展望未来城市 万物皆可运营
2019-05-29 16:33:40 浏览：34934 来源：
业务逻辑更为复杂的系统还包括停简单的智慧停车场运营平台和点我达的快递外卖管理平台。停简单平台除了基本的车位、车辆、收费等管理外，还可以根据车场饱和度和需求进行人工智能定价策略优化、错峰停车引导等，还可以对接政府平台需求，对失信车辆进行预警、报警，并对其来源等信息进行分析。点我达平台则除了基本的外卖订单、骑手、轨迹管理外，还有智能优化派单和路线等运营功能。
这些平台与传统可视化平台的共同区别是，海量的物联网设备和巨大的交易量，需要底层强大的实时数据汇聚处理和分析计算能力，前端除了解决大量并发数据的可视化以外，复杂的业务逻辑也对交互设计提出了很高的要求。类似平台支持的基于物联网和互联网的基础设施和公共服务乃至商业服务，将成为未来城市运营的主流模式。
说了运营，下一篇再说说智慧城市的管理平台。
六、智慧城市两个方向（下）
上次说到智慧城市演进的两个主要方向，运营与管理。之前也专门说过万物运营商和各种城市运营数据平台。这篇要讲的是，在越来越多的城市系统被IOT和人工智能运营技术改造以后，政府主导的城市管理将带来的一些变化，其重要的特征就是城市数据平台的演进。
说到数据平台或者信息化平台，政府一直是很喜欢的，当然最喜欢的还是那块大屏幕。当年的第一代城市数据平台就很酷炫。那个时代最厉害的平台一定是规划局的，真三维的数字城市，建筑立面上的贴图可以乱真，各种静态统计信息和图表的可视化，甚至还有规划、建设、管理等规划行业管理功能，控规城市设计甚至建筑设计都能进行方案比较和空间分析。但其数据大都是来自统计部门，最多加上点各部门的汇总数据图表。
我们所说的城市管理，也可以叫做城市治理，显然不是当下的狭义“城管”概念，甚至不仅是政府各行政主管部门做的事情，还包括往往被忽视的城市的主官，也就是书记市长们，如何协调整个城市系统和各个部门的健康运行。但第一代的所谓城市数据平台，都只是低维的部门平台而已。
以前哪怕是北上广的市长们，其实几乎没有渠道了解整个城市系统的运行状态。一个千头万绪靠人力管理的城市，每天凭借有限的口头和文字汇报，各委办局的报喜不报忧，使领导常处于一种焦虑状态。所有的高维决策都只能靠经验和感觉，拍脑袋必然是唯一的方式。
前几年我们团队给某一线城市市委办公厅做了几年大数据决策参考，也就是每隔几周在市委书记每天早晨阅读的材料里加上一份城市运行和城市问题的分析报告。从一开始网上抓取可怜的数据，到和BAT等互联网公司全面合作；从我们揣摩需求自主研究，到领导主动点题提出需要剖析的问题。我们逐渐摸索了一套用大数据分析解决城市问题的方法。而且这其中收获很大的是，我们在市领导不断的需求引导下，关注点从城市规划建设，逐渐扩展到了城市治理的所有领域，包括环保、交通、城管、应急、舆情、产业、文化、人口等方方面面。市领导也终于对城市获得了前所未有的掌控感觉，可以体验到第三方多维数据对传统城市统计数据的强大扩展。比如一次十一黄金周之后，我们提交了一份多维度的大数据城市运行报告，从此每个黄金周领导都会主动要求这样一份报告，数据源也是越来越丰富和立体。
经过对市领导需求和数据资源的不断沉淀，我们完成了第二代城市数据平台，或者说城市体检平台的产品原型cityeye，城市管理者终于象现代医学一样获得了随时依靠大数据进行X光和CT的能力。智慧城市行业也开始在各地部署所谓的城市大数据平台。这一代平台的特点是，不但开始汇聚政府各部门的完整数据，也开始整合政府以外的互联网大数据资源。这个时代的很多部门平台甚至开始有实时大数据的动态呈现，甚至跨部门系统的实时互操作，比如阿里的城市（交通）大脑，就是典型的第二代城市大数据平台。打通摄像头和红绿灯，还有信号灯配时，显然不是个多难的技术问题，但能做到这一点，对政府的数据协调能力确实是不小的挑战。
城市体检平台cityeye
第二代城市数据平台和IOC:阿里城市大脑
最近两年，互联网数据源的不断拓展，政府数据的持续汇聚，可供决策支持调用的数据丰富程度远非当年可比，但很多城市运行的实时数据仍然由于技术和体制等原因难以获取。因此我们团队也在持续进行城市智能硬件的研发，尤其是以建立低成本高密度全业务的城市感知网为目标的各种集成城市传感器。如今，我们的设备已经具备了对环境、气象、积水、噪声、人车行为,以及污染物排放和传递、违法施工等各种复杂城市事件的全面感知的能力，并在多个城市高密度部署，建立了基于物联网的持续数据采集能力。
集成城市数据传感器citygridG3
与此同时，随着前文所说的城市运营模式的演进和PPP的发展，很多政府部门的城市运营职能逐渐弱化，剩下的管理职能则倾向于跨部门融合。城市政府的组织架构也陆续发生了一些变化：一些跨行业的高维机构出现，最典型的是从规划国土等多规合一到自然资源管理部门的整合；融合规划、城管、环卫、环保、市政市容等传统部门业务的大城管部门逐渐出现；各种城市生命线的应急能力被抽离整合成为了专门的应急管理部门；大数据局等数据主管部门出现，开始自上而下统筹智慧城市建设的设施和数据。这些高维部门直接对应的就是政府的规则设定、底线监管等职能，而这些职能的行使，一个重要的前提就是整个城市生命周期的数字化。这也是十九大以来中央对“数字中国”概念不断强化的一个重要动力。
在这两个趋势的推动下，我们团队和相数科技一起研发了第三代城市大数据平台——城市领导驾驶舱。其核心能力是各部门各场景海量实时数据的接入，尤其是大量新兴的基础设施运行物联网数据，通过专门的人工智能算法进行降维处理，通过一系列功能模块满足各级城市管理的需求。把巨大庞杂的多维数据按照不同的事务而非部门事权去抽取和建模，形成更符合高维城市治理的新型平台。物联网大数据和人工智能的结合，也符合ICT技术发展的AIOT趋势。
在市领导的思维模型中，部门的条块分割虽然是国家机器运转的必然结构，但也是城市事务处理的天然障碍。同一个突发事件，比如交通事故或者地质灾害，在不同部门的系统里会有不同维度的表达和信息，但以往的方式通常是没有能力将这些信息快速综合提供研判决策支持的。而人工智能通过大量历史数据的学习和抽象，加上专家系统的逻辑综合，是可以以事件和事务为线索重新呈现各种城市问题和事件的因果关系和相关性。城市作为一个复杂系统，可以通过这种方式，帮助决策者快速识别和处理关键环节，从而大幅提升城市管理的效率和科学性。
七、数字孪生
数字孪生概念近两年在智慧城市领域出镜率很高。这个来自于工业领域的概念虽然名字有趣，但其实并没有什么太新的内涵，无非是在数字空间再造实体空间的镜像。对于建筑、规划、地理学科来说，本来我们也要对城市空间三维建模，也就是制作之前所说的数字城市。我们本来就有的CIM（城市信息模型）概念其实基本上与数字孪生就是同义词。
当然，除了描述三维空间信息的GIS和BIM，物联网使万物互联和实时感知成为可能，我们可以实现更多城市运行数据的采集，所有的人、物、流都可以在数字空间里获得数据同步。这样看来，其实我们前几年一直聊的城市大数据，就是在试图用各种数据，尽可能还原一个完整的城市运行状态。除了政府数据、传统的空间数据、互联网数据以外，一个新的城市感知网已经呼之欲出。目前的摄像头、环境监测设备，固然能采集很多的实时数据，但离完整呈现城市运行状态，满足精细化管理的需求，还相去甚远。
谈到数字孪生，大家经常会关注逼格很高的部分，比如像一个沙盒系统可以模拟推演，什么人工智能可以决策判断，甚至还能如Matrix或头号玩家生活在虚拟世界。作为终极目标，这些没毛病，但现阶段聊这些，只能说想多了。
所谓人工智能的逻辑，无论什么机器学习还是神经网络，都先要学习大量历史数据，而我们其实根本没有足够的多维数据去训练城市运行的AI，充其量模拟某些简单系统的运行，勉强整个红绿灯配时。
图：数字孪生城市的四个阶段
所以说，其实实现数字孪生的关键就是定义全域感知的新技术产品，这不是某一个单品，而是一个产品体系，而且必然随着传感器、5G和边缘计算技术的发展不断迭代。高密度部署、高精度感知、实时结构化计算回传，类似无人驾驶高精地图。实时更新的全息城市信息模型除了空间信息，还可以叠加无数个数据维度。一砖一瓦、一草一木、一桌一椅、一人一车，都会以不同的频率更新位置和状态信息，真的“全息”，数据量和带宽需求都是我们现在无法想象的，但又会是5G时代的常态。当然，“全息”无疑是永无止境的目标，也许是下一个IT领域追求的类似摩尔定律的新周期。
记得当年帮摩拜做魔方平台的时候，访遍了国内的大数据和可视化公司，就没有一家能承载如此海量的实时数据，还要做复杂的计算和可视化，幸好相数的技术解决了这个难题，后来停简单、点我达这些城市服务运营商的出现，也出现了越来越多的物联网大数据平台场景需求，而至今仍然罕有另外的企业能够应对。从这个角度说，所谓现状孪生这第一个阶段尚且还是个概念罢了。
图：制造领域的数字孪生模型图解
（来源：Delotte University Press）
摩拜魔方
八：5G
“啊~啊~啊~5~G，你比4G多一~G”，仅此而已？
跟之前几篇比较抽象的文章相比，这篇的主题好像是有点硬。5G作为目前最为热门的ICT技术概念，连菊厂自己都认为尚无真正的应用场景，而这其实并非设备商应该解决的，而是需要各行各业立足自身行业未来形态有所预判。所以感觉最近很多行业都在思考其与自身的关系，其中就包括一些开发商朋友，还有城市规划的小伙伴们。
联想到前面几代无线通信技术的升级，虽然速度快了成百上千倍，传输内容从语音到短信、长文本、图片、视频、直播，催生了移动互联网，尤其是微博微信等社交应用、还有快手抖音各大视频APP、淘宝京东拼多多，但似乎对城市形态和城市领域的传统行业并没有带来什么变化。当然，我们周围是多了些生鲜电商实体店，倒闭了一些百货商场，但也仅此而已？
为什么大家对5G有着不同以往的期待？也许是因为这次升级看起来将要达到一些大家向往已久的临界点，会引发一系列质变，当然也会带来无穷的新商机，对城市的规划、建设、运营和管理的影响更会十分巨大。可以说，我们之前搞的所有关于智慧城市领域的创新，皆是5G时代开始的新城市革命的序章。
就技术来说，5G几乎满足了关于无线通讯的一切想象，连续广域覆盖可高速移动、低时延高可靠、低功耗大连接、高容量（流量密度）。无线通讯的技术进步，无非围绕频率、带宽、功率和信噪比的一系列数学关系的优化，5G之所以和以往的升级不同，就是这次的频谱效率基本达到了香农定理的极限，如果没有基础理论的革命，这次升级基本是这一轮的最后一次了。所谓6G，大家通常寄希望在太赫兹频段，目前还只能是个概念。
香农定理（知乎甜草莓）
毫米波通信是5G的最核心技术特点，毫米波波束窄，方向性好。Small cell、大规模MIMO等基站和天线技术也是服务于毫米波这个前提的。这些对城市空间最直接的影响就是，由于微站的发射功率低，服务半径小，穿透性差，传输损耗大，基本是视距传输，需要在城市中非常密集地部署。近两年智能路灯杆产品和商业模式的出现，基本都是在为5G基站的落地做准备。灯杆作为城市中最为密集的基础设施，又有了供电和宽带连接保障，必然会成为城市物联网的最重要载体，尤其是采集视频乃至3维数据流、声音、污染物、气象等城市运行状态的多种传感器，充分融合后可以实现全息的网格化城市状态和事件感知。而这些载体和数据未来也会是自动驾驶车路通讯的重要议题。
作为一个副产品，高密度的基站布局和精确的定向能力，会带来手机信令数据价值的一次飞跃。定位精度会提高一个数量级，跟现在的GPS数据不相上下，达到亚米乃至厘米级。更重要的是，可以实现室内外一体化的高精定位。信令数据会成为描述人的位置和行为的最为整齐精确的数据源，取代绝大多数定位和计数工具，为精细化的城市规划和治理提供支持。当然，手机这种产品形态应该在五年左右会被取代，但应该会化身到更多的物联网产品尤其是可穿戴设备之中发挥类似的作用。
就具体指标来说，下载速率理论值每秒10GB，是4G的十倍；理论时延1ms，是4G的几十分之一；单通信小区物联网终端数量理论值达到百万级别，是4G的十倍以上。
从高可靠低时延角度讲，1ms量级其实已经低于神经系统的传递时延，所以主要应用于需要超高精度或者较高移动速度的场景，最为典型的就是自动驾驶。尤其是作为L5过渡状态的编队驾驶和远程驾驶。在高速行驶情况下，毫秒级的刹车时延对应的就是厘米级的刹车距离。从单车自主控制，到V2V和V2X的大系统，通讯技术可以释放大量车端的感知和计算压力，最重要的好处无疑是安全性。而无人驾驶安全性的提高直至L5最终普及，给城市带来的变化应该是5G时代里最大的。本文不重点展开这部分，毕竟Sidewalk的整个城市尺度空间变革的故事几乎都是基于无人驾驶的，包括空间距离的敏感性降低、出行途中与固定场所的区别部分消解、小汽车无需私有、共享出行和公共交通融合、城市用地性质高度混合、TOD模式的消解、路面资源需求降低、停车场需求大幅降低……总的来说，无人驾驶带来的是城市的交通功能和其他功能的融合，车辆和各种广义无人驾驶载具会变成移动的城市功能空间。雅典宪章以来城市功能分区的概念会在各个尺度上发生消解，虽然不一定是彻底颠覆。城市功能空间无论大小，彼此之间信息的互通和通过道路交通完成实体空间的连接会呈现一种新的关系，其实就是数字孪生空间与实体空间的几种新的互动方式，暂时还没有合适的理论探讨。
此外，5G可以提供一些精密操作场景的远程化。低时延另外一个典型应用场景是远程医疗。结合触觉机器人，可以实现远程B超和内窥镜等诊断，甚至远程手术，帮助非城市化或落后地区实现医疗水平的均衡和医疗成本的降低。类似的，从工业角度来说，一些高精度操作工作也可以引入远程协作机制甚至远程就业，也许这些未来只是远离城市的无人工厂的补充而已。
高带宽应用的典型应用是VR、AR和超高清视频，大家通常会考虑其娱乐应用。在我看来，重点是5G支持的带宽大概可以解决一些视频时代还不能解决的面对面交流问题。以前我们以为通信、语音甚至视频可以一定程度上消解空间距离，甚至可以实现远程交流取代面对面。直至5G时代，真正全息的VR技术才能一定程度上实现这个目标。除了语音和面孔，细微的表情动作都可以被捕捉，感受到“气场”层面的信息，甚至还包括气味、微环境、触觉等影响交流真实感的因素。可以预见，当与岛国老师们沉浸式的交流需求先得到完美满足以后，其他的场景应该都问题不大了。说到老师这事，流水线式的传统K12教育在AI和5G的辅助下，是不是也能真正实现远程互动和因材施教呢？
低功耗大连接主要应用在物联网领域。未来城市中，万物互联会超出我们目前的想象，不仅是智能家居和交通工具这些应用。最后一公里的光纤网络甚至基本的弱电布线都可能被5G直连取代，目前各种连接方式的智能家居设备可能都会变成扁平的结构，会对目前的市场格局产生不小的影响。工程建设可以摆脱一些线缆的限制，这一点会节约不少成本，但实际对设计的影响会有多大还需要观察。最近参与的一些智慧公园项目中这个感受尤为明显，后面可能会专门撰文。
“互联网+政务服务”国际比较研究与实践
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