對(duì)于城市研究領(lǐng)域來說，“人工智能”是一個(gè)前沿課題。深刻理解習(xí)總書記關(guān)于“人工智能”的戰(zhàn)略論斷，并將其貫徹于城市發(fā)展與規(guī)劃實(shí)踐當(dāng)中，是今后城市研究理論探索和實(shí)踐創(chuàng)新的一個(gè)工作重點(diǎn)?；谇迦A同衡技術(shù)創(chuàng)新中心在城市規(guī)劃、管理和運(yùn)維領(lǐng)域利用多源數(shù)據(jù)開展城市創(chuàng)新型智庫業(yè)務(wù)的深厚積累，我們對(duì)“人工智能將如何推進(jìn)城鄉(xiāng)高品質(zhì)發(fā)展”這一論題提出探索性見解，以期就教于同行，共同推進(jìn)國家“人工智能”戰(zhàn)略的實(shí)施。

從“智慧城市”到“智能城市”

自2008年IBM首次提出“智慧星球”(Smart Planet)的概念至今，其衍生概念“智慧城市”(Smart City)一直是多方學(xué)界與業(yè)界的關(guān)注熱點(diǎn)，各國政府也對(duì)此高度重視。從2012年起，我國住建部和科技部就先后公布了三批共290個(gè)智慧城市試點(diǎn)名單，推動(dòng)了我國智慧城市建設(shè)項(xiàng)目的大量落地。

從既有實(shí)踐來看，智慧城市強(qiáng)調(diào)通過信息技術(shù)軟硬件的整合與集成，對(duì)多維度城市運(yùn)營狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)了城市治理“監(jiān)測-評(píng)估-模擬-預(yù)測-決策”閉環(huán)中的第一步。隨著大數(shù)據(jù)和學(xué)習(xí)算法的不斷發(fā)展，“人工智能”正處于前所未有的蓬勃發(fā)展時(shí)期，Google公司研發(fā)的人工智能程序AlphaGo引發(fā)了“人工智能”的熱潮，使人們看到了“人工智能”豐富的內(nèi)涵與近乎無限可能性的巨大潛力，與此同時(shí)，“智能城市”(Intelligent City)的概念也將被賦予更豐富的內(nèi)涵與具有無限可能性的暢想?！　∨c20 世紀(jì)90 年代曾一度被提出過的“智能城市”概念不同，在“人工智能”語境下探討的“智能”，更強(qiáng)調(diào)在政務(wù)系統(tǒng)、互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)持續(xù)生成和積累的基礎(chǔ)上，通過系統(tǒng)的自我診斷、評(píng)估和預(yù)警，更進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)具有自主操控特征的復(fù)雜模擬與情景呈現(xiàn)，進(jìn)而為決策輔助提供客觀可靠的依據(jù)。

換言之，讓復(fù)雜系統(tǒng)如同擁有了類似“智人”般的“思考”能力，自主應(yīng)對(duì)外部系統(tǒng)要素發(fā)生的變化，提出預(yù)警、評(píng)估及可能的解決方案。因此，無論是在深度還是廣度的范疇，“智能城市”都可以看做是“智慧城市”的進(jìn)化形態(tài)。

人工智能對(duì)城鄉(xiāng)發(fā)展的推動(dòng)作用

人工智能將如何推動(dòng)未來城市發(fā)展，實(shí)現(xiàn)城市讓生活更美好?我們認(rèn)為，鑒于城市系統(tǒng)的復(fù)雜性和不確定性，要素間關(guān)聯(lián)的復(fù)雜和多變往往超出人類自身的認(rèn)識(shí)能力，智能系統(tǒng)巨大的運(yùn)算能力和海量的全覆蓋數(shù)據(jù)將有助于城市復(fù)雜系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自我評(píng)估、自動(dòng)調(diào)優(yōu)以及治理智能化。

一、人工智能實(shí)現(xiàn)城市系統(tǒng)運(yùn)行的自我評(píng)估。通過對(duì)人口、產(chǎn)業(yè)、交通、能源、不動(dòng)產(chǎn)價(jià)格等城市方方面面的實(shí)時(shí)監(jiān)測，挖掘、評(píng)估并識(shí)別城市系統(tǒng)要素供給與需求間不平衡與不充分的矛盾，提出實(shí)時(shí)預(yù)警，避免城市運(yùn)維風(fēng)險(xiǎn)，提升系統(tǒng)績效。

▲兩種基于深度學(xué)習(xí)的人口預(yù)測方法(左：LSTM長短期記憶網(wǎng)絡(luò)，右：貝葉斯框架下的時(shí)空模型，來源：清華同衡技術(shù)創(chuàng)新中心《城市運(yùn)行監(jiān)測與評(píng)估關(guān)鍵技術(shù)和方法研究-時(shí)空模型分析梳理》課題研究組)

例如，通過地圖服務(wù)的位置定位數(shù)據(jù)，可以監(jiān)測到城市中特定區(qū)域人流快速聚集的異常情況，并提前提出預(yù)警避免擁擠踩踏等突發(fā)事件。通過手機(jī)信令數(shù)據(jù)，可以更精細(xì)準(zhǔn)確地觀察到不同年齡段城市居住人口的分布地，并基于深度算法對(duì)人口數(shù)量及分布進(jìn)行精準(zhǔn)預(yù)測。進(jìn)一步將人口規(guī)模與城市公共服務(wù)設(shè)施的規(guī)模等級(jí)與位置進(jìn)行空間關(guān)聯(lián)后，精準(zhǔn)地發(fā)現(xiàn)特定類型設(shè)施供給不足的區(qū)域，以及供給過剩需要進(jìn)行功能轉(zhuǎn)換的設(shè)施。

二、人工智能輔助資源配置的自動(dòng)調(diào)優(yōu)?；诔鞘邢到y(tǒng)級(jí)的運(yùn)行評(píng)估，有效挖掘子系統(tǒng)間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，結(jié)合潛在的可調(diào)配資源，通過資源的跨時(shí)空調(diào)度分配，實(shí)現(xiàn)資源配置的調(diào)整優(yōu)化。

例如，在交通流與城市公共設(shè)施、人口、產(chǎn)業(yè)分布的聯(lián)合分析，可以挖掘交通擁堵的結(jié)構(gòu)性、系統(tǒng)級(jí)以及設(shè)施性、事故型原因，從而通過城市服務(wù)設(shè)施及用地的優(yōu)化布局，優(yōu)化城市道路整體的使用效率。

▲我國三大城市群產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢比較分析(來源：清華同衡技術(shù)創(chuàng)新中心《基于知識(shí)圖譜的產(chǎn)業(yè)精準(zhǔn)定位關(guān)鍵技術(shù)研究》課題研究組)

在城市產(chǎn)業(yè)研究與發(fā)展方面，基于全國企業(yè)大數(shù)據(jù)與產(chǎn)業(yè)圖譜算法，根據(jù)地方已有的資源稟賦、產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)、人才技術(shù)和市場網(wǎng)絡(luò)等方面，對(duì)地方的產(chǎn)業(yè)“性格”進(jìn)行畫像，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級(jí)的精準(zhǔn)選擇;深度挖掘企業(yè)靜態(tài)數(shù)據(jù)與動(dòng)態(tài)信息，轉(zhuǎn)化為行業(yè)、地區(qū)、企業(yè)規(guī)模、資本、技術(shù)等多維度的限定條件，實(shí)現(xiàn)智能精準(zhǔn)招商。

三、人工智能推進(jìn)城市治理的智能化。利用城市運(yùn)行積累的大數(shù)據(jù)和成熟的學(xué)習(xí)算法，對(duì)城市治理過程中的投入與績效進(jìn)行精細(xì)化評(píng)估，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)城市空間使用與政策的優(yōu)化。

▲基于城市管理大數(shù)據(jù)與學(xué)習(xí)算法的城市病治理技術(shù)路線(來源：清華同衡技術(shù)創(chuàng)新中心《基于城管大數(shù)據(jù)的城市病灶診斷評(píng)估》課題研究組)

面對(duì)國家治理體系和治理能力現(xiàn)代化的宏觀要求，城市精細(xì)化治理需要解釋治理手段與政策實(shí)施后城市各個(gè)系統(tǒng)會(huì)發(fā)生怎樣的聯(lián)動(dòng)變化;或者城市系統(tǒng)為實(shí)現(xiàn)特定的變化目標(biāo)，應(yīng)當(dāng)采用怎樣的治理手段。

▲基于編碼器-解碼器結(jié)構(gòu)的語義分割模型的街景圖像分割識(shí)別(來源：清華同衡技術(shù)創(chuàng)新中心《基于居民運(yùn)動(dòng)軌跡與街道建成環(huán)境的城市空間健康水平評(píng)估》課題研究組)

傳統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)獲取周期較長，難以滿足精細(xì)化治理小步快走的要求，無法實(shí)現(xiàn)政務(wù)信息資源整合和公共需求的精準(zhǔn)預(yù)測和有效引導(dǎo)。而利用城市運(yùn)行中的大量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，結(jié)合城市研究中逐漸積累的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)與人工智能算法，則可以為城市治理智能化提供良好的適用性與可支撐性，提高公共服務(wù)和社會(huì)治理水平。例如，基于居民運(yùn)動(dòng)軌跡，結(jié)合學(xué)習(xí)算法提取街道建成環(huán)境構(gòu)成的量化要素，研究居民運(yùn)動(dòng)行為對(duì)街道建成環(huán)境的偏好，并以此為基礎(chǔ)提出街道建成環(huán)境改善策略。

展望：人工智能助力“兩個(gè)一百年”奮斗目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)

未來，人工智能將在多時(shí)空尺度和多城鄉(xiāng)維度，通過智能化手段惠及城鄉(xiāng)統(tǒng)籌、鄉(xiāng)村振興等國家發(fā)展的諸多重要戰(zhàn)略方向，著力解決好當(dāng)前發(fā)展不平衡、不充分的問題，助力“兩個(gè)一百年”奮斗目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

將目光從城市擴(kuò)展到人居環(huán)境范疇，在城鄉(xiāng)統(tǒng)籌方面，人工智能將更注重如何在更廣闊空間范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)城鄉(xiāng)一體化系統(tǒng)的自我評(píng)估、城鎮(zhèn)群功能結(jié)構(gòu)布局與跨區(qū)域資源的自動(dòng)調(diào)優(yōu)，以提高城鄉(xiāng)間的統(tǒng)籌、協(xié)調(diào)與高品質(zhì)治理水平。

通過符合各地社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的城鄉(xiāng)統(tǒng)一要素智能配置，培育城鎮(zhèn)及鄉(xiāng)村產(chǎn)業(yè)發(fā)展，提高城鄉(xiāng)間人口、貨物和服務(wù)的良性互動(dòng)，同時(shí)緩解當(dāng)前部分地區(qū)由于人口過度集中與公共品供給不足造成的城市病問題。

在鄉(xiāng)村振興方面，與“智能城市”相對(duì)應(yīng)的“智能鄉(xiāng)村”將成為現(xiàn)有智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)注入人工智能技術(shù)后的一次升級(jí)。人工智能技術(shù)將根據(jù)生產(chǎn)地農(nóng)產(chǎn)品的生長情況以及銷售地的價(jià)格變化等情況，智能化地對(duì)鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略中提到的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)體系、生產(chǎn)體系以及經(jīng)營體系提供精準(zhǔn)的解決方案。