城市，一直是人類文明發展的標志，是人類利用資源、創造文明能力的最高表現。人類每次科技的飛躍，都給城市形態帶來巨大的變革。在思想與技術的驅動下，人們自古以來就在不斷追求著烏托邦的社會理想，以及足以容納這個理想社會的城市形態。

18到19世紀，蒸汽時代和電氣時代接踵而來，鐵路網、電力網給城市和區域帶來了爆發式增長的動力，也相繼帶來了工業城市和田園城市的理論范式。20世紀初，汽車、高速公路、電梯等的普及，廣畝城市和光輝城市又成為了現代城市的原型基因，幾乎融入了所有城市規劃的血脈。

戰后的科技發展日新月異，信息化、互聯網時代在僅僅一代人的時間里就登峰造極，云計算、物聯網、人工智能又相繼成了新技術的焦點。信息的高速互通、超越人類的計算和制造能力。相比前幾次技術革命，這一次變革在劇烈改變人們生活方式的同時，似乎有更充分的理由重新塑造城市形態。雖然二十年前我們就在猜想，城市是否已經不再具有集聚的前提，即將迎來形態的崩塌。然而事實上，即使我們今天坐在家中就可以通過淘寶購買一切商品與服務，也可以通過微信視頻連接全球任何角落的友人，城市卻仍然繼續增長和集聚。

最近的十年，“智慧城市”概念提出以后，ICT（Information Communications Technology）企業一直作為其行業信息化解決方案的包裝營銷手段，將概念偷換為計算和存儲能力，或者攝像頭和大屏幕。國內外數以千計的城市宣布建設“智慧城市”的雄心，卻罕有整體上值得稱道的案例。

2017年，AlphaGo和AlphaZero對人類的勝利引起了人們對人工智能的關注，而NB-IoT低功耗物聯網的商用也迎來了萬物互聯的曙光。生物特征識別、MEMS微傳感器、邊緣計算、無人駕駛等城市應用技術接近成熟，智慧城市也在Google、阿里等互聯網技術公司推動下迎來了新一輪的建設熱點。

其中最有代表性的一個是阿里城市大腦在杭州、蘇州、衢州、澳門相繼的落地，并與雄安新區宣布合作；另一個是谷歌旗下的Sidewalk Labs公司宣布在多倫多濱水區建設的一處名為Sidewalk Toronto的新興社區：試圖積極地探索著解決城市中的各項挑戰，包括如何建立包容且氣候友好的社區，改善人們的生活質量并重新構建公共空間。雄安城市大腦和多倫多濱水區都是激動人心的創舉，也許將是未來新城市時代的兩個起點。

雄安的城市大腦

在雄安智慧城市項目中，最引人關注的是ET城市大腦。阿里稱ET城市大腦是支撐未來城市可持續發展的全新基礎設施，其核心是利用實時全量的城市數據資源，全局優化城市公共資源，即時修正城市運行缺陷，實現以下三個突破：

1.城市治理模式突破: 提升政府管理能力，解決城市治理突出問題，實現城市治理智能化、集約化、人性化；

2.城市服務模式突破：更精準地隨時隨地服務企業和個人，城市的公共服務更加高效，公共資源更加節約；

3.城市產業發展突破：開放的城市數據資源是重要的基礎資源，對產業發展發揮催生帶動作用，促進傳統產業轉型升級。

ET城市大腦的交通模塊目前在幾個城市落地的示范項目，都是基于交通攝像頭和信號燈等數據融合計算，試圖以數據大腦為核心，實時監控分析道路車流量，依據動態的交通數據，自動切換和調配信號燈時間，甚至在車流巨大的路段，全程綠燈不停車。

　　城市大腦創新實踐

在ET城市大腦的構建上，阿里延續了國內智慧城市建設的常態思維，扮演了系統集成商的角色，以工程思維把現有IT方案整合，而且已經在試圖解決城市的痛點問題。當然，作為互聯網公司，其輕資產思維很容易把自己定位在價值鏈最高的“大腦”層面，關注“云”、“數據”和“算法”，即一體化計算平臺、數據資源平臺、IT服務平臺，而垂直行業的軟硬件解決方案由合作伙伴提供。

借助阿里品牌強大的資本和營銷能力，城市大腦推廣速度很快。但除了已經相當成熟的智能交通只是其中的信號配時以外，其他的城市數據鏈路都還遠未打通。這樣就面臨一個尷尬的局面，一個沒有四肢、感官和完整神經系統的“大腦”并不能實現當初設想的全面實現智慧城市建設的目標。

　　城市大腦IT服務臺

　　城市大腦價值

谷歌的Sidewalk Toronto的新興社區

而谷歌和Sidewalk Labs則表現得更為深謀遠慮。多倫多濱水區規劃是一個很典型的由規劃師協助科技公司共同完成的智慧城市頂層設計。其理念是采用軟硬件一體化技術，將交通、建筑、公共空間、管網基礎設施等層面通過科技與數據進行串聯，從而達到對城市規劃模式顛覆式的再定義。即為城市裝上大腦的同時，也為其搭載最先進的四肢與感官系統。

Sidewalk Labs首先提出了其智慧社區的發展目標，也是整個方案的邏輯起點：

1.建立一個完整的社區（Complete community），為多元化的居民、工作者與訪客提供超高質量的生活品質；

2.為嘗試解決各項城市挑戰的人們、企業、創業者與本地組織提供一個理想的環境，共同解決如能源使用、住房可負擔性以及交通運輸等問題；

3.使多倫多成為全球正在快速興起的城市創新的新型工業的中心；

4.將該項目打造成多倫多甚至全世界的可持續社區的典范。

該規劃里所有的技術，都是以“人”，也就是社區和居民、工作者、訪客這些具體的城市使用者的需求出發，解決他們將會面臨的問題。

Sidewalk Toronto通過搭建一個城市平臺，使得物質空間層面（physical layer）與科技數據層面（digital layer）能夠相互融合，并通過標準層面（standard layer）制定規范，為城市創新提供必要的條件。

Sidewalk的物質層面上將會引入四種核心概念來創造更加靈活開放的城市空間：

1.靈活的建筑—適應性更強的建筑和新的施工手段，使住房與零售空間變得更加可負擔；

2.以人優先的街道—通過以人為本的街道設計與一系列便捷的交通方式，讓人們享受更加便宜、安全和方便的公共交通系統，以減少私家車的使用；

3.更加包容的公共空間—創造公共空間讓人們更能享受室外環境，加強社區聯系；

4.開放利用的地下基礎設施--減少檢查與維修的成本和對城市正常運行的影響，還為日后技術或系統升級預留空間。

在Sidewalk Toronto的項目方案中，規劃師描繪了城市管理者、專家和市民都可以看懂的具體的空間意向，漂亮的手繪圖、精致的剖面圖里面展現了Sidewalk精心選擇的一系列尚未廣泛應用的城市技術，為我們呈現出一個完整的未來城市運行愿景：

自動駕駛、自行車高速、物聯網社區、混合利用的空間、可改變尺寸和模塊化改造的Loft適應性建筑、基礎設施地下管廊、模塊化的城市實時信息系統、實時城市地圖平臺、低成本分布式傳感器網絡、城市門戶和市民賬戶體系、對城市數據的規范訪問以及與城市基礎設施交互的城市API服務、基于人的活動的城市預測模型和調控機制、取代LEED的被動式房屋標準、主動式能源需求管理、微電網、彈性熱網、智能垃圾處理系統、模塊化高層木結構建造體系、結果導向的自動化規劃審批模式、多樣化住宅供給及其金融支持、無車化社區、共享單車、戶外氣候改善結構、共享電動車、拼車服務、收集數據并且能夠作出反饋的動態街道……

為了支持這些應用技術，規劃中明確提到的更基礎的（ICT）技術點還包括：基于LoRa的低功耗物聯網、免費高速無線互聯網、城市事件感知的數據標準、城市事件與基礎設施狀態的機器學習建模、具有前端結構化處理能力的深度學習攝像頭、就地發電設施、就地電能存儲、建筑立面PV整合、場內外自動化建造、3D打印、新型保溫板、智能溫控器、基于數據地圖的住房和社區事務溝通平臺、基于人工智能和機器視覺的智能交通信號燈、智能停車收費系統、無人駕駛飛機、物流機器人、LED可變車道系統……

而在這些背后，則是Alphabet、谷歌、Google Ventures經營多年的投資版圖：Nest、Flow、Semaphore、Waymo、Lyft等，以及已經納入SideWalk Lab體系孵化的在研新技術。在國內線上電商和O2O市場接近瓶頸，共享經濟乍暖還寒的環境下，BAT打開了線上線下融合的新零售風口，試圖榨取C端（個人用戶端）最后的利潤。而Google卻將大量資源投入了似乎不太合乎互聯網公司身份的傳統重資產領域——城市建設。

科技對城市的變革

在這份由科技公司提交的城市規劃方案里，講到的都是傳統規劃習以為常的話題，但內容卻有著本質的區別—它們都將科技即將對城市帶來的變革作為出發點。這些技術的共同特點是，用ICT技術改變了原有城市建設和運營的基本邏輯，以數據為核心重新建立了更為高效和彈性的空間和設施體系。無論叫互聯網+，還是線上線下融合（OMO），本質上都是通過科技改變人對城市空間的使用方式。

從最基礎的城市家具、傳感器，到住宅建設、道路交通，從地下管廊到建筑結構，從垃圾處理到新能源技術，從地塊劃分到公共空間運營……隨著低功耗物聯網技術的發展，Sidewalk Toronto中的萬物都變得互聯、可感、可控，人們司空見慣的一切都會以新的方式被重新定義，所有權和使用權不再不可分割。智能共享單車就是一個十分典型的案例：自行車在智能鎖的改造下，變成了可以以極低價格按需取用的城市準公共品，用戶和管理者都通過移動互聯網和物聯網與產品通訊。

城市和街道上，類似共享單車的新型設施會越來越多，垃圾桶、路燈、公廁……提供了更多人性化功能的同時，整個城市被ICT技術重塑，變成了全生命周期數據化可感知、彈性可變、實時可控的數字化平臺。海量數據通過傳感物聯網、互聯網，源源不斷地匯入城市數據平臺，并在實時地圖上動態展現；在數據安全和隱私保護前提下開放數據，市民和企業可以獲取或者加工成新的數據產品和應用；機器學習可以通過多源數據的表現識別城市事件；城市模型可以對各種異常提前預測和預警； 管理者、市民、從業者可以在平臺上共同參與社區的治理。

整個系統從端到云，對ICT軟件、硬件、算法都有著前所未有的巨大需求。雖然未提“城市大腦”，但替換了全新的數字肢體和感官之后，城市的運行無疑只能由一個無比強大的AI接管。作為城市的“操作系統”，這是一個遠比安卓更為巨大的產業生態，顯示了谷歌無比的野心和遠見。

雖然為了更理想的技術與政策環境，阿里和谷歌都選擇了新城、新區作為綜合示范，但其實智慧城市最大的市場在于全球上萬個存量城市的更新和改造。事實上，與前幾次技術革命帶來的城市變革不同，未來城市在外觀和空間形態上與我們現在的城市未必有多大的區別?，F代信息技術給我們帶來的，是城市不再一經建成就很難改變，而是一個由數據驅動的彈性空間。

基于上面提到的各種城市應用技術，城市中大量的設施可以實現共享和高效利用、城市功能可以基于需求動態調整、建筑和室外空間也可以相應變化?？偟膩碚f，城市真正成為了一個可以自己調節的有機體，各種問題可以及時發現，快速解決。城市規劃也不再只關注整體的形態和外觀，而是專注于解決空間問題和改善人的體驗。

城市是一個復雜的多維度巨系統，其基本屬性是基于地理信息的四維（三維空間+時間），而其他每種城市數據都在另外一個或幾個維度上描述著城市的運行狀態，但這些維度又都具有時空屬性。理解這些數據，需要城市規劃師的空間思維和IT工程師的數據邏輯。比起目標相對簡單的醫療大腦、工業大腦來，城市大腦所需要的多維數據支持多目標決策能力還遠未成形。即使能抽象成二維平面的交通系統，現有的數據和算法也很難將其完整描述，更不用說實時調控。

我們的新實踐

為解決以上問題，規劃及科技在這個階段能做些什么呢？谷歌似乎給尚在迷茫之中的BAT和國內智慧城市集成商們做了個很好的路徑示范：以資本孵化城市應用技術企業，以升級的智慧城市規劃代替傳統的IT頂層設計，以城市系統運行邏輯而非IT技術邏輯去整合方案。當然，城市基礎設施這一新的切入點使得華夏幸福、碧桂園、恒大、萬科等城市開發運營商和傳統開發商，也一定會在智慧城市領域躍躍欲試。

作為城市規劃設計背景的智慧城市頂層設計團隊，我們近年來在各地完成了很多類似Sidewalk Toronto的智慧城市頂層設計項目，也在過程中總結出了以問題為導向、以數據為中心的智慧城市頂層設計方法，以及發現和解決問題的智慧城市七原則（在我們即將出版的《城市的智慧——智慧城市如何為我們帶來更美好的生活》和《視角大不同——大數據支持下的城市問題觀察》中會有系統地闡述）。

　　智慧城市頂層設計方法論組成要素

就現階段的智慧城市發展進程來看，解決城市的全面感知是第一要務—無法獲取數據，分析數據便無從談起。從技術角度來說，用于全面感知的城市傳感網，以及用于數據可視化與分析的城市數據集成與動態分析平臺是目前最關鍵的環節，相當于城市的感官和大腦，也是我們在示范項目中重點研發的產品。

與Sidewalk的設想一樣，我們和天津喆杉一起率先研發了世界上第一款產品化的全要素城市傳感器Citygrid，可以在路燈等城市家具結合部署，具有感知氣象、化學污染物、空氣顆粒物、噪聲、積水、視頻、人流、車流、車速、共享單車存量等二十余項城市數據的功能，通過基于對監測數據機器學習獲得的城市數據圖譜，可以實時分析交通擁堵、污染排放、違法施工、人員非正常聚集等城市事件，可以大大改變交管、安防、城管、環保、環衛等各個城市部門的傳統數字管理方式，實現真正的精細化和智慧化。

　　城市傳感器Citygrid

　　可視化運行監測與應用系統

大量的城市數據需要匯聚與分析的平臺，隨即我們與相數科技一起研發了城市實時數據平臺Cityeye，除了支持傳統的所有二三維數字城市數據以外，更強調了對Citygrid傳感器、手機信令、公交卡、共享單車、互聯網LBS、O2O等各種實時城市大數據的支持，實現了海量數據的實時加載、 秒級解析、毫秒級渲染?；贑ityeye開發的魔方大數據平臺，正在承擔著摩拜千萬級的共享單車實時運營調度任務。

　　Cityeye城市體驗平臺

　　魔方大數據平臺

在擁有了關鍵技術之后，我們也一直探索著如何通過頂層設計在各種智慧城市頂層設計項目中以城市規劃和空間場景化方式整合落地。在重慶兩江新區實施的國家科技支撐項目“城市新區一體化管理與服務平臺及應用示范”中，我們部署了室內外集成傳感器Citygrid各100套，對城市新區的室內能源和室外環境進行精細化測量和調控實驗。在西城區歷史文化街區運行監測系統建設中，我們在白塔寺歷史文化街區部署了60套Citygrid集成傳感設備，結合其他傳統數據和新數據資源，針對歷史街區的人口、產業、環境、環保、城市管理等痛點問題進行全面監測，并通過分析模型進行事件預警、提供決策支持。

在實踐中，我們發現城市街道是一個尺度適宜的公共空間，適合技術的集成應用示范，于是我們設計了令街道更加舒適宜人、管理高效的智慧街道和智慧綠道產品。我們整合了智慧路燈（桿）、集成傳感器、智能垃圾桶、互聯網公廁、停車感應器、智能門鎖、智能水電表、共享單車等低功耗物聯網產品，在統一的數據平臺上采集數據和實施管理。在清華大學的智慧校園、烏鎮互聯網智慧小鎮等項目中，也得到了完整的落地應用。

　　智慧街道應用層——社區安全

　　北京通州副中心智慧城市基礎設施集成設想

當然，我們也在很多更大尺度的智慧城市頂層設計項目中做過很多嘗試，比如兩江新區、烏鎮、北京通州副中心等。但是，智慧城市的功能統籌、空間統籌、數據統籌對全球任何城市都還是全新的挑戰，目前也沒有任何一個智慧城市真正建成。

希望更多類似阿里和谷歌這樣的科技企業能夠認識智慧城市的本質，以解決城市問題而非IT技術的邏輯去推進智慧城市建設。

（作者王鵬系北京清華同衡規劃設計研究院技術創新中心副總工，微信公眾號：wepon智慧城市與城市智慧）