第三节　新型智慧城市的体系框架

新型智慧城市包括新型信息基础设施、智慧政府、智慧经济、智慧社会、智慧城市发展环境五大部分。与智慧城市密切相关的关键技术是物联网、云计算、大数据、人工智能、5G、区块链等新一代信息技术。

一、组成部分

智慧城市包括新型信息基础设施、智慧政府、智慧经济、智慧社会、智慧城市发展环境五大部分，如图1-10所示。众所周知，城市包括政治、经济、社会三个主要方面。相应地，智慧政府、智慧经济、智慧社会是智慧城市的三大领域。

1. 新型信息基础设施

“新基建”是新型基础设施建设的简称，包括新型信息基础设施、新型交通基础设施、新型物流基础设施、新型能源基础设施、新型水利基础设施等。新型信息基础设施也被称为“数字基础设施”或“数字基建”，是“新基建”的重要组成部分。

新型信息基础设施分为网络基础设施、计算基础设施、数据基础设施、智能基础设施和安全基础设施等类型。其中网络基础设施包括5G网络、物联网、工业互联网等，计算基础设施包括云计算平台、超算中心等，数据基础设施包括各类数据中心、基础信息库和专题数据库等，智能基础设施包括人脸识别系统、城市大脑等，安全基础设施包括公钥基础设施（PKI）、CA认证中心等。

随着城市信息化建设的深入发展，要求城市信息基础设施的性能也要相应提高。新型城市信息基础设施主要包括5G网络、城域物联网、云计算平台、城市大数据中心、城市大脑等。各级城市应根据中央决策部署，建设“光网城市”“无线城市”“云上城市”和“高清城市”等，形成“高速、泛在、集约、安全”的新型信息基础设施。

2. 智慧政府

现代政府事务日益复杂，传统政府的智能水平已经难以应付这种新的形势。随着物联网、云计算、大数据、人工智能、5G、区块链等新一代信息技术飞速发展，电子政务正由电子政府到智慧政府转变。智慧政府是指利用物联网、云计算、大数据、人工智能、5G、区块链等新一代信息技术，提高政府办公、监管、服务、决策的智能化水平，形成高效、敏捷、便民的新型政府。智慧政府是电子政务发展的高级阶段。与传统电子政务相比，智慧政府具有透彻感知、快速反应、主动服务、科学决策等特征。

3. 智慧经济

智慧经济也被称为“智能经济”，是数字经济的重要内容，包括智慧产业化和产业智慧化。智慧产业化是指发展智力密集型产业，如物联网产业、云计算产业、大数据产业、人工智能产业、5G产业、区块链产业和数字创意产业等。产业智慧化是指提高传统工业、农业和服务业智能化水平，如发展智能制造、智慧农业、智慧旅游、智慧医疗、智慧教育等。2011年6月，美国政府确立了智慧制造（Smart Manufacturing）四个方面的优先行动计划，包括为智能制造搭建工业建模与仿真平台，可负担的工业数据采集和管理系统，业务系统、制造工厂和供应商企业级集成，以及智慧制造的教育和培训。在我国，《中国制造2025》把智能制造作为两化融合的主攻方向。

智慧经济的主体是智慧企业。智慧企业是指生产经营智能化水平较高的企业，是企业信息化发展的高级阶段。智慧企业在研发设计、生产制造、经营管理、市场营销等关键环节以及综合集成的智能化程度较高，商业智能（BI）系统、知识管理系统等在企业得到应用，企业仿佛拥有“数字神经系统”。与传统企业相比，智慧企业具有学习和自适应能力，能够灵敏地感知到企业内外环境变化并快速作出反应。

4. 智慧社会

智慧社会是指高度智能化的社会。智慧社会主要包括两个方面的内容：一是社会事业的智能化，如智慧教育、智慧医疗、智慧养老等；二是市民生活的智能化，如智慧社区、智慧家庭。智慧社会是社会信息化发展的高级阶段。构建智慧社会，是保障和改善民生的重要内容。

5. 智慧城市发展环境

智慧城市发展环境主要包括政治环境、经济环境、社会环境、技术环境等。例如，与智慧城市相关的管理体制、政策法规、标准规范、人才队伍、资金投入、产业支撑等。智慧城市发展环境的好坏，直接影响智慧城市建设的进度和质量。因此，有关城市应理顺智慧城市建设的体制机制，构建良好的发展环境。

值得指出的是，如果智慧城市建设完全由政府主导，那政府就错位、越位了。智慧城市包括智慧政府、智慧经济、智慧社会三大领域。智慧政府建设应由政府主导，而智慧经济建设则应发挥企业的主体作用，智慧社会建设需要社会各界的力量和参与。

二、关键技术

物联网、云计算、移动互联网、大数据、人工智能、区块链、虚拟现实等新一代信息技术是智慧城市的关键技术。

1. 物联网技术

物联网（Internet of Things）是不同传感器之间按约定的协议进行信息交换和通信，以实现物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。简单地说，物联网就是通过传感器联网，以实现物与物之间的通信。物联网将人与人之间的通信连接扩展到人与物、物与物之间的通信。

物联网技术在城市交通管理、城市环境监测、城市灾害预警、重要场所安防等领域具有广阔的应用前景，可以提高有关政府部门监管水平和快速反应能力，减少人民生命和财产损失，方便人民群众生产生活。

2. 云计算技术

云计算（Cloud Computing）是一种可以随时随地方便地、按需地通过网络访问可配置计算资源的共享池的模式，这个池可以通过最低成本的管理或与服务提供商交互来快速配置和释放资源。按部署方式，云计算分为公共云、私有云和混合云三类。按服务内容，云计算分为基础设施即服务（IaaS）、平台即服务（PaaS）、软件即服务（SaaS）、数据即服务（DaaS）等类型。

云计算行业可以比喻成电力行业，与“发电－输电－用电”过程类似：软硬件集中部署在云计算中心/平台（就像“发电站”），用户使用云计算中心/平台的资源（就像“用电”），而互联网就是“输电线”。对于许多硬件设备和软件，就像不需要每家每户配备发电机而直接买电一样，用户也不需要这些硬件设备和软件而直接使用云计算中心/平台的资源。

云计算技术正好切合我国当前一些城市电子政务集中化趋势。例如，建设基于云计算的城市数据中心或超算中心，推进市政府各部门的机房大集中，实现统一运维。建设基于云计算技术的市政府网站群，形成以城市政府门户网站为主网站、部门网站为子网站的政府网站群。建设基于云计算技术的城市综合信息服务平台，推进业务应用信息系统互联互通，促进信息共享和业务协同。

3. 移动互联网技术

移动互联网就是移动通信与互联网的结合。近年来，随着中国移动、中国电信、中国联通三大电信运营商4G/5G业务的开展，全国各地无线城市建设的兴起，以及移动智能终端的普及，中国移动互联网将进入飞速发展阶段。根据中国互联网络信息中心发布的《第47次中国互联网络发展状况统计报告》，截至2020年12月，我国手机网民规模达9.86亿人，网民使用手机上网的比例达99.7%，如图1-11所示。

随着移动互联网技术的发展，移动电子政务（M-Government）、移动电子商务将快速发展。与传统电子政务相比，移动电子政务可以使公务员可以通过手机随时、随地处理公务，通过“微博”与企业和社会公众进行互动。企业和社会公众可以通过手机随时、随地获取政府信息或电子化服务，即时得知办事结果。移动电子商务使市民可以通过手机进行购物，方便市民生活。此外，手机微博、手机QQ等使市民享受数字化生活。

4. 大数据技术

大数据是以容量大、类型多、存取速度快、应用价值高为主要特征的数据集合，正快速发展为对数量巨大、来源分散、格式多样的数据进行采集、存储和关联分析，从中发现新知识、创造新价值、提升新能力的新一代信息技术和服务业态。

近年来，随着城市信息化建设的深入，许多政府部门积累了海量数据，迫切需要进行处理、分析和数据挖掘。利用大数据技术对海量数据进行管理和挖掘，是提高城市规划、建设和管理智能化水平的重要手段。例如，通过对历年城市遥感图像的比对，可以掌握城市化动态和特点。

5. 人工智能

人工智能是研究和开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。人工智能是计算机科学的一个分支，它试图了解智能的实质，并生产出一种新的能以人类智能相似的方式作出反应的智能机器。

1950年，阿兰·图灵提出了著名的“图灵测试”理论，能够通过测试的就是具有人工智能的机器人。2014年6月7日是图灵逝世60周年纪念日，在英国皇家学会举行的“2014图灵测试”大会上，图1-12所示的聊天程序“尤金·古斯特曼”（Eugene Goostman）通过了图灵测试，标志着人工智能进入一个新时代。

6. 区块链

区块链是由多个参与方共同记录和维护的分布式数据库，该数据库通过哈希索引形成一种链状结构，其中数据的记录和维护通过密码学技术来保护其完整性，使得任何一方难以篡改、抵赖、造假。区块链技术提供了不同机构在非可信环境下建立信任的可能性，降低了电子数据取证的成本，带来了建立信任的范式转变，在智慧城市中可以发挥重要作用。

目前，区块链技术在司法公信、政务服务、市场监管、自然资源、生态环境、公共安全、卫生健康、志愿服务、资金管理等领域得到初步应用。物联网、云计算、移动互联网、大数据、人工智能、区块链等新一代信息技术的集成应用将推动城市信息化模式创新。

7. 虚拟现实

虚拟现实（Virtual Reality，VR）技术是一种能够创建和体验虚拟世界的计算机仿真技术，利用计算机生成交互式的三维动态场景，实体行为的仿真系统能够使用户沉浸到该环境中。VR技术让用户有一种身临其境的感觉，在工业、医学、教育、城市规划、房地产、军事、娱乐游戏、应急管理等领域具有广阔的应用前景。

2021年3月，十三届全国人大四次会议通过的《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》提出，探索建设数字孪生城市。数字孪生（Digital Twin）是指充分利用物理模型、传感器采集的数据等，集成多学科、多变量、多尺度的计算机仿真过程，在虚拟空间中完成对现实世界映射，反映有关事物的全生命周期的过程。运用虚拟现实技术，可以构建数字孪生城市，推进城市精细化管理。

值得指出的是，物联网、云计算、大数据、人工智能、5G、区块链、虚拟现实这些新一代信息技术不是孤立的，而是相互关联的。物联网是采集数据，云计算是处理数据，大数据和人工智能是分析数据，5G是传输数据，区块链是保证数据的真实性，虚拟现实是展示数据。新一代信息技术及其在智慧城市中的作用如表1-2所示。因此，要积极推进新一代信息技术在城市治理领域的综合集成和融合创新，加快建设新型智慧城市。