超級智能城市2.0:人工智慧引領新風向

2020-12-16 遠瞻智庫

本文主要觀點和數據來源於德勤研究報告

1. 全球城市再進階

全球城市化的進程依然以不可阻擋的趨勢向前推進,到2050年,接近70%的世界人口將生活在城市。人口大國中國和印度所在的亞洲將成為全球城市化最快的地區。在城市急速擴張的過程中,先進的技術將幫助城市實現可持續發展,引領城市走向更美好的未來。

根據聯合國的預測,從1950~2050年的100年內,全球城市化率將翻番,2050年將有68.4%的世界人口 生活在城市。 經濟發展為城市帶來了更廣闊的發展空間,發展中國家與發達國家的城市化差距逐漸縮小

亞洲地區擁有全球60%以上的人口, 這裡將成為未來全球城市化速度最快的地區。 由於城市化的推動,亞洲基礎設施投資缺口每年達1.4萬億美元以上。 中國和印度作為亞洲地區人口最多, 經濟增長潛力最大的國家,將領銜亞洲乃至全球的城市化進程

在城市化的過程中,如何實現城市的可持續發展成為城市管理者關心的議題。聯合國2030可持續發展目標 (SDG)中的第11項正是「可持續城市和社區」。 用先進的技術實現城市的可持續發展正成為眾望所歸的最佳解決方案, 特別是被人工智慧武裝的智慧城市將引領城市的未來發展。

城市化的進程對城市經濟、資源利用、生活質量、時間成本以及可持續發展等多方面帶來不同程度的影 響,而隨著城市化以及人口的不斷增加,全球各地城市管理者面臨日益嚴峻的挑戰。

此外,城市化進程的快速推進還將帶來公共資源不足、城市生活質量下降和城市經濟增長放緩等其他問 題,這些都與城市的可持續發展息息相關。

健康挑戰

超過75%的中國人處於亞健康狀態。與營養相關的慢性病,如心腦血管病、惡性腫瘤等已佔中國人死亡原因的80%。到2020年,生活不能自理而需要醫療養老服務的老年人將突破2,000萬。汙染挑戰

首先,城市空氣汙染成為城市居民健康的頭號威脅。據WHO統計,全球只有9%的人口生活在空氣品質符 合世衛組織健康標準的城市。 據耶魯大學統計,中國的空氣品質排名全球倒數第二, 大部分地區PM2.5值超標。

其次,城市噪聲汙染影響市民居住質量。2018年,中國環境噪聲投訴佔環境投訴總量的43%, 歐洲近1.3億人口受到55分貝以上道路噪聲的困擾。

通信挑戰

通訊需求上升,對城市網絡基礎設施建設、運營商的網絡運維能力構成挑戰。中國在網際網路普及率和智慧型手機使用率上和美國存在差距。

教育挑戰

自2007年至2016年間,中國政府教育支出翻了3倍。中國城市高中入學率為93%,但農村的高中入學率只有 37% 。中國生均教育經費支出省際差距明顯,北京高中生均教育經費是河南省的8.7倍。

為了應對城市化所帶來的挑戰,在過去的十多年裡,各國大力投資建設智慧城市,投入金額逐年升高, 預 計將在未來五年內達到高峰, 由於擁有後發優勢和巨大的發展潛力, 亞洲國家和地區在智慧城市建設上有更大的發揮餘地。

智慧城市正在幫助城市管理者應對挑戰,其在全球範圍的部署給各城市帶來了實際的效益,包括GDP增 長, 失業率降低, 生活質量以及安全健康提升。這使得城市管理者能夠實現科學決策,精細管理,快速響應,提升城市競爭力。

智慧城市解決方案市場日漸繁榮,亞太地區市場的發展增速高於歐洲與美洲地區,並逐漸實現彎道超車。 亞太地區有其獨特的國情和城市發展需求,與歐美在智慧城市的重點建設項目上側重不同。

無論是發達的歐美地區,還是發展中的非洲和部分亞洲地區,全球大多數的國家正在積極的投身於智慧 城市的建設,其中歐洲、北美、日韓等地區處於領先地位。中國也在積極進行智慧城市試點,形成了多個智慧城市群

智慧教育在全球智慧城市市場份額佔比最大,預測在2023年仍保持最高的市場份額,智慧安防增長趨勢明顯。亞洲地區有較多的智能建築項目,水資源相對貧乏的中東和非洲有最多的智能水系統項目。

中國智慧城市市場規模在最近幾年均保持了30%以上的增長。智慧物流、智慧建築、智慧政務領域佔據了較大的市場份額,智慧醫療等其他領域則表現出了較強的發展潛力。

中國未來智慧城市市場規模(萬億元)

中國政府於2012年啟動智慧城市較大規模的試點,並於2014年將智慧城市上升為國家戰略,2016年底確 定了新型智慧城市的發展方向,將建設新型智慧城市確認為國家工程。此後,相關部委開始相應出臺具體領域的細化政策。在這一過程中,隨著國家對智慧城市重視程度的加深,主管單位和重點城市培育方式也相應發生變化。

中國智慧城市的建設呈現因地制宜、因城施策的發展局面;從區域分布來看呈現出由東部大城市向中西 部地區城市推廣的趨勢,即由點到面的趨勢日益明顯。

2. 超級智能城市2.0

超級智能城市可從四方面進行評量: 第一,政府的戰略規劃,反映政府發展智慧城市的意願;第二, 是否有足夠的技術基礎支撐智慧城市建設; 第三,智慧城市理念已經滲透的領域,反映發展的階段 性成果;第四,城市是否擁有可持續的創新能力,預示著未來智慧城市的發展前景。

研究目的:超級智能城市評價指標體系的構建是為了從整體了解智慧城市的建設現狀和未來發展前景,通過德勤全球視角引導城市發現自身智慧城市建設的短板,挖掘自身的潛力,將智慧城市建設與自身需求相結合,穩步提高智慧城市的發展水平,讓市民擁有更多的幸福感和獲得感。 智慧城市發展的動態性要求指標體系也要不斷調整,今年的指標體系內部加入了人工智慧這一新的評價項目。

在四大維度之下,我們對目前重點26個城市進行系統分析,以求識別出目前智慧城市發展的現狀,以及這 些城市距離理想中的超級智能城市還有多遠。

選擇的城市(包含一二三線)大 部分集中在東部沿海以及中 西部地區,其中包括4個主要 的一線城市和最近幾年發展 狀態直逼一線城市的二線發城市,以及其他有代表性的 城市。智能城市的發展和規劃 與經濟發展水平相關,這些城市更有餘力規劃城市智能發 展戰略並執行。全面領先的一線城市:由於一線城市已經具備一定的經濟規模和技術基礎,且政府更具備前瞻性和執行力,因此一線城市在智能城市的發展方面已經很完備,發展階段遙遙領先於其他等級城市。強規劃、重技術的二線發達城市:大部分二線發達城市正處於經濟發展的上升期,政府善於抓住任何經濟增長點,對智能城市的中長期規劃作出積極 的布局,同時非常注意發展技術基礎。表面智能的二線中等和三線城市:二線中等城市在技術基礎和領域滲透方面表現較為突出, 表示出他們對於智能城市實際應用的重視,但缺乏長遠的規劃戰略。

在超級智能城市得分排名中,4個一線城市表現最好,在四大核心領域均佔領鰲頭;13個二線發達城市勢 均力敵,其他城市則尚有提升空間。

整體來看,智能城市的發展與經濟發展水平呈現正相關的關係,但也不乏智能城市發展落後於經濟發展 水平的情況,特別是在一些新晉發展的城市表現明顯。但也有城市在追求經濟增長的同時,積極的開展智 能城市的規劃和建設。

智能城市的發展程度與其人均GDP呈現出顯著的正相關關係,但不同地區、不同發展狀態、不同人口數量的城市也體現出了差異化的特點。

北京、上海、深圳、廣州、杭州、 蘇州、武漢等城市由於經濟發展已經處於非常高的水平,智能城市發展與經濟發展相適應,城市市民能夠充分的享受到經濟發展帶來的智慧生活。南京、長沙、無錫、廈門、福州、 大連等城市則表現出了智能城市發展落後於經濟發展水平的情況,以GDP為目標的政策導向,容易忽視如何讓市民分享經濟發展的成果。成都、重慶、鄭州、石家莊等城市的智慧化水平超越了經濟發展水平,政府在追求經濟增長的同 時,積極的開展智能城市的規劃和建設。

一線城市的智能城市發展水平已經大幅度領先于于其他城市,特別在創新水平上,其他城市表現出了明 顯的劣勢,不利於可持續的智能城市建設。此外,所有城市之間在智能城市應用領域表現出的參差不齊 較嚴重。

核心的戰略層面:城市整體在線政府服務得到改善,第一梯隊城市不僅規 劃完善,且政策執行和資金支持均比較到位,第二梯隊城市規劃相對比較 完善但執行力尚待提高,第三梯隊城市缺少長期和完善的城市規劃。

在基礎的技術領域:由於發達城市經濟實力雄厚且產業鏈完善,技術 水平整體好於後進城市。在國家政策的推動和各類企業的積極參與 下,後進城市也在藉助新科技的發展趨勢提升自身的技術水平,技術 基礎是普遍優勢。

領域的滲透清晰地反映出了二線城市在發展智能城市方面正在加速追趕 一線城市,在多領域提高市民生活質量。

智能城市強調創新作為源動力:城市全體創新能力差距較大,長三角、珠三 角等經濟增長極創新能力領先全國,中西部地區依靠政策加速形成創新優 勢和吸引人才,多數城市缺少人才儲備,創新產業鏈尚待完善。

聚焦深圳:依靠本地科技企業打造全方位智能城市。

深圳智慧城市建設總體框架

3. 超級智能城市新風向

人工智慧賦能智慧城市, 為智能城市提供新動能。

人工智慧城市產業鏈包括基礎層加上核心技術層,然後再加上垂直應用。垂直領域細分為產品和應用智能系統。實時 感知、高速傳輸、自主學習、自主決策、自主協同、自動優化、自主控制。這七大特徵是互相關聯缺一不可的,未來超級智能城市需要完全具備這些特徵。

物聯網、雲計算技術正在改善智能城市建設:物聯網平臺連結各類終端和資源。

雲計算技術實現城市數據實時聯通、融合和存儲

龐大的人口數量以及較為普遍的網際網路基礎設施產生龐大的數 據,然而各個領域的數據仍處於割裂狀態,數據「孤島」現象產生的原因在於:

傳統IT系統由不同廠家實施,而系統標準連結當時並不統一, 不同系統之間數據難以聯通。政府部門、事業單位擁有大量數據但由於體制原因難以打破各部門、單位之間的壁壘,數據難以實現共享。在未來智能城市中,所有系統之間均可實現數據聯通,並能將數據上傳存儲至雲端。開放數據將打破數據孤島且數據之間將產生偕同效應,打造智能化系統生態圈。數據「孤島」被破的原因在於:

大數據、雲計算、人工智慧等技術的成熟為數據融合與存儲提 供了技術基礎。政府大力推進智能城市建設,利用政策力量推動各領域數據融合。

政企合作建設數據中心推動智慧城市建設

企業的技術支持

物聯網利用傳感器連接網絡進行數據傳輸,通 過對感知信息的進一步計算處理以便管理者進 行決策。其應用領域眾多,例如在智能安防領 域,通過傳感器對公共安全進行監控。

雲計算通過虛擬技術對計算需求進行動態配,提升計算能力與存儲利用率。在智能城市 建設過程中滿足對海量信息的快速處理需求。 例如在構建一體化智能控制服務平臺時,能夠 快速處理生活、生產活動中產生的數據。

大數據是人工智慧技術得以應用的基礎,通過全面獲 取、高效處理、深度挖掘數據實現城市智能化。例如 大數據在城市中對位置信息的挖掘,通過視頻監控或 傳感器獲取實時位置信息,以便後續決策使用。

人工智慧技術能夠通過分析海量數據並通過機器 學習實現城市各領域的智能化。例如在智能交通領 域,人工智慧通過分析海量交通數據,對交通流量 進行預測,通過切換交通信號以緩解交通壓力。

政府數據的融合與存儲

政府數據利用障礙:未實現跨部門數據融合,其原因在於信息量大且繁雜,整合存在困難,同時數 據共享平臺處於發展初期。 數據欠缺商業化,數據融合動力不足。 缺乏數據開放相關的完善法律體系。 其他因素:例如安全因素。

案例:美國政府數據開放法律完善,並且擁有專門的項目管理辦公室負責信息公開。 通過建立跨部門工作組以及在各個部門內製定信息管理員的方式促進政府跨部門數據共享。

以人為本,注重市民參與,從智慧城市向智慧社會轉變。

十九大報告中提出了智慧社會的概念,是對「新型智慧城市」的理念深化和範圍拓展,強調基於智慧城市使市民擁有更多的獲得感、幸福感,再一次強調了智慧城市的發展要注重以人為本,強調市民在智慧城市建設過程中的參與行為。

為了實現順暢的市民參與,可以通過「短、中、長」期的三步走戰略,積極借鑑國外的發展經驗,藉助大數據、電子政務等科技手 段的途徑,以技術為跳板,最終實現「新型智慧城市」中的市民參與,創設良好的市民體驗。

城市本身特色在智慧城市的建設中得到體現,因地制宜發展智慧城市成為趨勢。

多模式發展:五類模式各有千秋,不同的城市應根據自身的特點進行合理化選擇。

智能城市建設五大運營模式

將數據安全納入智慧城市發展戰略:主動防範數據風險,並進行持續監管。

4. 打造超級智能城市

面對眾多挑戰之下, 當今城市管理者若想要突破傳統智慧城市的禁錮, 且逐步轉變升級成為」超級智 能城市」, 需要在建設過程中思考九個能力維度框架。同時,需要與自身城市實際需求相結合,以打更高質量的幸福社會為目標。

超級智能城市對自己的目標有清晰的認識,並擁有實現其目標的戰略規劃。一個清晰的視野需要有明 確的遠景作為技術推動的有效配對。

戰略

超級智能城市需要有差異化戰略。運用戰略和技術應對困難並抓住機遇。聚焦城市在長期和短期由資源帶來的價 值。清晰的戰略視野是平衡供貨商技術需求的 唯一有效方式。改變破壞性技術的不可預測性。超級智慧城市需要策劃者們敢於跳出框 架。數據

精細化數據源多樣化說明城市深入了解 社會挑戰,例如可持續性,流動性,健康 和安全。從大量傳感器中挖掘資料的能力說明城市 獲取實時交通流,能源流,汙染信息。真正的智能城市能從多種信息來源中整合 從未加以聯繫的資源。科技

數位化與先進開放的網絡是超級智能城 市的基礎設施。數字交互網絡有三種不 同形式: 固定寬帶網絡,便於千兆連接。 移動寬帶網絡,4G和5G網絡為移動 用戶提供無處不在的網絡連接。 物聯網,長距離和更低能耗為其特點。超級智能城市需要使用大量多任務傳感器。各種不同標準的傳感器能夠協同工作。超級智能城市需要成熟的物聯網平臺軟體 對傳感器加以控制。能力

顛覆性科技的使用需要新技術和能力的支 持,尤其是與數據相關的技術與能力。超級智能城市需要大量的「數據科學家」。超級智慧城市需要了解人類行為機制的專 家去轉變人們的行為。打造超級智能城市的「行動四部曲」: 智能城市不是曇花一現,而是逐年累月發展起來的。在這段發 展歷程中,城市從早期成熟階段發展到完全成熟發展階段。成熟度模型用於評估當前的成熟度,並為 期望成熟度設定目標。

5. 評價指標體系

超級智能城市評價指標體系

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