城市，一直是人类文明发展的标志，是人类利用资源、创造文明能力的最高表现。人类每次科技的飞跃，都给城市形态带来巨大的变革。在思想与技术的驱动下，人们自古以来就在不断追求着乌托邦的社会理想，以及足以容纳这个理想社会的城市形态。

18到19世纪，蒸汽时代和电气时代接踵而来，铁路网、电力网给城市和区域带来了爆发式增长的动力，也相继带来了工业城市和田园城市的理论范式。20世纪初，汽车、高速公路、电梯等的普及，广亩城市和光辉城市又成为了现代城市的原型基因，几乎融入了所有城市规划的血脉。

战后的科技发展日新月异，信息化、互联网时代在仅仅一代人的时间里就登峰造极，云计算、物联网、人工智能又相继成了新技术的焦点。信息的高速互通、超越人类的计算和制造能力。相比前几次技术革命，这一次变革在剧烈改变人们生活方式的同时，似乎有更充分的理由重新塑造城市形态。虽然二十年前我们就在猜想，城市是否已经不再具有集聚的前提，即将迎来形态的崩塌。然而事实上，即使我们今天坐在家中就可以通过淘宝购买一切商品与服务，也可以通过微信视频连接全球任何角落的友人，城市却仍然继续增长和集聚。

最近的十年，“智慧城市”概念提出以后，ICT（ ）企业一直作为其行业信息化解决方案的包装营销手段，将概念偷换为计算和存储能力，或者摄像头和大屏幕。国内外数以千计的城市宣布建设“智慧城市”的雄心，却罕有整体上值得称道的案例。

2017年，和对人类的胜利引起了人们对人工智能的关注，而NB-IoT低功耗物联网的商用也迎来了万物互联的曙光。生物特征识别、MEMS微传感器、边缘计算、无人驾驶等城市应用技术接近成熟，智慧城市也在、阿里等互联网技术公司推动下迎来了新一轮的建设热点。

其中最有代表性的一个是阿里城市大脑在杭州、苏州、衢州、澳门相继的落地，并与雄安新区宣布合作；另一个是谷歌旗下的 Labs公司宣布在多伦多滨水区建设的一处名为 的新兴社区：试图积极地探索着解决城市中的各项挑战，包括如何建立包容且气候友好的社区，改善人们的生活质量并重新构建公共空间。雄安城市大脑和多伦多滨水区都是激动人心的创举，也许将是未来新城市时代的两个起点。

雄安的城市大脑

在雄安智慧城市项目中，最引人关注的是ET城市大脑。阿里称ET城市大脑是支撑未来城市可持续发展的全新基础设施，其核心是利用实时全量的城市数据资源，全局优化城市公共资源，即时修正城市运行缺陷，实现以下三个突破：

1.城市治理模式突破: 提升政府管理能力，解决城市治理突出问题，实现城市治理智能化、集约化、人性化；

2.城市服务模式突破：更精准地随时随地服务企业和个人，城市的公共服务更加高效，公共资源更加节约；

3.城市产业发展突破：开放的城市数据资源是重要的基础资源，对产业发展发挥催生带动作用，促进传统产业转型升级。

ET城市大脑的交通模块目前在几个城市落地的示范项目，都是基于交通摄像头和信号灯等数据融合计算，试图以数据大脑为核心，实时监控分析道路车流量，依据动态的交通数据，自动切换和调配信号灯时间，甚至在车流巨大的路段，全程绿灯不停车。

城市大脑创新实践

在ET城市大脑的构建上，阿里延续了国内智慧城市建设的常态思维，扮演了系统集成商的角色，以工程思维把现有IT方案整合，而且已经在试图解决城市的痛点问题。当然，作为互联网公司，其轻资产思维很容易把自己定位在价值链最高的“大脑”层面，关注“云”、“数据”和“算法”，即一体化计算平台、数据资源平台、IT服务平台，而垂直行业的软硬件解决方案由合作伙伴提供。

借助阿里品牌强大的资本和营销能力，城市大脑推广速度很快。但除了已经相当成熟的智能交通只是其中的信号配时以外，其他的城市数据链路都还远未打通。这样就面临一个尴尬的局面，一个没有四肢、感官和完整神经系统的“大脑”并不能实现当初设想的全面实现智慧城市建设的目标。

城市大脑IT服务台

城市大脑价值

谷歌的 的新兴社区

而谷歌和 Labs则表现得更为深谋远虑。多伦多滨水区规划是一个很典型的由规划师协助科技公司共同完成的智慧城市顶层设计。其理念是采用软硬件一体化技术，将交通、建筑、公共空间、管网基础设施等层面通过科技与数据进行串联，从而达到对城市规划模式颠覆式的再定义。即为城市装上大脑的同时，也为其搭载最先进的四肢与感官系统。

Labs首先提出了其智慧社区的发展目标，也是整个方案的逻辑起点：

1.建立一个完整的社区（ ），为多元化的居民、工作者与访客提供超高质量的生活品质；

2.为尝试解决各项城市挑战的人们、企业、创业者与本地组织提供一个理想的环境，共同解决如能源使用、住房可负担性以及交通运输等问题；

3.使多伦多成为全球正在快速兴起的城市创新的新型工业的中心；

4.将该项目打造成多伦多甚至全世界的可持续社区的典范。

该规划里所有的技术，都是以“人”，也就是社区和居民、工作者、访客这些具体的城市使用者的需求出发，解决他们将会面临的问题。

通过搭建一个城市平台，使得物质空间层面（ layer）与科技数据层面（ layer）能够相互融合，并通过标准层面（ layer）制定规范，为城市创新提供必要的条件。

的物质层面上将会引入四种核心概念来创造更加灵活开放的城市空间：

1.灵活的建筑—适应性更强的建筑和新的施工手段，使住房与零售空间变得更加可负担；

2.以人优先的街道—通过以人为本的街道设计与一系列便捷的交通方式，让人们享受更加便宜、安全和方便的公共交通系统，以减少私家车的使用；

3.更加包容的公共空间—创造公共空间让人们更能享受室外环境，加强社区联系；

4.开放利用的地下基础设施--减少检查与维修的成本和对城市正常运行的影响，还为日后技术或系统升级预留空间。

在 的项目方案中，规划师描绘了城市管理者、专家和市民都可以看懂的具体的空间意向，漂亮的手绘图、精致的剖面图里面展现了精心选择的一系列尚未广泛应用的城市技术，为我们呈现出一个完整的未来城市运行愿景：

自动驾驶、自行车高速、物联网社区、混合利用的空间、可改变尺寸和模块化改造的Loft适应性建筑、基础设施地下管廊、模块化的城市实时信息系统、实时城市地图平台、低成本分布式传感器网络、城市门户和市民账户体系、对城市数据的规范访问以及与城市基础设施交互的城市API服务、基于人的活动的城市预测模型和调控机制、取代LEED的被动式房屋标准、主动式能源需求管理、微电网、弹性热网、智能垃圾处理系统、模块化高层木结构建造体系、结果导向的自动化规划审批模式、多样化住宅供给及其金融支持、无车化社区、共享单车、户外气候改善结构、共享电动车、拼车服务、收集数据并且能够作出反馈的动态街道……

为了支持这些应用技术，规划中明确提到的更基础的（ICT）技术点还包括：基于LoRa的低功耗物联网、免费高速无线互联网、城市事件感知的数据标准、城市事件与基础设施状态的机器学习建模、具有前端结构化处理能力的深度学习摄像头、就地发电设施、就地电能存储、建筑立面PV整合、场内外自动化建造、3D打印、新型保温板、智能温控器、基于数据地图的住房和社区事务沟通平台、基于人工智能和机器视觉的智能交通信号灯、智能停车收费系统、无人驾驶飞机、物流机器人、LED可变车道系统……

而在这些背后，则是、谷歌、 经营多年的投资版图：Nest、Flow、、Waymo、Lyft等，以及已经纳入 Lab体系孵化的在研新技术。在国内线上电商和O2O市场接近瓶颈，共享经济乍暖还寒的环境下，BAT打开了线上线下融合的新零售风口，试图榨取C端（个人用户端）最后的利润。而却将大量资源投入了似乎不太合乎互联网公司身份的传统重资产领域——城市建设。

科技对城市的变革

在这份由科技公司提交的城市规划方案里，讲到的都是传统规划习以为常的话题，但内容却有着本质的区别—它们都将科技即将对城市带来的变革作为出发点。这些技术的共同特点是，用ICT技术改变了原有城市建设和运营的基本逻辑，以数据为核心重新建立了更为高效和弹性的空间和设施体系。无论叫互联网+，还是线上线下融合（OMO），本质上都是通过科技改变人对城市空间的使用方式。

从最基础的城市家具、传感器，到住宅建设、道路交通，从地下管廊到建筑结构，从垃圾处理到新能源技术，从地块划分到公共空间运营……随着低功耗物联网技术的发展， 中的万物都变得互联、可感、可控，人们司空见惯的一切都会以新的方式被重新定义，所有权和使用权不再不可分割。智能共享单车就是一个十分典型的案例：自行车在智能锁的改造下，变成了可以以极低价格按需取用的城市准公共品，用户和管理者都通过移动互联网和物联网与产品通讯。

城市和街道上，类似共享单车的新型设施会越来越多，垃圾桶、路灯、公厕……提供了更多人性化功能的同时，整个城市被ICT技术重塑，变成了全生命周期数据化可感知、弹性可变、实时可控的数字化平台。海量数据通过传感物联网、互联网，源源不断地汇入城市数据平台，并在实时地图上动态展现；在数据安全和隐私保护前提下开放数据，市民和企业可以获取或者加工成新的数据产品和应用；机器学习可以通过多源数据的表现识别城市事件；城市模型可以对各种异常提前预测和预警； 管理者、市民、从业者可以在平台上共同参与社区的治理。

整个系统从端到云，对ICT软件、硬件、算法都有着前所未有的巨大需求。虽然未提“城市大脑”，但替换了全新的数字肢体和感官之后，城市的运行无疑只能由一个无比强大的AI接管。作为城市的“操作系统”，这是一个远比安卓更为巨大的产业生态，显示了谷歌无比的野心和远见。

虽然为了更理想的技术与政策环境，阿里和谷歌都选择了新城、新区作为综合示范，但其实智慧城市最大的市场在于全球上万个存量城市的更新和改造。事实上，与前几次技术革命带来的城市变革不同，未来城市在外观和空间形态上与我们现在的城市未必有多大的区别。现代信息技术给我们带来的，是城市不再一经建成就很难改变，而是一个由数据驱动的弹性空间。

基于上面提到的各种城市应用技术，城市中大量的设施可以实现共享和高效利用、城市功能可以基于需求动态调整、建筑和室外空间也可以相应变化。总的来说，城市真正成为了一个可以自己调节的有机体，各种问题可以及时发现，快速解决。城市规划也不再只关注整体的形态和外观，而是专注于解决空间问题和改善人的体验。

城市是一个复杂的多维度巨系统，其基本属性是基于地理信息的四维（三维空间+时间），而其他每种城市数据都在另外一个或几个维度上描述着城市的运行状态，但这些维度又都具有时空属性。理解这些数据，需要城市规划师的空间思维和IT工程师的数据逻辑。比起目标相对简单的医疗大脑、工业大脑来，城市大脑所需要的多维数据支持多目标决策能力还远未成形。即使能抽象成二维平面的交通系统，现有的数据和算法也很难将其完整描述，更不用说实时调控。

我们的新实践

为解决以上问题，规划及科技在这个阶段能做些什么呢？谷歌似乎给尚在迷茫之中的BAT和国内智慧城市集成商们做了个很好的路径示范：以资本孵化城市应用技术企业，以升级的智慧城市规划代替传统的IT顶层设计，以城市系统运行逻辑而非IT技术逻辑去整合方案。当然，城市基础设施这一新的切入点使得华夏幸福、碧桂园、恒大、万科等城市开发运营商和传统开发商，也一定会在智慧城市领域跃跃欲试。

作为城市规划设计背景的智慧城市顶层设计团队，我们近年来在各地完成了很多类似 的智慧城市顶层设计项目，也在过程中总结出了以问题为导向、以数据为中心的智慧城市顶层设计方法，以及发现和解决问题的智慧城市七原则（在我们即将出版的《城市的智慧——智慧城市如何为我们带来更美好的生活》和《视角大不同——大数据支持下的城市问题观察》中会有系统地阐述）。

智慧城市顶层设计方法论组成要素

就现阶段的智慧城市发展进程来看，解决城市的全面感知是第一要务—无法获取数据，分析数据便无从谈起。从技术角度来说，用于全面感知的城市传感网，以及用于数据可视化与分析的城市数据集成与动态分析平台是目前最关键的环节，相当于城市的感官和大脑，也是我们在示范项目中重点研发的产品。

与的设想一样，我们和天津喆杉一起率先研发了世界上第一款产品化的全要素城市传感器，可以在路灯等城市家具结合部署，具有感知气象、化学污染物、空气颗粒物、噪声、积水、视频、人流、车流、车速、共享单车存量等二十余项城市数据的功能，通过基于对监测数据机器学习获得的城市数据图谱，可以实时分析交通拥堵、污染排放、违法施工、人员非正常聚集等城市事件，可以大大改变交管、安防、城管、环保、环卫等各个城市部门的传统数字管理方式，实现真正的精细化和智慧化。

城市传感器

可视化运行监测与应用系统

大量的城市数据需要汇聚与分析的平台，随即我们与相数科技一起研发了城市实时数据平台，除了支持传统的所有二三维数字城市数据以外，更强调了对传感器、手机信令、公交卡、共享单车、互联网LBS、O2O等各种实时城市大数据的支持，实现了海量数据的实时加载、 秒级解析、毫秒级渲染。基于开发的魔方大数据平台，正在承担着摩拜千万级的共享单车实时运营调度任务。

城市体验平台

魔方大数据平台

在拥有了关键技术之后，我们也一直探索着如何通过顶层设计在各种智慧城市顶层设计项目中以城市规划和空间场景化方式整合落地。在重庆两江新区实施的国家科技支撑项目“城市新区一体化管理与服务平台及应用示范”中，我们部署了室内外集成传感器各100套，对城市新区的室内能源和室外环境进行精细化测量和调控实验。在西城区历史文化街区运行监测系统建设中，我们在白塔寺历史文化街区部署了60套集成传感设备，结合其他传统数据和新数据资源，针对历史街区的人口、产业、环境、环保、城市管理等痛点问题进行全面监测，并通过分析模型进行事件预警、提供决策支持。

在实践中，我们发现城市街道是一个尺度适宜的公共空间，适合技术的集成应用示范，于是我们设计了令街道更加舒适宜人、管理高效的智慧街道和智慧绿道产品。我们整合了智慧路灯（杆）、集成传感器、智能垃圾桶、互联网公厕、停车感应器、智能门锁、智能水电表、共享单车等低功耗物联网产品，在统一的数据平台上采集数据和实施管理。在清华大学的智慧校园、乌镇互联网智慧小镇等项目中，也得到了完整的落地应用。

智慧街道应用层——社区安全

北京通州副中心智慧城市基础设施集成设想

当然，我们也在很多更大尺度的智慧城市顶层设计项目中做过很多尝试，比如两江新区、乌镇、北京通州副中心等。但是，智慧城市的功能统筹、空间统筹、数据统筹对全球任何城市都还是全新的挑战，目前也没有任何一个智慧城市真正建成。

希望更多类似阿里和谷歌这样的科技企业能够认识智慧城市的本质，以解决城市问题而非IT技术的逻辑去推进智慧城市建设。

（作者王鹏系北京清华同衡规划设计研究院技术创新中心副总工，