人工智能赋能智慧城市4.0
文库划重点：我国智慧城市的发展迈进“AI+智慧城市”、“人工智能城市”阶段，可以称之为智慧城市4.0，2018年是人工智能城市的历史元年。为此，我们提出了“人工智能城市”概念。
为抢抓人工智能发展的重大战略机遇，构筑我国人工智能发展的先发优势，加快建设创新型国家和世界科技强国，国务院2017年7月发布了《新一代人工智能发展规划》，指出当前人工智能的战略态势为：人工智能成为国际竞争的新焦点，成为经济发展的新引擎，带来社会建设的新机遇。新一代人工智能相关学科发展、理论建模、技术创新、软硬件升级等整体推进，正在引发链式突破，推动经济社会各领域从数字化、网络化向智能化加速跃升。当前，新一代人工智能正在加速融入我国经济社会各领域，为工业化、信息化、城镇化、农业现代化均注入了新动能，带来了新的发展思路。另一方面，从发展趋势看，“十一五”、“十二五”及“十三五”前期互联网+、大数据、智慧城市已经充分发展起来，为人工智能城市的到来奠定了坚实的基础。本文对人工智能城市的定位是：人工智能城市是支撑我国“十三五”期间新型智慧城市向纵深建设发展的一套以“智能+”为特色的综合技术体系和方法模式体系，是新型智慧城市的高级阶段，是数字中国战略的一个具体实现。
智慧城市经历了怎样的细分发展阶段，目前处于怎样的状态和阶段？什么叫人工智能城市？人工智能如何为智慧城市提供新动能？AI+智慧城市场景落地应用情况如何？清华大学互联网产业研究院超智能城市研究中心副主任、研究主管杜明芳副教授认为，智慧城市建设现在处于智慧城市4.0阶段，应该根据用户需求，充分运用人工智能技术，实现城市场景驱动的工厂级产品创新，以产业链为核心构建人工智能城市的顶层架构，实现大范围全场景的智能优化。以下为杜明芳观点。
一、智慧城市目前处于怎样的发展阶段？
智慧城市在中国的发展可以划分成四个阶段。
智慧城市1.0（2008年-2012年）：2008年IBM提出智慧地球概念，智慧城市进入萌芽期（或初步探索期）（智慧城市1.0），网络化、信息化是这个阶段智慧城市建设的首要任务，因此也称可为“数字城市”阶段。
智慧城市2.0（2012年-2016年）：智慧城市2.0主要以城市信息化基础设施建设、电子政务、信息惠民为主，形式上更多的是以碎片化方式推进，在顶层设计方面考虑的较少，可以看作是我国智慧城市建设发展的起步期（或探索期）。2012年工信部发布了征求智慧城市评估指标体系意见的通知， 2012年住建部正式发布了国家智慧城市试点工作通知和智慧城市试点指标体系，并先后公布上百个国家智慧城市试点城市。国家新型城镇化规划（2014-2020）明确提出推动新型智慧城市建设。2013年国家发改委等8部门联合发布指导意见，明确提出到2020年我国将建成一批特色鲜明的智慧城市。智慧城市成为“十二五”时期我国城市发展的新主题。
智慧城市3.0（2016年-2018年）："十三五"时期开始探讨的新型智慧城市可以称为智慧城市3.0。随着“创新、协调、绿色、开放、共享”发展理念的全面贯彻，城市被赋予了新的内涵，对智慧城市建设提出了新的要求。国家互联网信息办在全面调查和摸清全国智慧城市建设情况的基础上，面对智慧城市建设遇到的新挑战和新要求，提出了新型智慧城市的概念，并且牵头组织国家发改委等26个部委联合推动新型智慧城市建设。新型智慧城市是以为民服务全程全时、城市治理高效有序、数据开放共融共享、经济发展绿色开源、网络空间安全清朗为主要目标，通过体系规划、信息主导、改革创新，推进新一代信息技术与城市现代化深度融合、迭代演进，实现国家与城市协调发展。本阶段从城市系统性角度出发，在总体和各局部环节方面均取得了重大进展，但总的来看新型智慧城市建设整体仍处于起步阶段。
智慧城市4.0（2018年-）：本阶段的智慧城市更加强调产业，特别是战略性新兴产业的重要性，也更加强调数字经济在城市转型升级及可持续发展中的核心作用，新一代信息技术与实体经济的加速融合将在智慧城市4.0中找到坚实落脚点，以尊重社会组成单元（个人、企业、政府机构等）发展需求为特点的分布式、个性化、高技术含量型创新正成为驱动城市发展的原始驱动力。进入2018年以来，随着国务院《新一代人工智能发展规划》（国发〔2017〕35号）的推进与实施，现阶段的智慧城市急需“智能+”来进一步提升，我国智慧城市的发展迈进“AI+智慧城市”、“人工智能城市”阶段，可以称之为智慧城市4.0，2018年是人工智能城市的历史元年。为此，我们提出了“人工智能城市”概念，这对中国智慧城市界来说，是继“新型智慧城市”概念之后，又一个里程碑意义的新概念，是基于工业4.0理念和新一代人工智能理论的智慧城市新载体。
中国智慧城市的发展阶段演进情况如图1所示。
图1 中国智慧城市发展阶段
二、什么是人工智能城市？
人工智能城市（ArtificialIntelligence City， AI City）是指：在遵循城市发展规律和满足社会经济发展需求前提下，以城市科学、人工智能、信息物理系统（Cyber-Physical Systems ，CPS）、系统工程理论为支撑，在城市大脑统一管理下，在人类智慧空间、信息空间、物理空间三大空间支撑下，综合采用人工智能、大数据、云计算、物联网、移动互联网、工业互联网、现代通信、区块链、量子计算等新一代信息技术实现实时感知、高效传输、自主控制、自主学习、智能决策、自组织协同、自寻优进化、个性化定制八大特征的高度智能化城市。“人工智能城市”简称为“AI城市”。“人工智能城市”兼具“人工智能+城市”和“城市+人工智能”双重内涵。“人工智能+城市” 注重的是人工智能科技，“城市+人工智能”注重的是城市垂直应用。
人工智能城市的理念原型所描述的含义为：人工智能与智慧城市可比喻为独立转动的齿轮，二者是相互赋能、交互促进的关系，在交织演进过程中催生出交叉领域新概念——人工智能城市。
人工智能城市理论是一个综合性强的研究分支，我们认为其理论支撑为：人工智能理论，信息物理系统（CPS）理论，系统工程理论，城市科学。如图2所示。
图2 人工智能城市理论支撑体系
三、人工智能如何为智慧城市提供新动能？
人工智能（ArtificialIntelligence， AI）的发展历史已经有60年，经历了跌宕起伏的三个阶段。就人工智能的定义来看，它是一门融合了计算机科学、统计学、脑神经学和社会科学的前沿综合性学科，它的目标是希望计算机拥有像人一样的智力，可以替代人类实现识别、认知、分类、预测、决策等多种能力。它包含很多方面：推理能力、逻辑能力、空间能力、感知能力、记忆能力、联想能力、自然探索能力等，目前这些能力被开发和运营的程度远远不够。从技术演进角度看，从大数据发展到人工智能是一个非常自然的迁移过程。
那么，人工智能如何助力智慧城市发展呢？落实到智慧城市应用层面来看，人工智能在城市领域可以找到非常丰富的应用场景，能够覆盖并服务更大的用户群体，不仅包括消费互联网用户，也包括工业互联网用户。应用难点在于城市的复杂性，即各种新经济现象与模式的频繁涌现及变化。我比较主张用产业链的思维和方式去构建人工智能城市的顶层架构，自底向上的生成智慧城市，而不是没有重点的面面俱到方式。那么首先要完成的工作是：要梳理清楚产业链上下游的真正衔接关系是什么，产业的知识图谱是什么。人工智能城市产业链的三个层次包括基础层、核心技术层及垂直领域应用层。根据我们的调研结果分析，目前人工智能与智慧城市各个领域的融合发展都非常快。按照行业发展现状，我们将AI+城市划分为20个垂直领域。这20个垂直领域的产业链是相对独立的，当然有部分交叉，有相互关联。每个领域都有自身发展多年的规律和自身的特点、优势，建议不要轻易打破边界，可以慢慢跨界融合。要结合成熟领域的专业经验去做，然后去分析真正能够采用“AI+”提升的关键点在哪里，场景在哪里，还有多少可以提升的空间（差距分析），这个是我们真正要做的。
图3 人工智能城市产业链模型
四、AI+智慧城市场景落地应用情况如何？
目前，人工智能已在智慧医疗、智慧金融、智慧物流、智慧建筑、智慧社区、智慧园区、智慧零售、智慧政务等细分领域取得了诸多应用进展，有力的促进了智慧城市整体水平的提升。例如，在智慧医疗领域，今年北京天坛医院应用全球首款CT、MRI神经影像AI产品实现了智能辅助诊断，辅助医生“阅片”，诊断准确率超95%，节省了大量的人力。在金融领域，人工智能对银行业的颠覆非常大，AI正在影响银行与客户互动的方式，例如之前人们需要在柜台办理开户、理财或转账业务，现在机器或手机应用就可以为人们提供更好的服务。花旗银行计划在5年内把投资银行部门的科技和业务人员裁去50%，准备用人工智能算法代替他们的工作。人工智能给保险业也带来很多的提升，最明显的改变就是对客服工单进行智能归档。在智慧物流领域，亚马逊公司现在在仓库中使用的是Kiva机器人，它极大的提升了物流系统运作效率。Kiva机器人会通过扫描地上的条码前进，能根据无线指令订单将货物所在的货架从仓库搬运至员工处理区，工作人员每小时可挑拣、扫描300件商品，效率是之前的三倍，准确率达到了99.99%。由于仓储机器人的增加，很多岗位需要增加工作人员，所以这又增加了就的机会。所以亚马逊负责人认为“人工智能自动化会破坏就业的净增长”是一个荒诞的说法。
未来，将工业和城市发展真正地打通起来、协同发展是关键，但这个战略的落地实现非常难。第一个建议，把智能工厂通过工业互联网和智慧城市无缝连接起来，即通过F2C商业模式的构建真正实现从用户需求出发去驱动城市现代化经济体系的建设，推动智慧社会发展。第二个建议，构建模块化可定制的智慧城市4.0及智慧社会5.0，根据区域个性化需求完成个性化智慧城市架构设计与实施。第三个建议，我们应该以智慧产业链为核心进行智慧城市4.0的顶层设计，以人工智能理论和技术为底层支撑驱动智慧城市可持续发展。
（原文标题：《杜明芳：人工智能赋能智慧城市》）
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