1.4.1 让城市能思考

1.城市大脑——源于我国的概念

在大数据、5G、人工智能、区块链和新基建等新一轮科技浪潮的推动下，城市大脑成为城市建设和前沿科技领域的新热点，是建设智慧城市的关键和中枢。对于这一新兴科技概念，不同领域的专家和企业有着不同的解读。2015年，基于互联网大脑模型的城市大脑定义首次被我国提出，其被解释为互联网向与人类大脑高度相似的方向进化过程中形成的类脑巨系统架构。此后，产业界和研究机构对城市大脑分别从超级人工智能系统和城市生命体的角度进行了解读。

其中，超级人工智能系统从城市大脑所处理的范围和关键性的维度理解，即城市大脑要搭建的是整个城市的人工智能中枢，其规模和复杂度远远超过一般商用人工智能系统；城市生命体的理念则从城市大脑所起的作用维度理解，即城市大脑以系统科学为指引，将政务数据、企业数据、社会数据、互联网数据等汇聚起来，用云计算、大数据、人工智能等前沿技术构建平台型人工智能中枢，通过对城市进行全域的即时分析、指挥、调动、管理，实现对城市的精准分析、整体研判、协同指挥，帮助治理城市。认同哪种理解对于如何建设城市大脑，在顶层设计和战略定位上会产生重大影响。

城市大脑的建设与新型智慧城市、大数据有着密不可分的关系，如图1-6 所示。智慧城市是一个由传感器网络、云中心及决策支持系统等要素组成的复杂系统，城市大脑是智慧城市的核心，它将政府数据和社会数据汇聚起来，加之算力、算法，结合云计算，根据特定场景形成重大决策，支撑各种应用，提供便民服务，提升政府效率，提速企业创新。大数据成为城市大脑智慧的起源，通过将市政、警务、消防、交通、通信、商业等各部门各类型的数据融合打通，汇集在统一的大数据平台上，城市大脑构建起算法模型，为城市管理者科学决策提供支撑，实现“以数据信息为基础，以指挥调度为核心，以决策指挥为目标”，驱动城市治理体系和治理能力现代化。

城市大脑的优势在于全局分析、响应速度快、智能化，并且人工智能拥有人类无法比拟的一个天然强项，可以通过机器学习不断迭代及依靠外部系统插件等进行优化，随着运行时间增加可计算出更“聪明”的方案，处理问题变得更加得心应手。智慧城市的本质是信息共享，关键是大数据融合，强调以数据说话，用数据驱动城市管理和发展。

2.北京建设城市大脑的机遇

自 2016 年杭州市政府率先提出并实施以城市大脑推动城市治理的规划以来，截至 2020 年 6 月，全国已经有数百个城市宣布建设城市大脑。北京作为我国首都、超一线城市，有全国政治中心、文化中心、国际交往中心、科技创新中心的城市战略定位。2019年2月，中共北京市委印发的《北京市人民政府关于加强新时代街道工作的意见》，明确要求推进城市大脑建设，实现多网融合、互联互通，推进人、地、房、事、物、组织等基础数据深度融合，全面增强数据动态掌握、分析和预警能力。北京城市大脑服务于整个智慧城市及城市精细化管理演进的过程，需要不断进化。同时，在以安全为前提之下，城市大脑要形成系统化思维，打造一个创新的生态体系。

从宏观角度来看，城市大脑的建设模式可以分为两种：一种是自下而上的，各个区县建设城市大脑之后向市里延伸；另一种是自上而下的，从全市或者更高的层面向各个区县延伸。从已建的城市大脑看来，北京基于这两种方式的结合，更倾向于自下而上模式，各区城市大脑各有特色、各有侧重，例如，通州区城市大脑侧重提高城市运行效能，朝阳区城市大脑侧重“三脑合一”推进“城市智慧大脑”建设。

3.通州区城市大脑——让城市运行更高效

通州区城市大脑在提高城市治理效能、缓解城市交通拥堵，以及生态环境治理等方面发挥了显著优势。通州区城市大脑（城市管理指挥平台）于2018年开始建设，随着各部门相关数据的不断汇聚，大数据平台不再局限于城市管理部门内部的工作系统，还涉及通州区城市管理的各个方面。

在提高城市治理效能方面，通州区城市大脑高效汇聚海量数据，已经开发了路灯照明、公租自行车管理、数字城管、地下管线查询、交通违法、交通信号控制、生活垃圾全流程精细化管理服务、城市供热投诉、路侧停车电子收费、停车诱导管理、环卫保洁系统等（见图1-7）。截至2021年1月，通州区城市大脑已融合了信号、违法、供热、停车、照明、电力、环卫等60种类型的数据，接入了4778台监控设备、520台系统信号机、287辆环卫车辆、6770基路灯、377台路灯箱变、730处公共自行车站点、62处公共停车场、42 块停车诱导屏等物联设备，形成了一个庞大的数据库，实时掌控城市运行、城市部件分布等情况。

在缓解交通拥堵方面，有了智慧交通系统的加持，很多路段的拥堵情况得到了缓解，交通微循环更加顺畅。通州区 2018 年启动了信号灯升级改造项目，同步建设智能交通信号控制系统。通州区所有已建成道路路口信号灯已实现联网控制，城市副中心的信号灯全部实现了智能化控制。数据显示，智慧交通系统运行后，城市副中心平均车速提高了15.6%，城市主干道通行时间缩短了32.5%。在精细化交通治理方面，通州区在近200处交通流量较小的路口，实现了信号配时自适应优化，信号灯能够根据视频流量采集器得到的数据，随时调整信号灯配时。

在生态环境治理方面，通州城市大脑——生态环境治理平台对生态环境治理起到了显著效果，并亮相第二十二届中国北京国际科技产业博览会。该平台增强了对污染源的感知能力，通过大数据智能分析，自动挖掘违规事件潜在的规律和原因，提升了违法案件的执法效率。

4.朝阳区城市大脑——“三脑合一”推进“城市智慧大脑”建设

2020年12月，北京市朝阳区“城市智慧大脑”专班揭牌，重点推动“城市管理大脑”“城市经济大脑”“城市安全大脑”三大专项主题建设，持续提升城市管理智能化、服务人性化、应急快速化、决策科学化水平。“城市智慧大脑”将实现构建统一的城市管理数据库、构建城市治理智能调度平台、打造城市治理数字驾驶舱、整合城市治理移动端、营造市民共治共建通道的建设目标。

朝阳区城市大脑的“三脑合一”计划利用三年时间基本建成“城市智慧大脑”。第一阶段为2020年5月至2021年5月，以整合资源与突出亮点为重点，通过完成“城市大脑”顶层设计方案、建立新型政企合作机制、形成创新企业联盟模式、摸清全区数据资产清单、整合已建的信息系统和数据资源，初步搭建“城市大脑”综合管理平台。第二阶段为2021年5月至2023年5月，以创新服务与应用推广为重点，全方位完善“城市大脑”基础平台，探索前瞻性的信息技术，形成开放应用体系，建设具有影响力的“城市大脑”创新型应用，为“智慧朝阳”城市建设提供全方位保障。

5.北京市城市大脑试点项目

2020年6月9日，北京市经济和信息化局依托北京市大数据平台，以大数据融合共享和创新应用为核心，构建集数据采集、汇聚、治理、分析、预警功能于一体，能有效支撑集城市运行态势监测、分析预判、事件预警、科学决策、指挥调度、协同联动、监督考核等全业务流程的城市大脑体系，推进全市大数据融合共享和三级贯通，深入探索大数据平台对基层业务的数据支撑能力，将成为北京市城市大脑的重点工作。

该项目初步探索以街道为试点，构建北京市依托大数据平台实现市、区、街道三级数据贯通共享的机制，建立大数据平台与基层业务应用之间的对接机制，打通街道数据共享通道，探索并形成大数据平台支撑基层业务开展的工作机制、基层城市运营状态在市级领导驾驶舱的反馈方式，以及城市大脑体系的建设运营模式。

6.城市大脑建设的应有之意

建设城市大脑能够有效缓解当前城市治理中的难题。

一是缓解交通问题。北京是我国交通状况最复杂的城市之一，2020年年底机动车保有量 657 万辆，常住人口超过 2000 万人，居民自驾出行需求高，公共交通规划压力大。城市大脑通过全市交通动态感知系统，应用数字技术对多路段拥堵指数、红绿灯时长等进行分析，能够对城区的堵点进行有效信号优化，引导车辆避开拥堵路段和区域，例如，通州区在依托通州区城市大脑以来，早晚高峰行车速率提高了15%。

二是助力环境保护。城市大脑能够对民生、环保、公共安全等城市需求做出实时智能响应，实现节能减排。2018年，通州区在环境保护领域率先探索了精细化治理模式。引入城市大脑后，通州区应用人工智能、物联网、视频识别等技术完成了核心区155平方千米的环境智能化监测，实现了对全区渣土车辆和施工工地环境的数字化管理，大大降低了空气扬尘污染。

三是优化社区服务。智慧社区服务应用场景从惠民利民着眼，从民生实事切入，提升市民的生活品质和幸福指数。北京城市大脑试点社区通过开放平台建设社区生态应用，在教育、养老、生活服务、停车等场景中建设智慧社区，实现社区互助互救、共享共治的场景体系。此外，城市大脑在新冠肺炎疫情期间发挥了重要作用，例如，海淀区城市大脑构筑起了疫情防控人员信息管理系统、疫情大数据分析系统、疫情预警系统、社区防控预警系统四位一体的疫情防控平台，为疫情防控科学决策提供了有力支撑。

但是，目前北京市尚未建成整体城市大脑，区域城市大脑数据尚未打通，对城市运行状态的整体感知、全局分析和智能处置能力有待提升。虽然城市大脑在缓解副中心交通方面初见成效，但是目前普遍存在的交通拥堵等问题仍然不尽如人意。

从技术角度来看，当前已建的城市大脑多为仅由传感器网络和云中心两级组织架构组成的智慧城市系统，即城市大脑 1.0。城市大脑想要变得更智能更高效，亟须从城市大脑1.0升级进化到城市大脑2.0，即实现边端云系统的城市大脑。

《北京市“十四五”时期智慧城市发展行动纲要》提出，持续打造健康、宜居、安全、韧性的智慧城市发展样板。北京市亟须建设城市大脑中枢，全面支撑领导驾驶舱迭代升级，构建以城市人口精准管理、经济活动监测、城市运行感知、城市管理综合执法等为核心的城市运行管理与决策支撑体系，实现全局统揽、精准服务、高效决策。

一是加强整体城市大脑的顶层设计和建设规划，成立北京市整体城市大脑建设领导小组，明确牵头单位，确立政府在北京市整体城市大脑建设中的主导地位，强化统筹协调，坚持全市一盘棋、一体化，联动推进新型智慧城市建设。

二是建设横向跨区域、纵向跨领域的北京市整体城市大脑，推进政务服务领域数据共享和业务协同，探索构建政企协同、合作共赢的数据融合治理体系。基本建成根基强韧、高效协同、蓬勃发展的新一代智慧城市有机体，有力促进数字政府、数字社会和数字经济发展，全面支撑首都治理体系和治理能力现代化建设，推进京津冀协同发展。

三是突破城市大脑建设的技术瓶颈，研究制定智慧城市的应用规则与标准规范，通过统一标准打破技术壁垒，实现智慧城市互联互通。加强数据安全防护，建立健全与智慧城市发展相匹配的数据安全治理体系，探索构建零信任框架下的数据访问安全机制。

四是丰富智慧化应用场景，为服务企业、市民、指挥决策提供更好的支撑，整合全市数据资源，并进行深度挖掘和综合应用，实现城市整体感知智能化、态势监测可视化、事件预警可控化，助力应急指挥、城管指挥、交通管理、医疗急救等一体化指挥调度。