新型智慧城市(smart city)這一概念發(fā)端于20世紀(jì)80年代的信息城市(information city)，經(jīng)歷了20世紀(jì)90年代的智能城市(intelligent city)與數(shù)字城市(digital city)，在2000年后逐步演化為新型智慧城市。2009年IBM公司首次提出了新型智慧城市愿景，使得新型智慧城市理念與實(shí)踐在全球范圍內(nèi)迅速傳播。
與新型智慧城市同時(shí)備受關(guān)注的是信息與通信技術(shù)(ICT：Information and Communications Technology)領(lǐng)域的大數(shù)據(jù)(Big Data)概念。作為與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)相區(qū)別的“大”數(shù)據(jù)，它的數(shù)據(jù)量已經(jīng)從太字節(jié)(TB，240)級(jí)上升到拍字節(jié)(PB，250)級(jí)，甚至是澤字節(jié)(ZB，270)級(jí)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，如今人們每?jī)商焐a(chǎn)的數(shù)據(jù)量就與人類文明發(fā)展至2003年產(chǎn)生的總數(shù)據(jù)量相當(dāng)，而迄今為止人類所積累的數(shù)據(jù)量的90%都來(lái)自過(guò)去兩年。
那么，大數(shù)據(jù)與新型智慧城市這兩個(gè)經(jīng)常被相提并論的概念之間存在怎樣的關(guān)聯(lián)關(guān)系?在具體的新型智慧城市規(guī)劃中，大數(shù)據(jù)又扮演著什么角色，具有怎樣的發(fā)展前景?本文將著重探討上述問(wèn)題。
1、大數(shù)據(jù)與新型智慧城市：演進(jìn)與關(guān)聯(lián)
1.1 新型智慧城市
出版于1972年的《后工業(yè)社會(huì)的來(lái)臨》(The Coming of PostIndustrial Society)一書將1970年作為工業(yè)社會(huì)與后工業(yè)社會(huì)的分水嶺，劃分的依據(jù)即在于ICT的發(fā)展及對(duì)日常生活的廣泛滲透，同時(shí)ICT也逐漸成為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵，因此后工業(yè)社會(huì)通常也被稱為信息社會(huì)。受這一思想影響，20世紀(jì)80年代的城市研究提出了信息城市概念。到20世紀(jì)90年代初，長(zhǎng)期從事城市模型研究的邁克爾·巴蒂(Michael Batty)提出了智能城市概念，核心思想在于強(qiáng)調(diào)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)提升信息交流和增強(qiáng)城市競(jìng)爭(zhēng)力的重要地位。新千年后，對(duì)等互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)(P2P：peer-to-peer)、移動(dòng)智能終端和物聯(lián)網(wǎng)對(duì)城市生產(chǎn)、生活的影響日益深刻，在ICT技術(shù)支持下，城市功能更加復(fù)雜，城市運(yùn)行日益高效，城市各個(gè)子系統(tǒng)的交叉復(fù)合也越來(lái)越深入。但是將ICT技術(shù)廣泛應(yīng)用于城市發(fā)展并非僅僅為了提升城市運(yùn)行效率，其最終目標(biāo)應(yīng)是城市經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展、城市生活品質(zhì)的提升以及城市社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)公平性的促進(jìn)?；谶@些認(rèn)識(shí)，新型智慧城市概念應(yīng)運(yùn)而生。
然而，新型智慧城市概念也受到了許多質(zhì)疑，主要原因在于新型智慧城市內(nèi)涵寬泛，不僅包括城市技術(shù)系統(tǒng)，也包括城市管理系統(tǒng)，還包括城市人文系統(tǒng)，同時(shí)其目標(biāo)指向也涉及經(jīng)濟(jì)、政治、人文等多個(gè)維度，為新型智慧城市的確切定義造成了極大困難。目前學(xué)術(shù)界對(duì)于新型智慧城市尚未給出廣為認(rèn)可的統(tǒng)一定義，僅有一個(gè)包含六個(gè)子系統(tǒng)的新型智慧城市框架被較多使用，這六個(gè)子系統(tǒng)分別是：智慧經(jīng)濟(jì)(smart economy)、智慧市民(smart people)、智慧管理(smart governance)、智慧移動(dòng)(smart mobility)、智慧環(huán)境(smart environment)與智慧生活(smart living)。而產(chǎn)業(yè)界對(duì)新型智慧城市的認(rèn)識(shí)可總結(jié)為利用新一代的軟、硬件和聯(lián)絡(luò)技術(shù)賦予ICT系統(tǒng)以實(shí)時(shí)的真實(shí)世界數(shù)據(jù)，與先進(jìn)的科學(xué)分析技術(shù)相結(jié)合，協(xié)助人們進(jìn)行更加理性的決策，從而提高生產(chǎn)生活水平。
1.2 大數(shù)據(jù)
如今，人們每天發(fā)送10萬(wàn)條推特，谷歌每分鐘執(zhí)行200萬(wàn)次搜索，全世界每天產(chǎn)生2.5艾字節(jié)(EB，260)數(shù)據(jù)，截至2013年互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)量已達(dá)到1 000艾字節(jié)……這些數(shù)字共同構(gòu)成了所謂“大數(shù)據(jù)”。不同機(jī)構(gòu)和學(xué)者為大數(shù)據(jù)提出過(guò)多種不同定義，其中較被廣泛認(rèn)可的是描述大數(shù)據(jù)與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)主要差別的“3V”特征——大容量、高速度與多樣性。大容量體現(xiàn)為其數(shù)據(jù)量往往達(dá)到艾字節(jié)或澤字節(jié)級(jí)別，很難以傳統(tǒng)數(shù)據(jù)處理方式在合理時(shí)間內(nèi)完成分析;高速度體現(xiàn)為數(shù)據(jù)生成過(guò)程的流動(dòng)速度，也就是大數(shù)據(jù)具有實(shí)時(shí)性;而多樣性則主要表現(xiàn)在大數(shù)據(jù)類型和來(lái)源的多樣。這些特點(diǎn)使得能夠有效管理大數(shù)據(jù)、普遍適用的數(shù)據(jù)組織與處理技術(shù)成為關(guān)鍵。
1.3 演進(jìn)與關(guān)聯(lián)
可以看到，新型智慧城市概念的演進(jìn)與ICT的日趨發(fā)展密不可分。概括而言，大數(shù)據(jù)與新型智慧城市分別代表了20世紀(jì)以來(lái)ICT進(jìn)步的兩個(gè)方面——大數(shù)據(jù)概念的提出和發(fā)展主要來(lái)自于ICT領(lǐng)域的發(fā)展，而新型智慧城市概念的提出和發(fā)展則是ICT影響下人類社會(huì)的思想觀念與建設(shè)實(shí)踐演進(jìn)的反映，兩者之間具有緊密的關(guān)聯(lián)關(guān)系。新型智慧城市的發(fā)展必須依托于ICT技術(shù)的發(fā)展，而城市生產(chǎn)、生活的日趨復(fù)雜也為ICT領(lǐng)域提出了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。一方面，市民對(duì)基于ICT的各類服務(wù)需求激增，為ICT的進(jìn)一步發(fā)展提供了市場(chǎng)支持;另一方面，用戶在享受服務(wù)的同時(shí)，也生成了巨量潛存巨大社會(huì)、商業(yè)、科學(xué)價(jià)值的信息，也就是大數(shù)據(jù)。新型智慧城市的規(guī)劃與建設(shè)，需要有充分的技術(shù)與條件處理城市運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)，如城市交通系統(tǒng)產(chǎn)生的實(shí)時(shí)交通信息、城市經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)產(chǎn)生的商業(yè)活動(dòng)信息等，特別是城市管理層(城市政府)對(duì)新型智慧城市進(jìn)行智慧管理需要建立一整套大數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，不僅涉及數(shù)據(jù)的收集、存儲(chǔ)、分析方法，還涉及來(lái)自不同行業(yè)、不同類別數(shù)據(jù)的整合問(wèn)題。這一系列城市功能脫離大數(shù)據(jù)技術(shù)都是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的(表1)。
表1 ICT數(shù)據(jù)管理方法與新型智慧城市的演進(jìn)與關(guān)聯(lián)
2 、大數(shù)據(jù)時(shí)代的新型智慧城市規(guī)劃實(shí)踐：國(guó)際案例與經(jīng)驗(yàn)
由上文可以看出，新型智慧城市這一概念來(lái)自于產(chǎn)業(yè)界，并由政府和產(chǎn)業(yè)界推動(dòng)實(shí)踐，而學(xué)術(shù)界雖然也已開展相關(guān)研究，但尚未成為新型智慧城市建設(shè)的主要推動(dòng)力，且部分研究與應(yīng)用實(shí)踐尚有一定差距。參考新型智慧城市六大系統(tǒng)的分析框架，分別梳理大數(shù)據(jù)相關(guān)技術(shù)在各個(gè)系統(tǒng)的應(yīng)用。需要指出的是，六大系統(tǒng)中的智慧經(jīng)濟(jì)側(cè)重產(chǎn)業(yè)發(fā)展，智慧市民側(cè)重教育、個(gè)人發(fā)展與社會(huì)公平等，與大數(shù)據(jù)相關(guān)性較弱，故不作探討。
2.1 大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施
大數(shù)據(jù)的獲取與傳輸依賴于覆蓋廣泛、速度快捷的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，因此互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的鋪蓋與升級(jí)是新型智慧城市建設(shè)的必要環(huán)節(jié)。早在1993年，美國(guó)率先提出了國(guó)家信息基礎(chǔ)設(shè)施(NII)計(jì)劃，并隨后提出了全球信息基礎(chǔ)設(shè)施(GII)計(jì)劃。至今，已有大量國(guó)家或地方政府提出高速或超高速寬帶網(wǎng)絡(luò)建設(shè)計(jì)劃，同時(shí)，隨著智能移動(dòng)終端的普及，免費(fèi)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)也成為網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)重點(diǎn)。
在上述“硬件”基礎(chǔ)設(shè)施之外，“軟件”基礎(chǔ)設(shè)施——開放數(shù)據(jù)同樣是新型智慧城市建設(shè)的重要基礎(chǔ)。開放數(shù)據(jù)與眾包開發(fā)已成為國(guó)外新型智慧城市建設(shè)的必需環(huán)節(jié)。
2.2 智慧管理
由城市運(yùn)行所產(chǎn)生的交通、環(huán)境、市政、商業(yè)等各領(lǐng)域數(shù)據(jù)量是巨大的，這些數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)合理的分析挖掘可產(chǎn)生大量傳統(tǒng)數(shù)據(jù)所不能反映的城市運(yùn)行信息。目前與智慧管理相關(guān)的大數(shù)據(jù)來(lái)源主要包括由遍布全市的攝像頭收集的視頻影像，由各類傳感器收集的環(huán)境等方面信息，由各類終端收集的刷卡信息，由市民通過(guò)手機(jī)應(yīng)用或社交網(wǎng)站貢獻(xiàn)的相關(guān)信息等。其應(yīng)用方式主要體現(xiàn)在三個(gè)領(lǐng)域。一是實(shí)時(shí)監(jiān)控與突發(fā)事件處理。二是市政服務(wù)。三是公眾參與，大數(shù)據(jù)使人們得以構(gòu)建反映城市建成環(huán)境實(shí)時(shí)變化的三維可視化系統(tǒng)，這類系統(tǒng)可作為公眾參與的平臺(tái)。
2.3 智慧出行
交通流的合理規(guī)劃與疏導(dǎo)是幾乎所有城市長(zhǎng)期面臨的問(wèn)題，而大數(shù)據(jù)的廣泛性與實(shí)時(shí)性則為解決這類問(wèn)題提供了新的可能。目前大數(shù)據(jù)在智慧出行領(lǐng)域的應(yīng)用主要體現(xiàn)在兩方面。一是交通流量實(shí)時(shí)監(jiān)控。二是交通信息實(shí)時(shí)提供。
2.4 智慧環(huán)境
在新型智慧城市概念出現(xiàn)之前，生態(tài)城市、低碳城市等概念就已被廣泛接受，也是新千年后全球城市發(fā)展的關(guān)注重點(diǎn)。目前大數(shù)據(jù)在智慧環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用主要體現(xiàn)在兩方面。一是能源使用管理，安裝在電網(wǎng)系統(tǒng)中的傳感器可實(shí)時(shí)收集用戶的能耗信息，并按時(shí)段調(diào)配能源供給或在電力峰值不同的建筑物之間進(jìn)行電力融通，提高能源使用效率。二是環(huán)境質(zhì)量監(jiān)控，如哥本哈根利用安裝在自行車輪上的傳感器收集空氣質(zhì)量信息，巴塞羅那利用安裝在路燈上的傳感器收集噪聲、污染信息等。
2.5 智慧生活
雖然新型智慧城市涉及大量技術(shù)內(nèi)容，但其核心價(jià)值仍在于為市民提供更高質(zhì)量的生活(Quality of Life)，這也是幾乎所有國(guó)外新型智慧城市建設(shè)項(xiàng)目所不斷強(qiáng)調(diào)的。目前大數(shù)據(jù)在此領(lǐng)域的應(yīng)用主要體現(xiàn)在生活服務(wù)方面，通過(guò)云計(jì)算等技術(shù)對(duì)實(shí)時(shí)信息進(jìn)行分析并據(jù)此為市民提供更多生活服務(wù)實(shí)時(shí)信息。智慧社區(qū)概念，通過(guò)智能網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將社區(qū)的服務(wù)、信息和人群等各類資源相結(jié)合，將物理空間的社區(qū)轉(zhuǎn)化為一個(gè)更加緊密聯(lián)系的社區(qū)。但也可以看到，在醫(yī)療、教育這兩個(gè)智慧生活的重要方面，大數(shù)據(jù)尚未獲得較多實(shí)質(zhì)性的應(yīng)用。
大數(shù)據(jù)概念的提出是ICT技術(shù)，例如移動(dòng)智能終端、物聯(lián)網(wǎng)等在當(dāng)前社會(huì)生產(chǎn)、生活中廣泛應(yīng)用和滲透的發(fā)展結(jié)果。新型智慧城市建設(shè)著眼于提升城市可持續(xù)發(fā)展能力和競(jìng)爭(zhēng)力，并以提高城市生活品質(zhì)為根本目標(biāo)，其規(guī)劃與建設(shè)需要依托于整合ICT的城市基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃與建設(shè)，在運(yùn)行和管理層面，新型智慧城市則需要大數(shù)據(jù)相關(guān)技術(shù)的支持。然而，大數(shù)據(jù)本身的三個(gè)特點(diǎn)——大容量、高速度和多樣性，則分別給大數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、處理及系統(tǒng)整合提出了巨大挑戰(zhàn)。目前來(lái)看，大數(shù)據(jù)相關(guān)技術(shù)在新型智慧城市規(guī)劃與建設(shè)中的應(yīng)用取得了相當(dāng)多的進(jìn)展，但仍處于起步探索階段。一方面，其應(yīng)用范圍較多局限在新型智慧城市各個(gè)子系統(tǒng)，較少有整合多個(gè)系統(tǒng)的應(yīng)用案例，但也可以看到，整合多個(gè)城市系統(tǒng)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)平臺(tái)也在構(gòu)建當(dāng)中。另一方面，大數(shù)據(jù)在各個(gè)子系統(tǒng)的應(yīng)用方式雖然具體內(nèi)容不同，但大多可歸納為實(shí)時(shí)信息的收集監(jiān)控、分析與推送，隨著長(zhǎng)期大數(shù)據(jù)的積累，其應(yīng)用方式有待獲得更多拓展，如我國(guó)的北京城市實(shí)驗(yàn)室(BCL)正在利用多年積累的北京公交和軌道交通刷卡數(shù)據(jù)研究北京的城市貧困問(wèn)題。
