进行动态实时分析,实现资源共享,达到可以自动调配公共资源、实时修正城市动态运行中缺陷和问题的目的。
    2016年3月,城市大脑最先在杭州启动,由杭州市政府主导,包括阿里云在内的13家企业参与其中。城市大脑在诞生之初就已明确了它的使命,就是解决城市"四肢发达,头脑简单"的弊病。2018年以来,各大互联网巨头相继传播和推广城市大脑概念,并得到国内主流城市普遍的认可,纷纷通过社会组织、国有独资、国有控股、国有参股的形式启动相关的建设。现在全国宣布要做城市大脑的有500多个城市,几乎涵盖了所有副省级以上和地级市。在一些大城市,基础网络和传感器都已布局到位。随着物联网、通信技术及人工智能的发展,城市大脑必将使城市的综合治理水平再上一个台阶。

2. 城市大脑的架构。从原理上说,城市大脑就是通过互联网形成的类脑巨系统架构,具备不断成熟的类脑视觉、听觉、躯体感觉以及运动神经系统、记忆神经系统、中枢神经系统、自主神经系统。城市大脑通过类脑神经元网络(大社交网络)社会各要素(人,AI系统、生产资料、生产工具)和自然各要素(河流、山脉、动物、植物、太空)链接起来,实现人与人、人与物、物与物的交互,在云群体智慧和云机器智能的驱动下,通过云反射弧实现对世界的认知、判断、决策、反馈和改造。

城市大脑是支撑未来城市可持续发展的全新基础设施。狭义的城市大脑,就是数据中枢控制和智能决策中心,利用实时全景的城市数据资源,全面优化城市公共资源,即时修正城市运行缺陷,为城市治理提供高效智能化的服务。具体来说,城市大脑具备六种能力,就是感能、视能、图能、数能、算能和管能。所谓感能是能够接入到各种场景的传感器;所谓视能是摄像头和带有摄像头的无人机;所谓图能是高分遥感、GIS系统;所谓数能是来自政府、公共事业、互联网公司等机构的数据;所谓算能是异构的计算能力,包括标准化计算和各种边缘事件的对应算法;所谓管能是城管执法、巡查、应急模式和民生服务等。通过这“六能”,可实现三个突破:城市治理模式突破,实现城市治理智能化、集约化、人性化;城市服务模式突破,更好地随时随地服务社会、企业和个人;城市产业发展突破,开放的城市数据资源,推动产业转型升级和数字经济发展。

3. 构建城市大脑正迎来一个难得的“风口期”。一场“COV ID-19”黑天鹅事件,各地相继启动公共卫生应急一级响应,普遍实行闭户、禁足的管控措施,在此之后疫情防控的监测分析、病毒溯源、防控纠治、物资调配、生活保障、企业复工等多个方面,城市大脑显示了突出的优势,第一时间给应急决策提供各种有价值的数据。原本停留在幻灯片概念层面的东西,也变成普通民众可感知、可体验、很方便、很管用的新事物。以“健康码”为代表的数字防疫手段,从浙江、广东、上海等发达城市开始,迅速被推广到全国各大城市,协助各地实现了数字化、网格化、人性化的防疫管理。

但是,这次疫情的严峻性,已大大超过了一般公共卫生事件,也充分暴露了应急管理的一些短板,比如智慧城市综合运行管理指挥体系缺失,作为重大基础设施的数据中台严重滞后,城市数据资源归集不充分、各行业部门地名地址标准不统一,在疫情爆发前的风险感知和危险源研判,在顶层设计和多部门协同集成,在数据更新、信息共享,在社区网格管理以及全域覆盖、全程追踪等方面,都不能满足应对重大突发事件的需要。从现有城市大脑的技术上说,基于时空大数据的“防疫健康信息码”“疫情通”和最小空间管理单位的人、房、组织、事件、部件时空融合的“微邻里”等等,完全可能让网络空间的“城墙”代替“封城”。

社会发展到了今天,老是按照传统的思路去收集信息、控制社会,局限性越来越大。总结城市的脆弱性和智慧城市所带来的韧性,2020年有可能成为城市大脑爆发性增长的一个风口期,亟需通过城市大脑堵漏洞、补短板、强基础,利用其所具有的人工智能、大数据、数字孪生、5G、北斗定位等“硬核技术”,赋能城市公共安全与应急管理,实现“全覆盖、无死角、无盲区”动态感知,精准定位、轨迹溯源、智能辅助决策,提高应急快速响应能力,破解政府灵活有效应对重大突发事件的难题。

给城市装上一个智慧城市大脑,城市也能像人一样智慧起来,由大数据帮助城市来思考、决策,使得城市能够自我调节,与人类实现良性互动,让所有的城市数据都通过这个大脑进行最合理的配置和调度,从而有效提升城市的承载力、耐挫力和运行效率,是符合现代城市管理和运行要求的。科技部和省政府对西安市建设国家新一代人工智能创新发展试验区的大力支持,将有利于我们积极探索新一代人工智能特别是城市大脑发展的新路径新机制,发挥城市大脑对应急管理、对西安高质量发展的支撑引领作用。

二、城市大脑建设的路径

1. 顶层设计。城市大脑作为城市数字化基础设施和开放创新平台,最基本的特征是实现数据的互联、在线、智能和开放。目前杭州、上海、北京、广州、长沙、福州等城市提出并实施了各自不同的城市大脑建设方案,从2018年开始,华为、百度、京东、科大讯飞等云计算巨头相继入局城市大脑。据了解,西安包括各区县、驻地单位都启动了智慧城市平台项目建设,由于对城市大脑理解不一、建设的方式不同,技术标准不统一,设备配置不衔接,容易造成信息孤岛或重复建设,需从市级层面出台相应的建设规划和整合方案,以推动城市公共安全应急管理智能化发展为抓手,围绕城市精细化治理,社会公共服务,统筹生产、生活、生态各个领域,指导全市城市大脑的科学系统建设。

比如:上海市以建设城市神经元系统为重点设计了顶层方案。长沙城市打造超级大脑(数据大脑平台及部分智慧应用)体系。广州通过“城市大脑”顶层设计,推进城市大数据平台、智慧医疗、智慧社区等项目建设。杭州城市大脑已经运作了三年多,体系相对成熟一些。他们以经济、政治、文化、社会、生态五大领域为根目录,进行顶层设计,每个根目录又派生出二级目录、三级目录和四级目录等。如经济领域的二级目录为第一产业、第二产业、第三产业和开放合作。社会领域的二级目录为公共服务、社会管理和应急管理等。社会管理的三级目录为城市管理、平安建设、市场监管等,构建了一张脉络非常清晰的树状图。树状图如同“纲”,纲举目张。

2. 融合重组。搭建纵横交错、互联互通、协同共享的组织架构,实现物理空间和数字空间的融合。目前,西安各部门、各区(市)县,都建立了各有特色的信息平台项目,但部门行业地名地址标准不一,相互数据归集不起来,甚至同一个部门内部不同业务线也不相通,网格化管理的体制机制不健全,实际上变成一个个数据孤岛。应把政务数据、物联网数据统一管理起来,通过建设新型智慧城市运管综合指挥中心和市级大数据中心,包括城市应急指挥中心(综合运营管理中心),整合各委办局信息系统,联通区县(开发区)综合指挥中心以及镇政府、村(社区)和驻地单位等数据平台,系统的通用功能分别在一、二级平台各类节点部署,打破不同层级不同业务之间的“数据孤岛”格局,形成城市大脑、神经网络和指挥调度体系,实现全市跨部门跨区域跨层级应急业务大协同大联动。统筹融合政务数据、运行感知数据、互联网数据、企业数据等多方资源,完善数据共享、数据流通和数据开放机制,鼓励政府部门、企业高校、科研机构等多元主体,合作开发数据资源,提升数据感知、协同联动能力,创新城市大脑运行模式。

比如:杭州城市大脑构建了纵向到区县(市),横向到各部门的组织架构。纵向延伸到区县的称为“平台”,如杭州城市大脑·上城平台、杭州城市大脑·萧山平台,目前已有15个平台;横向扩展的为“系统”,如杭州城市大脑·城管系统、杭州城市大脑·卫健系统。目前全市已有50余个系统。无论是平台还是系统均接入位于云栖小镇的中枢。在云栖小镇专门成立了杭州城市大脑运营指挥中心,该中心集中枢运维、指挥应用、成果展示和专班研发于一体,由市数据资源局牵头管理。

3. 建设时序。城市大脑能够缩短城市中心与边缘地区的逻辑距离。近期应加快部署5G、人工智能、工业互联网、物联网等新型基础设施,夯实城市大脑的“硬件基础”。城市大脑在智能设备、云平台与大数据构建的城市场景中,以产品和技术为底层,通过中台支撑数字政务、城市治理、城市决策和产业互联等领域的解决方案。基于“城市大脑+应急”的理念,通过业务中台、数据中台、技术中台和算法中台,主要包括综合应急管理系统、应急通信系统、监测预警系统、应急数据管理系统和移动指挥终端(APP)五大板块,可将交通治堵、犯罪预防、风险监测、危险源评估、资源调配、应急指挥等核心服务链路整合,形成应急管理时空“一张图”“一张网”和“AI计算”一个平台,为突发事件的预警防范和处置,发挥智能化指挥的效应。还可辅以BIM+VRAR+GIS的支持,实现平战结合,把物理世界与虚拟世界之间形成一一对应的关系,对于突发事件通过适时追踪或虚拟环境的仿真,到达实战化、可视化、智能化,使应急响应能力得到全面的提升,相应的培训、训练和演习的成本也可大幅降低。在此基础上,部署并拓展其他的智慧应用和服务领域,提升城市品质和可持续发展能力。

三、城市大脑建设的几个问题

1. 市场运营。城市大脑建设应由政府推动,市场化运营,将城市大脑作为可复制的产品推广。一些城市成立了混合所有制的“城市大脑有限公司”,由市国有企业控股,社会企业和研发团队参股。以应急管理智能化服务以及社会治理、民生服务的内容,属于公共产品,可通过政府采购或购买服务的方式运作。其他的项目,应走公司+用户的市场化运营路径。比如,杭州城市大脑停车运营有限公司,将便捷泊车的应用场景固化下来,并开始公司化运营。各区、县(市)也纷纷成立,或国有独资或混合所有。面向市场的公司运营,既解决城市大脑研发投入问题、运营费用问题,同时也带动了产业发展,拉动了数字经济。

2. 应用场景。城市智能化管理和运营将城市治理真正进入精细化、人性化、网格化、物联化时代,不仅使得对高风险、高价值对象的监管工作可利用虚拟环境进行,而且日常运营可在24小时物联网可视化平台支撑下,大幅提升预警防范、快速响应能力。应用场景还可将城市大脑能力下沉到社区,推广“网格化+社区大脑”新模式,建立“网格长+专职网格员+社区网格执法力量+社会力量”的网格化队伍,搭建虚实交互、平战结合的数字孪生社区平台,实现社区全要素虚拟管理,社区运行态势实时感知,提升网格智能化和协同化能力。比如,杭州各平台和系统的主屏均以数字驾驶舱的形式呈现。依托城市大脑中枢算力支撑的数据协同数据化、在线化、智能化、全景化、可视化,使城市治理者可以实时掌握一手资料、一手舆情,并且通过分析、比较做出科学精准的决策和判断。在使用层面,数字驾驶舱推出了大屏版、PAD版和手机版三个版本,全面支撑移动办公。“一部手机治理一个城市”,在杭州变成可能。市委书记、市长的数字驾驶舱开始使用,应急系统、卫健系统、文旅系统、城管系统、财政系统等多个系统的数字驾驶舱也已上线。陕西在铜川市实施的“雪亮工程”、在全省乡村推广的合阳“雪亮工程”模式以及西咸新区的智慧消防,都是我省智慧城市平战结合应用场景的成功范例。

3. 法规支撑。城市大脑的推进,会倒逼公务人员理念转变,倒逼政府流程再造,倒逼体制机制创新。涉及到一些已不合时宜的规章制度应及时调整和修订,为城市大脑开路。如杭州市为缓解交通拥堵,几年前杭州曾颁布市长令,外埠车辆进城出城要错峰限行,给外地来杭人员带来诸多不便。在杭州城市大脑的协同下,市长令作了优化,推出了“非浙A急事通”,给外埠车辆每年有12次机会不必错峰限行。又如2013年颁布的《杭州市机动车停车场(库)建设和管理办法》,管理主体多头,对主营的社会停车场数据接入没有要求。为了明确牵头部门,杭州及时启动了修订程序,将市城管局作为停车场库的主管部门;此外,对各停车场数据接入也提出刚性要求。城市大脑将会大量运用区块链技术,而区块链去中心化、自我管理、集体维护的特性颠覆了人们生产生活方式,淡化了国家、监管概念,冲击了现行法律安排。对于这些,我们还缺少应有的理论准备和制度安排。

4. 网络安全。加快构建规范合理的数据管理体系,统筹考虑数据开发利用和个人信息保护的平衡,明确和细化特殊场景下数据开发利用规则,强化数据目录和数据接口的标准化对接,增强数据可靠性、实用性、保密性。由于城市大脑主要依赖物联网、云计算、大数据、人工智能、区块链等新技术的使用,应急数据的处理、交换和共享,涉及大量国家机密和个人隐私,网络安全问题十分突出,需要在提高数据质量,发挥区块链 “不可伪造”“全程留痕”“可以追溯”“公开透明”“集体维护”技术优势的同时,建立健全信息网络安全保障机制与技术体系,防范技术安全风险,根据不同的岗位、级别,严格区分权限,呈现个性化界面和内容,最大限度保护数据安全,奠定了坚实的“信任“基础,创造了可靠的“合作”机制,确保城市大脑的安全健康运行。


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