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然后这部分简单讲一下

就是国内智慧城市的

这样一个发展的过程

现在说到智慧城市

几乎可以直接去联想到

或者说在业界

基本上直接可以把它转译成

城市大脑

这是阿里

或者还有就是刚刚评上

工程院院士的王坚博士

他创造的一个概念

就是我们说的这个

城市大脑会成为未来城市的

一个重要的新的基础设施

当然大家都在想

智慧城市这个里面肯定

既然让城市会思考 要智慧嘛

肯定大脑最重要 会思考

但是有一个很尴尬的局面

其实之前互联网公司

也一直在给城市

灌输这么一个概念就是说

我们城市已经有很多数据了

只要你把这些数据好用

用我这个大脑好好的去思考

好好的去计算

你就可以获得一个智慧的城市

但是这个城市政府花了很多钱

经过了很多年以后

也发现了一个问题就是说

我虽然有一个很聪明的大脑

但是城市的这种感官系统

四肢神经系统

其实是没有建立起来的

就像我刚才说的

这种基础设施的体系

其实没有完成它的改造

这个时候你只有一个大脑

其实只能是一个

所谓瘫痪的一个智慧

其实并没有实现

我们原来设定的目标

其实大脑

现在在业界或者说在实践中

已经越来越和城市数据平台

等于是等同起来了

就是大家或者说再low一点

其实就是我们所谓的IOC

或者叫大屏 数据大屏

大家就一个大的屏幕

去做数据可视化

这就是我们智慧城市的核心

也是我们业界主流卖的东西

当然其实在十几年前

我们做城市规划的时候

我们就做过这样的大屏

当时我们也算是

国内比较领先的了

就是这个清华同衡的产品

我们的这个DMS平台

其实是一个真三维的数字城市

里面已经把我们的各种传感器

静态的信息

规划建设的一些信息

其实可以融合在里面

进行规划建设的这种动态的管理

甚至是其他部门的一些

实时运行数据

也可以在里面展示

其实在现在也是非常先进的

这个智慧城市平台

但是我们说

就第二代我们

这也是我们做的城市体检平台了

实际上它已经可以把政府的

各部门的数据去汇集在一起

然后已经有了一些实时数据

动态数据的这种展示

现在我们说城市大脑基本上

大多数是在这个阶段上

但是到第三代呢

这个界面是我们在北京做的

领导驾驶舱的这个界面

当然我们也开始在尝试

把越来越多的这种海量的

实时的城市运行的数据接入进来

然后用这些人工智能的算法

去做这种抽象和降维

然后我们去按事物

而不是什么各部门的

这样的条线去抽取

实际上形成了一个

就是面向城市治理者

或者说市长市委书记这样的高度

去理解和控制城市的

这样一个平台

因为以前我们更多的平台

其实都还是

哪怕是城市的平台

其实都还是各个部门

在分别去建立的

它还是按部门运行逻辑去思考的

但是我们城市

或者说这个市长

它究竟需要一个什么样的

城市的数据和逻辑

这个也是因为

就是北京的市长

也是我们的前校长

陈市长 他对数据很敏感

所以他其实需求的是这样一个

高度数据化的

一个治理的工具

多伦多这个案例刚才也说过了

在北美所谓最大的

一片未开发区域

其实也很小

它基本上是最早提出的一个

在城市之外建设一个

所谓的数字孪生

或者说数字的数字层

然后我觉得它的一个最大的贡献

就是在城市装上大脑的同时

它考虑非常多的这种

如何去改造城市的四肢

和感官系统这样的考虑

真正建设了这样的这种

统一的感知的系统

各种传感器去

实时采集我们运行的数据

然后通过API接口

去给各个部门提供服务

这个算是我们说

所谓的城市智能体

如果说把城市

视为一个智能体的话

这个词是华为提的

但是这个东西并不是给华为做的

我借用这个概念

就是我们说的大脑是什么

然后我们的神经系统是什么

就是我们说的基础设施

和物联网平台感知能力

然后我们的肢体是什么

就是我们的城市的基础设施

和城市的服务

这些东西的智能化改造

然后我们的感官就是我们说的

最末端的这些传感器

所以说整个这套体系

都是我们需要在智慧城市里面

去建设的

当然这些互联网公司

慢慢的也开始意识到了

最主要的一个驱动力

其实就是无人驾驶

大家如果了解无人驾驶就会知道

就是一辆无人驾驶的车

它可能

就是一辆车它要配齐传感器

各种激光雷达

这些传感器基本上

光传感器可能就要

100万左右吧 人民币

就是说它普及的一个基本的瓶颈

就是这个传感器的成本

如果传感器没有大量的量产

去把它价格曲线拉下来

它基本上没有可能去量产

但是实际上这些感知能力

理论上没有必要

在一辆车上去解决

如果城市在基础设施层面上

把这些激光雷达

或者说感知能力建设好

其实车的负担是很小的

所以这就需要政府的

这种道路建设 基础设施建设

和车厂的这种车的设计

这种高度的协同

然后他们去分工和配合

但是现在其实这个事

做得还很不够

所以说我们还有非常大的

这种空间

然后这部分

就是跟大家解释一下智慧城市

我理解的一个运行的逻辑

或者说我们为什么

可以用ICT技术

去改善我们城市的这种运行

其实我给城市本质的一个定义

就是通过基础设施

和公共服务的集中供给

在各种资源

包括我们的空间 环境 能源

这些资源有限的条件下

实现我们生产效率

和居民幸福感的提升

这样一个平台

当然其实我们做城市规划

也是在去调配这些资源

只是用一个不一样的方式

用空间的方式去调配

或者说我们以前

就是在我们的城市化

高速发展的阶段

其实我们是用增量的方式

去解决这些供需的矛盾的

有需求我就创造更多的东西

发明更多东西

生产更多的资源去解决这个问题

但是城市进入存量以后

它实际上面临一个新的矛盾

就是我们说有限基础设施

和服务能力的高速增

有限的基础设施和服务能力

与高速增长的需求之间的矛盾

你很难再靠增量去解决

所以说我们如何用既有的

就是存量的这些资源去解决问题

就是我们面临的新的挑战

不能用新的东西去解决

那如何去匹配现有的资源

和我们的需求

然后包括我们的

所谓道路 住房这些东西

如何去解决

其实我们有一个非常好的手段

就是在我们这个时代

我们有了这种计算 有了数据

这些东西可以

它擅长的东西

就是把信息快速的对接

然后快速的用计算去匹配

然后去调节这样的供需的矛盾

所以这个逻辑是非常合适的

所以我们这个城镇化发展到后期

然后遇到了这个所谓的大数据

和计算的这样的时代

其实也是对中国的一个红利

其实为什么在中国

智慧城市发展这么快

或者说这个投入那么大

其实也因为恰好赶上了

城镇化发展这样一个阶段

就是刚好到了这种存量优化的

这样一个阶段

我们赶上了这样的技术的爆发

然后这我们引入一个概念

就是所谓的CPS

叫信息物理系统

这个词其实在ICT公司提得很多

就是我们说去把物理世界

和数据通信深度融合的一种逻辑

这个其实是源自于

工业4.0的一个概念

我们说其实数字孪生也是

跟它并列的一个概念

我们有了数字孪生以后

然后我们又有这样的这种

对状态的感知和实时的控制

所以我们有了对物理世界的

一个调控的手段

这是

或者说我们

如果用控制论的这个逻辑

去解释就是

我们智慧城市其实就是在

就是用ICT的逻辑

我们去实现

对城市的CPS化的改造

就是说我们要找到

城市里面哪些东西

可以用这样的

信息物理系统的方法去改造

可以有效地去实现

我们所说的感知

然后反馈

然后我们去调整

然后控制

然后最终达到我们这个

让它去贴合目标的这样一个方式

当然我们这里面觉得

就是城市里面

其实有些系统是适合CPS的

有些系统是并不适合的

所以当然

其实业界也提出另一个概念

叫CPSS

叫社会物理系统

这个概念其实就更复杂了

其实就是把我们

原来不适合CPS这些东西

又加上了一些社会物理学的

这样的这些东西

但是我觉得实际上CPS是

更直接可以去

去理解的一个领域

从这个角度呢

我们把城市分解为三大系统

就是我们说的

城市的生态环境系统

人工建成环境系统

和人群行为系统

这个其实也是

实际上从人居环境科学

或者从城市规划的视角

去做的一个分解

我们的生态环境系统

实际上是在

实际上是在城市之外的

或者说城市和自然界的

一个交互的界面

这个系统的特点是

就是我们城市的所有的物质输入

和我们的废物的输出

实际上都要在这个系统里解决

这个系统是一个完全开放的

或者一定程度上说

它是一个基本上无法建模

无法解释 无法干预的系统

当然这个无法是一定程度上的

或者说我们对整个系统

我们是很难去干预的

当然我们现在有非常好的

这种感知手段

我们可以知道

这个系统的运行的状态

我们可以知道我们的

像什么大气 水什么的

我们有很好的感知手段

但是这个系统

比如说我们的污染物

一旦排放到这个系统里去

我们再想治理就很难了

所以说我们能控制的是

它和城市内部的一个交互的界面

就是把这个污染物

控制在发生之前

这也是我们污染治理的

一个基本的逻辑

所以说这个生态环境系统

是一个我们叫

强感知弱干预的系统

它的特点是我们可以

就是很好的感知

但是我们很难去控制它

然后人工建成环境

是另外一个极端

就是我们说

我们人造的这个物理空间

我们的室内环境

虽然我们调节的不太好

但是理论上其实我们

用这些空调

是能把我们这个温度调好的

这个技术上是能做到的

虽然它没有这样做

还有就是我们说的

这个城市的基础设施

当然一个是我们的室内环境

一个是基础设施

这些都是纯人造系统

而且相对可控的一个封闭的

相对封闭的系统

所以说理论上这些系统

是我们强感知 强干预的

这也是我们改造和控制的

一个重点

当然这里面有一个比较特殊的

就是道路

道路其实本身是一个基础设施

或者你可以把它理解为一个管道

但是这个系统其实是可感可控的

但是我们说

实际上道路里面的出行行为

是一个社会系统

这个系统是不可感的

是可感不可控的

或者说只能一定程度上

去调整人的行为

这也是交通系统

在基础设施里面的一个复杂性

就是因为它是一个

开放的社会系统

人类行为这个

第三个系统其实是一个

就是刚才其实也提到了

就是或者一个社会系统

它是一个

也可以很好的感知

我们之前可能这课上

其他老师也讲过很多的

大数据的手段

我们可以去观测人的行为

当然这个

但是你虽然是观测

个体行为你可以去观测

但是你由于隐私的原因

你也不可能去使用这些数据

然后你对它进行干预

就更不可能了

就是你基本上不可能

干预人的个体行为

但是在群体上

你可以通过一些制度

去通过一些法规

你可以去控制人的这个大的行为

或者你通过一些这种

公共安全的手段

你可以去调控人群的行为

但是这个真正意义上

对社会系统的控制

是不可能实现的

所以这个系统是一个

同样强感知

但是一个中等干预的

就是你可以在群体上去调控

但是不可能对个体上去干预

所以这样的话

把刚才这三个系统

做成这样一个

从感知到干预的矩阵

我们就会发现

这三个系统其实

以我们现在的技术

都可以实现一个非常好的感知

但是只有建成环境这个系统

我们可以从感知到控制

实现一个很好的闭环

所以说这个L型就是我们看到的

这也是我给

比如华为提的建议

就是说在这些系统上

智慧城市实际上是最好的切入点

就是它可以实现一个很好的

CPS化的改造

和收到很好的效果

但是我们现在做的很多事情

其实都是在这些弱可控

或者弱控制

或者说弱干预的系统上

去强制地做一些事情

这样的话其实是更难实现的

所以说叫有限作为

但却应该冷静认识的一些领域

所以说我后面的一个部分

实际上就是我们说的

就是我们未来的工作重点

就是实现全面的对城市的感知

这是我们的一个

很重要的基础工作

然后就是我们对建成环境系统

尤其是基础设施领域的

一个很好的控制

所以说我们后来就是我们说

搭建新的基础设施体系

其实也是在实现这两个目标

分别可能简单的讲一下

信息基础设施

一方面就是我们新的一些

出现的基础设施

比如说我们这种新的城市感知网

我认为它是一种

新的一个类型的城市基础设施

还有一类就是我待会要说的

就是对传统基础设施的改造

就是用我们新的方法

去把它变成ICT化

就是一些哑巴的 聋子的

地下的管网

变成了一个可以看见可以听到的

一个新型的基础设施

当然这个设备是我们

也是做了很多年了

现在已经做到第四代了

这个CITYGRID

实际上是把我们很多的

感知能力传感器

集中在一个小的盒子里面

用一个比较低的成本

去集中的感知城市的

我们的气象 环境污染

然后地面的积水

然后人流量 车流量

然后这个车的速度

包括噪声这些东西

就是我们能想到的

基本上能在定点去采集的

所有的物理量 化学量

我们也是在很多的

在很多城市

现在已经都有了这种

相当于小区域型的这种部署

当然可能还没有

这种完整意义上的

城市级的部署的实验

这些年也部署了几百台

一直在采集设备

我们也进行了各种各样的分析

然后这是它的一个

早期的可视化的界面

我们到每一个点上

可以知道它二三十种

这个参数的实时的变化

然后这个就是我们最早的时候

在北三环边上的一个地方

实际上是十几台传感器

非常密集的部署

我们会发现

当然整个城市里面

其实也是这样

就是三环四环

其实它的pm2.5的分布

在环路周围50米内

是一个非常强的

但是只要有一个楼

或者一个绿地去

有一个遮挡 它

同一个小区

它距离道路50米和100米的

它pm2.5的浓度的暴露

可能是在一倍以上

所以说这对我们城市规划

或者说空间规划

提出了一个很大的挑战

就是以前我们并不知道

我们的城市空间

会对这些环境的这些东西

带来什么样的微观的影响

以前我们获得的数据的

颗粒度都很大

但是现在我们有了

这种非常精细的数据以后

我们可以去观察

就是我们知道

我们如何去规划这个城市

会给我们的很多东西

带来什么样的影响

我们的温度和污染物

当然它有很多的其他的

像人口这些

交通的这些测量功能

就不展开说了

在很多的城市管理的角度

也有一些应用

包括我来华为最初也是

他们想做城市感知网这样的设备

也是来探究这样的东西

然后另一个基础设施

就是我们说的

也是我在华为现在正在做的

一个课题

就是城市的基础设施的管网

当然学过基础设施课程

可能大家知道

我们城市里面各种

物质 能量 信息

其实都是依托这个管网系统

去传递的

但是这个物质流管网

就是我们说的水 气 热

这些管网其实是一个

技术水平非常低的领域

还是一个基本上中世纪的状态

通过地下管网去运输

刚才也说了

就是这些管网陆续都到了寿命

我们发现这个城市里面的

各种爆炸 塌陷 泄露

非常的频发

近几年事故很多

造成非常大的损失

基本上我们埋在地里的管网

基本上你就很难再看到了

如果不是把它刨开的话

或者说它漏了或者炸了的话

就是埋在里面

基本上就跟它告别了

但是现在

我们有越来越多的这种需求

需要知道它的状态

然后去预知一些风险

然后现在我们基本上用的手段

就是用综合管廊

管廊的逻辑

就是在地下给管网修一个房子

然后用这种地上的方式

去解决地下的问题

当然这个成本是非常高的

这个管廊的成本

其实比里面装的管道还要贵

所以它注定是一个

不可能普及的方式

你在雄安或者北京什么的

就是你在主干道做一些管廊

是肯定可以的

但是在大多数城市

你不可能在所有道路底下

都做这样的管廊

但是埋在地下的这样的

没有管廊的管网

你如何去解决它的

感知和通讯问题

就是我们要探讨的一个东西

然后就是我们说

现在我们说电力系统

其实提出了它的这个

一个在电力网之外

建设一个新的这种

泛在物联网的一个设想

当然我们说传统的基础设施领域

因为它一个城市 一个公司

然后它的经济能力也很低

然后住建部又不管

所以它其实一直

没有这样的一个好的解决方案

所以我们现在提出一个

就是用大量的这种分布式传感器

还有我们说的5G这些手段

去把地下的这些管网

去布上这些微型管道的传感器

当然这个在技术上

有非常多的小的细节问题要解决

我们用的主要是MEMS

就是微型机电传感器

可以贴在管壁里面

然后还用了光纤传感器

就是把光纤缠绕在管壁外面

然后它可以用光纤的光学的变化

去感知这个管网的变形 震动

和泄漏造成的温度变化

这些东西很复杂

不展开讲了